PLC在08000克劳斯立镗中的应用

1、PLC 控制系统在 08010 克劳斯立式精镗床中的应用 作者简介 : 王 琛 现就职于杭州汽车发动机厂 继电接触器控制系统起源于 20世纪 20 年代,并很快的取代了原先 的手动控制方式它是自动控制的开端。 曾一度占据工业控制的主导地 位，它由为数不多的继电器接触器和保护元件等组成。 这种控制系统 是为实现某一专门控制要求而设计的， 通过电器元件之间的固定连线 构成控制电路。它简单、经济、成本低，适用于动作简单控制规模较 小的场合但在动作复杂规模较大的场合暴露出明显的缺点：体积庞 大、耗电量高、接线复杂、可靠性差、维修困难，一旦动作顺序或生 产工艺发生变化需要更改控制时就必须重新设计、 布线

2、、装配和调试。 随着生产力的发展和科学技术的进步， 人们对所用控制设备不断提出 新的要求，要求设备更加通用、灵活、易变、经济、可靠，固定接线 式的老装备显然不能满足这种需要。 随着电子和集成制造技术的不断 发展和控制理论的不断完善， 特别是计算机技术的诞生和发展使自控 装置在飞速发展，从 1969 年后逐步发展起来了一种以微处理器为基 础，综合计算机技术、 自动控制技术和通信技术的工业自动控制装置 可编程控制器即PLC这种新的控制系统有以下优点：1.系统设计、 建造工作量小维护方便，改造容易（控制功能是通过编程来实现的， 要变动控制功能只需对程序进行修改） ；2. 配件齐全，功能完善适应 性强

3、； 3. 可靠性高抗干扰能力强； 4. 配套齐全，控制功能完善，适用 性强； 5. 体积小，重量轻，功耗低。正是它有着继电器控制系统无法比拟的优点，在短短的三十几年里在工业控制中获得了非常广泛的应 用，正在逐步取代现有的继电器控制系统。08010克劳斯立镗是奥地利生产的加工斯太尔发动机机身六个缸 孔及上平面的立式精加工镗床，它是杭州汽车发动机厂 80 年代随斯 太尔项目一起引进的设备， 该设备加工能力强、工作效率高，一次工 作循环就能完成机体上平面、 6 个缸孔的止口面及缸孔内壁的粗、精 加工，机床的控制电路复杂有整整两电气柜 216 个继电器， 虽然用的 都是原装西门子的产品，但是由于生产任

4、务繁重连年 24 小时不间断 的工作，还是经常由于继电器频繁的工作而老化引起触头接触不良、 粘连，继电器损坏引起控制系统失灵等故障， 由于电路复杂故障率高 且不易维修，不仅延误生产还浪费了人力。厂里决定对其进行改造， 来解决控制系统的老化问题。考虑到该设备较为复杂 , 生产任务紧厂 里给的改造时间短 , 继续延用继电器对其进行改造工作量极大 , 调试 困难、费时、不经济。于是决定用PLC系统来替换原有的继电器控制 系统。由于当前PLC品牌众多它们在功能上大同小异但价格差异却很 大。所以在选择PLC上主要结合了控制系统的输入/输出（I/O ）点的 需要，以及性价比等多方面因素来考虑，通过综合比较

5、后，选用了三 菱公司的FX2系列小型PLC该系列是集小型化、高速度、高性能等 众多特点与于一身的高档次超小型 PLC。该机床的主要部件有 :1 ）. 一个铣台由液压缸推动可作上下运动 , 当到达加工位后需 和立柱夹紧才可进行加工，铣台上有一个直径650MM的铣盘由一个5.5KW的三相异步电机拖动作圆周运动，负责发动机机身上平面的铣 削加工,并在停车时要求有能耗制动。加工方式是由主工作台装载机 身和铣盘作相对运动来完成。2 ). 一个镗台由一个直径160MM的液压缸推动可作上下运动，它 上面有两根直径约 150MM勺镗杆，分别由两个5.5KW的三相异步电 机拖动作圆周切削运动，负责发动机机身6个

6、缸孔的止口面及缸孔内壁的粗、精加工。它的工作方式是镗削一次循环加工两个缸孔，完了由主工作台装载机身，向前换位后继续镗削一次循环加工，通过三 次换位、三次(镗削一次循环加工)后完成对六个缸孔的止口面及缸孔 内壁的粗、精加工。加工顺序分别是先(1-4)孑L、后(2-5)孑L、最后(3-6) 孔。它的止口刮刀、粗加工镗刀、精加工镗刀是由液压缸来推动转换 的。图(一):是镗削一次循环加工的大致加工逻辑图。20粗加工开始I希加I工结束3吝1水3JB13B53S2僮头电机百乔1冷却液上二决丄讲.y353-i354 penJ I jr聲净图:MiSSJ |刮牛可I镜削一次術环单元SS3 快追J T3S4楠加

