基于觸摸屏和PLC的萬(wàn)能銑床控制設(shè)計(jì)

0 引言

　　X62W萬(wàn)能銑床是一種高效率的加工機(jī)械，在機(jī)械加工和機(jī)械修理中得到廣泛的應(yīng)用。萬(wàn)能銑床的操作，是通過(guò)手柄同時(shí)操作電氣與機(jī)械，以達(dá)到機(jī)電緊密配合完成預(yù)定的操作，是機(jī)械與電氣結(jié)構(gòu)聯(lián)合動(dòng)作的典型控制，是自動(dòng)化程度較高的組合機(jī)床。但是在電氣控制系統(tǒng)中，故障的查找與排除是非常困難的，特別是在繼電器接觸式控制系統(tǒng)，由于電氣控制線路觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障率高、檢修周期長(zhǎng)，給生產(chǎn)與維護(hù)帶來(lái)諸多不便，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。時(shí)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，對(duì)工業(yè)智能化程度的要求越來(lái)越高，以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求做出迅速反應(yīng)—生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必需具有極高的可靠性與靈活性，這就需要使用智能化程度高的控制系統(tǒng)來(lái)取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)的工作更加靈活、可靠，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝條件�；�于這些問(wèn)題，本文提出了利用西門子S7-200和觸摸屏對(duì)X62W 型臥式萬(wàn)能銑床的繼電接觸式電控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造的方案。

1 X62W萬(wàn)能銑床工作原理及繼電器接線圖

　　1.1 工作原理

　　主電路中有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，M1是主電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)主軸帶動(dòng)銑刀進(jìn)行銑削加工;M2是進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)升降臺(tái)及工作臺(tái)進(jìn)給;M3是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，供應(yīng)冷卻液。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一組熔斷器FU1作短路保護(hù)。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)均有熱繼電器FR作過(guò)載保護(hù)。其中以主電動(dòng)機(jī)的熱繼電器FU1和冷卻泵電機(jī)的熱繼電器FU2作總的保護(hù)，它們的常閉觸頭串在控制電路的總線上，而進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的熱繼電器FR3只作進(jìn)給系統(tǒng)的保護(hù)，其常閉觸頭接在進(jìn)給控制電路中。因?yàn)橹麟妱?dòng)機(jī)要求不頻繁的正反轉(zhuǎn)，用組合開(kāi)關(guān)SA5控制倒相。進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)頻繁，用接觸器KM3和KM4進(jìn)行倒相。冷卻泵在主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后方可開(kāi)動(dòng)，另有手動(dòng)開(kāi)關(guān)SA1控制。主電機(jī)采用兩組起動(dòng)按鈕SB3和SB4并聯(lián)，兩組停止按鈕SB1和SB2串聯(lián).接觸器KM1是電動(dòng)機(jī)M1的控制接觸器,SQ7是位置開(kāi)關(guān),用作主軸變速的沖動(dòng)開(kāi)關(guān)。主軸的起動(dòng),按下起動(dòng)按鈕SB3或SB4,接觸器KM1通電吸合并自鎖,主電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng).當(dāng)主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,KM1的輔助觸頭接通控制電路的進(jìn)給控制部分,才可以開(kāi)動(dòng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。 電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定速度時(shí)接通速度繼電器，當(dāng)按下停止按鈕SB1或SB2時(shí),接觸器KM2得電，主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)。

　　工作臺(tái)向右進(jìn)給,當(dāng)主軸起動(dòng)后,工作臺(tái)控制電源接通.將位置開(kāi)關(guān)SQ1旋轉(zhuǎn),SQ1-1常開(kāi)觸頭閉合,接觸器KM3通電吸合,電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn).當(dāng)運(yùn)行到預(yù)定位置時(shí),位置開(kāi)關(guān)SQ1復(fù)位,電動(dòng)機(jī)M2停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　工作臺(tái)向左進(jìn)給,將位置開(kāi)關(guān)SQ2旋轉(zhuǎn),SQ2-1閉合,SQ2-2斷開(kāi),接觸器KM4通電吸合,電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),工作臺(tái)向左移動(dòng)。

