组合机床电气控制中PLC以及变频器的实施浅谈

张建

摘要： PLC以及变频器随着国家科研技术的不断提高，许多的改进和发展在数据处理和网络通信等各方面得到了展现。PLC具有很多优良的特点，比如控制性能强，软硬件配置，可以随意扩展到其他设备上，同时操作人员也能随时随地维护设备地正常运转，运行速度维持稳定，也不需要过多地面积存放，可以完整地保护各项功能。本文将论述PLC和变频器在组合机床电气控制中地具体应用。

Abstract： PLC and frequency converter with the continuous improvement of national scientific research and technology， many improvements and development in data processing and network communication and other aspects have been shown. PLC has many excellent characteristics， such as strong control performance， hardware and software configuration， can be expanded to other equipment at will， at the same time， the operator can also maintain the normal operation of the equipment anytime and anywhere， the running speed to maintain stability， also do not need too much area storage， can completely protect the functions. This paper will discuss the application of PLC and frequency converter in the electrical control of modular machine tools.

关键词： 组合機床;电气控制;PLC 变频器

Key words： modular machine tool;electrical control;PLC frequency converter

中图分类号：F407.63                                      文献标识码：A          ;                        文章编号：1674-957X（2021）21-0084-02

1  电气系统的相关控制及要求

镗头主轴电机M1采用YP-50-22-6（22kW）变频电机配三相380V 120W的冷却风机。

根据机械传动比折算成的电机转速要求在600～2000rpm范围内连续可调;经换算变频器设定频率范围为30～100Hz;采用电位器调速;镗头主轴要求有点动和连动两种工作方式。

工作台快/慢速进给电机分别采用M2三相异步电机 Y112M-4（4kW）配装T3523制动器和YP-50-3.0-6（3kW）变频电机配单相220 V50 W的冷却风机;慢速进给速度范围1.25～50mm/min（折算成的电机转速要求在50～2100rpm范围内连续可调）。经换算变频器设定频率范围为2.3～105Hz。采用电位器调速。

变频器的控制频率要保证在2.4～106Hz之内变换。调速选用电位器进行。

机床润滑选用：PYZ-1A集中润滑站。

机床照明：电压AC24V/40W。

电柜散热：125FZY2-S轴流风扇。

2  PLC系统的主要优点

操作灵活。PLC最重要的数据以程序的形式存储在控制器中，以减少与外部设备的连接和交互。如果需要更改数据，只需相应调整内部程序，无需更改外部控件。这使得控件的操作更加容易，数据的更正更加简单和灵活。

处理速度效率高。半导体电路因为有处理速度快，又有极高的精确度的特点，所以电气机床上使用PLC装置主要是依靠通过半导体电路控制器实现的。还有一点保证了PLC系统的高效处理，那就是系统的组装方式，采用大规模的组装方式，可以避免抖动的发生，使得集成电路和内部的晶体管灵敏度提高。

高精度、宽加工范围。半导体电路的高稳定性使其成为PLC定时系统的最佳选择。同时，PLC还利用用户的实时监控。因此，操作员可以根据实际操作过程设置时间，更改时间设置不会影响数据计算的准确性。

稳定性好。PLC有自己的监控系统，可以在使用过程中监控各种操作。当然，微电子技术的无触点开关也具有高稳定性的特点，在PLC系统中，如果出现输入输出错误，系统将启动控制系统中终端的自动检测，并再次验证结果。可以在短时间内验证错误，以确保整个系统性能的稳定性。

PLC的操作界面也非常友好，体现了人性化的特点。其编程语言是一种更清晰、更易懂的图形语言。其他操作员也可以在短时间内学会掌握PLC的操作方法，只要知道基本的图形指令，就可以操作这些功能，使PLC系统在生产中得到更广泛的应用。

3  PLC的设计及其实现

3.1 机床的主电路设计

M1主轴发动机通常为六级变频电机，性能为22kW，可根据用户需求定制。本项目选用cimr-7B030变频器。变频器的功率控制主要由AC shooter KM1连接，纹波电阻为2000W/60 9377，三路并联，选用功率为4kW的开关控制工作台快动发动机的快速后退和快速过程。短路和过载保护由QF2开关补充。低速推进发动机通常选用3kW功率的变频器。变频器的开关主要由交流屏蔽km4完成。PLC的电源和110V的电源接口提供发动机制动系统、SPS开关控制，14V电源由整流变压器提供。

3.2 明确本工程变频器的分类设置和基本参数

电气柜满供电后，设置发动机变频器工作电平、基频、转速、电流、电压、额定功率等各项工作参数，然后按race （比赛）按钮，使得发动机自动地工作。这些装置由引擎和变频器输入进行检测。最大工作频率可以在e1-04中进行调整。该控制模型的具体参数可以表示如下：（对于没有 pg的v/f控制）a1-02。其工作方式分别为：b103、b1-02和bl-01。制动直流：一般是指磁流量的补偿，b2-08，b2-02和b2-01。dewll：主要是指重负载启动和制动停止的时间和频率，b6-04到b6-01。减速和加快的时间：一般可以设置3秒，c1-02和c1-01。补偿和再生操作：c3-04，c3ol。补偿扭矩：c4-o1。载波频率：c6-04，c6-03、c6-02。v/f特性：（基础频率一般定义为50Hz;v/f曲线的选取;其中电压范围为380V最大）e1-13到e1-01。多功能节点的输入：h1-02设置成15，h1-01设置成25。保护电机：变频电机型号为l1-01。失速的预防：（当车辆安装制动器时）l3-04被设置到3。保护硬件：（包括控制风扇、保护空调缺相、过热报警等）l8-10、l8-07、l8-o5、l8-03到l8-o1。选择一个多功能，设置显示：o2-18至o2-01，o1-05至o1-01。在对变频器的以上几个基本参数进行设置调试完毕后，其他的参数都应根据现场情况进行反复调试。