　　當(dāng)SA3-1、SA3-3閉合SA3-2斷開(kāi)時(shí)，電流通過(guò)11、SQ6、15、SQ4-2、16、SQ3-2、17、SA3-1、18、SQ1-1（或11、SA3-3、21、SQ2-2、22、SQ1-2、17、SA3-1、18、SQ3-1）、19、KM4、20 ，KM3得電M2正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)。

　　當(dāng)SA3-1、SA3-3閉合SA3-2斷開(kāi)時(shí)，電流通過(guò)11、SQ6、15、SQ4-2、16、SQ3-2、17、SA3-1、18、SQ2-1（或11、SA3-3、21、SQ2-2、22、SQ1-2、17、SA3-1、18、SQ4-1）、24、KM3、25， KM4得電M2反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)。

　　當(dāng)SA3-2閉合 SA3-1、SA3-3斷開(kāi)時(shí)，電流通過(guò)11、SQ6、15、SQ4-2、16、SQ3-2、17、SQ1-2、22、SQ2-2、21、SA3-2、19、KM4、20， KM3得電。當(dāng)SA3-2閉合，SA3-1、SA3-3斷開(kāi)時(shí)，進(jìn)給電機(jī)M2正反轉(zhuǎn)就組成了互鎖，SQ1,SQ2，SQ3，SQ4位置開(kāi)關(guān)控制圓盤旋轉(zhuǎn)不同的位置。

　　不論電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn),接觸器KM3和KM4的線圈電流都由SQ1-2和SQ3-2接通.若機(jī)床正在向左進(jìn)給 機(jī)床的聯(lián)鎖問(wèn)題,當(dāng)SQ2或SQ4被旋轉(zhuǎn)時(shí),它們的常閉觸頭SQ2-2或SQ4-2是斷開(kāi)的,所或向右進(jìn)給時(shí),發(fā)生誤操作,壓著上下前后手柄,則一定使SQ3-2或SQ4-2中的一個(gè)斷開(kāi),使KM3或KM4斷電釋放,電動(dòng)機(jī)M2停止運(yùn)轉(zhuǎn),以確保安全。位置開(kāi)關(guān)SQ6為進(jìn)給變速?zèng)_動(dòng)開(kāi)關(guān)。

　　冷卻和照明控制,冷卻泵只有在主電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后才能起動(dòng),所以主電路中將M3接在主接觸器KM1觸頭后面, SA1控制冷卻泵。照明電路用安全電壓36伏用開(kāi)關(guān)SA4控制。

2 X62W 型萬(wàn)能銑床控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

　　2.1 PLC 的選擇和硬件設(shè)計(jì)。

　　根據(jù)X62W萬(wàn)能銑床電氣控制要求，輸入輸出均為開(kāi)關(guān)量，需要PLC監(jiān)測(cè)的輸入信號(hào)有8個(gè)按鈕，5個(gè)行程開(kāi)關(guān)，兩個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，輸入點(diǎn)為 21點(diǎn)，PLC輸出控制信號(hào)有6個(gè)繼電器，1個(gè)照明燈，共7點(diǎn)。因此，選用了西門子S7-200PLC，具體配 置 如 下 ：CPU226CN AC/DC/DC型（6ES7 216-2BD23-0XB8）,自帶24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，自帶兩個(gè)接口2個(gè)RS-485接口 PORT0和POT1，一個(gè)通訊接口，能滿足控制要求。PLC的I/O口分配是根據(jù)其控制對(duì)象的特點(diǎn)和控制要求，將I/O口的輸入輸出口與相應(yīng)的電氣設(shè)備相連，達(dá)到控制和檢測(cè)的功能，具體I/O分配如表1。進(jìn)行完I/O分配后，進(jìn)行PLC硬件設(shè)計(jì)，PLC外接硬件電路如圖1。