3.3 机床控制原理图设计、开关量I/O接线、输出设备与PLC端子分配

根据示例式锁孔机要求，可编程的控制器sh1-3282可以直接用作电气控制器。而且这种控制器具有一定的性价比。控制器的继电器输入可以设定为20，输出可以设定为12，更加完全能够适应机床自动化的控制。

3.4 PLC梯形圖的程序设计

该锁孔专机具体的电气顺序控制为：

①紧急停止：紧急情况下，按下紧急停止按钮，停止主轴并终止进给。

②控制联动主轴的变频器驱动电机：首先要做的是转动一个开关，调试联合位置。同时在发电机上按一个正向旋转主轴的按钮，完成ka2通电，实现了正向旋转主轴的逆时器和变频电动机;如果您只需要在主轴上按下一个逆向反转的按钮来进行逆向旋转到你的主轴，那么即可直接地完成ka3通电，你将会拥有一台变频电机作为逆向旋转到你的主轴;它也是一种可以直接在电位计上对发动机进行自动调节，这样我们便可以直接改变发动机和驱动器的主轴运转速度。然后再次按下启动停止的按钮后再启动一个主轴。二是正转启：发动机可以通过转换启动的开关，将一台变频器或风力发电机直接进行调试，达到正转启动的位置，按下一个正转启动的按钮而不是松开，可以直接用来实现逆转微动的发生器和主轴的变频电机;若松开手，则采用一个主轴式制动器。

③控制变频器的电源：PLC工作正常，电气柜的控制电源与主变频器接通，ac km1实现了电吸引，ui主变频器为主变频器提供电力;若交流接触器km4实现了电磁吸引，则uⅱ工作的变频器正在进行供电。

④对于工作台横向运动的电气控制：按照工作台横向运动大小可以划分为缓慢和快速。慢速运动主要由慢速变频电机和风机驱动，快速运动主要由高压电机和风机驱动。时间环路中的速度都可以由调节器来控制。首先，纵向时间环路：按下正向旋转微继电器按钮，正向旋转微继电器自动打开，长方形变频器正向旋转运行，使得工作台方向左移或减速。按下正向旋转停止按钮，微继电器自动关闭，停止正常工作回路的运动。按下反向启动按钮，反向微继电器自动打开，慢速变频器反向启动运行，工作台缓慢向右移动，按下后退停止按钮，反向微继电器将关闭，工作台将缓慢停止。第二，纵向运动：向前按快速转向按钮，不要松开，快速转向开关将打开，正常打开后快速制动器将释放，将快速开关置于前进位置，将快速开关置于前进位置，将快速开关置于前进位置，将快速开关置于前进位置，工作台停止快进运动，不释放按下快退按钮，快退滑块打开。快速制动器正常打开后，将释放。以相反方向驱动快速发动机，工作台将快速向右移动。离开快速后退按钮，快速后退滑块将关闭，快速制动器和快速后退发动机将关闭，工作台限制从SQ2向右，从SQ1向左。如果工作台前进过程中中压开关被限制，您可以按下慢后退或快后退按钮，如果在工作台的反向过程中中压开关受到限制，则快速或缓慢地向前按下按钮，使工作台离开边界区域。

4  在组合机床中PLC电气控制系统的应用

PLC系统应用的一个例子是三面铣削组合机床。三面铣削组合机床是一种用于铣削主轴的自动加工机床。其主要部件是床身、液压站、动力滑块等。操作员将待加工零件放置在动力托架上，并用设备固定位置，然后操作员按下加工键，继电器开始工作，驱动滑动台运行，铣头开始加工零件。

PLC系统实现三种表面钻铣机床的操作和控制。这些技术主要体现在硬件和软件的管理上，在硬件上，PLC系统通过外部电路的构建和I/O资源的释放，可以实现三面铣床的单周期或多周期铣削。自动通过简单循环、单发动机循环系统等的系统。实现电气元件自动加工的工程。

PLC系统还可以用于另一种加工装置，比如钻孔式组合型机床，它是一种利用PLC高效率，自动化特点的一种特殊零部件的加工装置。PLC主要在组合机床装置外部的接线图中得到实践应用。但是，PLC系统是强电机床，与各种弱电混合进行控制。因此，要避免系统受到电磁的干扰，机床的电源线要跟PLC的连接线分离放置，或者分开安装，保持一定的距离，减少噪音和振荡的干扰。

5  结语

与继电器硬件控制系统相比，PLC控制系统可以根据实际情况通过更改程序轻松调试机床动作的控制逻辑，并通过PLC上的I/O指示灯等待和维修设备。工作台的推进方式为步进速度控制，可简化送料卷绕装置的机械结构。模块化机床控制的广泛应用对于提高系统的自动化程度和运行稳定性具有实际意义。安装和调试后，系统的所有服务均符合使用条件。交付运行可靠。

参考文献：

[1]于秀娜.PLC电气控制系统在组合机床中的应用探究[J].民营科技，2014（12）：21.

[2]胡燕遂.糖尿病病人的饮食治疗与营养护理方法分析[J].临床医药文献电子杂志，2020，7（31）：108.

[3]王孜.组合机床电气控制中PLC与变频器的应用方法[J].现代营销（经营版），2019（09）：110.

[4]喻洪武.PLC与变频器在组合机床电气控制中的应用[J].兰州工业高等专科学校学报，2010，17（03）：25-29.