7、H Jf胎3S6TJ203S93S1OT1222 47H E BSS敢丁退I吹风停3 ). 一个工作台由一个直径约230MM勺液压缸推动可作前后运动 它上面有一个料架平台由液压缸推动可作上下运功，工件由料架滚道 电机拖动滚道旋转将工件机身送料到位，然后料架平台下降到位后 夹紧装置由液压缸作夹紧运动夹紧机身，工作台向前载着机身经一次平面铣削，三次镗削一次循环单元完成对机身的加工 ，加工完毕后料 架平台的工件挡铁缩回由滚道把机身送出到输出滚道。4 ）.在工作台的起点和终点分别有两个滚道，一个是输入滚道负 责将输入滚道上的机身送到工作台的料架平台上 ，当工作台在装载位 加工开始后输入滚道工件挡铁缩回

8、，机身由输入滚道电机拖动滚道旋 转把机身送到料架平台上。在另一边工作台终点处是输出滚道负责将 工作台的料架平台上下来的机身输出到流水线的下一工序，如机床在 全自动工作循环下只要输入滚道上有工件，一个机身加工结束后在输 出滚道接收到已加工完的工件时就会自动的开始作下一个机身的加 工不需要人为的干预。如图（二）：是自动加工一次循环的大致加工逻辑图机外送科riasL1SS支撑上送料科聚下-1B4 -1S10主夹卑动作关I 1S3工作台攻旌加工开蜡抵甌机启动2S2即快L铳台夬黑厂L；3薙渎瓯傥吹风停1匪头上;冷却停吹凤|丨工作台快脏J工位苗铁上工作台慢谏1S24 J 1B7 11S35 踊i循环垃曙工

9、作台快进|工位莒铁上|工作台慢速輕於）住lS2ti1S241B7建削一钦循环吹凤停工作台松开II工位昔铁下I I工作台快进I LX谊莒铁上J Li作台慢辺 傕融3切位 1B?L-iSJOIBS1524吹凤停镣削：次循坏|培霾I_ 1SJ21工怅台松开工位捋洪下工作台快退1S2O工作台在器载僅置S1 1S211|下一自动工作繭n图（二）；自动加工一夜循环根据原机床的电气控制原理，将输入输出点按顺序排列好后共有105个输入、110个输出点。根据I /0信号的数量，同时考虑到工艺和 设备的改动，或I/O点的损坏、故障等，最终选择了一个基本单兀FX2Nk 128MR64点输入64点输出），一个扩展单元

10、FX2Nk48ER（24点输入，24点输出）和两个输入扩展模块FXOM 16E（16点输入）X2及两个输出扩展模块FXONk 16EYR（ 16点输出）X2,共计输 入120点，输出120点,1 / O 点见附表（1 ）。PLC梯形图的设计主要依据机床的工作方式、逻辑交叉关系、控制要求并注意到各运动之间的互锁， 联锁关系。由于原机床电气控 制原理图设计较为合理，我就参照它根据 FX2N的编程手册的编程规 则在电脑上进行编译生成了梯形图，并对其进行反复修改仔细校验以 确保程序不出错。（图 三）：是编译生成的能耗制动梯形图只不过PLC用存储的逻辑关系代替了原继电器控制系统的物理接线逻辑,而大大的减

11、少了控制设备的外部接线。在韓卑包桶官动班测焚点启动II-IVL UJZ 1IM 空齐 JMliSII诜电相IQ就r酗护c兴口IIIIII3VLS 廿MH3X111韦t Ll羊L后动YZOQ动T1MO2 1门走 rt.tvti iT1O1-4I-IVI2O阳动延时C M2U 1 Y 20ON考虑到铣电机继电器与制动继电器转换时可能因触头粘联而同时引起的交直流电源同时送到电机中而产生短路及设备损坏的问题时 我采用机械互锁继电器及外部电气联锁解决。如.（图 四）：Y20V106COMY01KM7KM 6（图四）：能耗制动主电路及PLC接线图2M1锥主轴电机380V 50HZ5.5 KW ; 11.6

12、A ; 140 R / min*2Firi ri4 & & I；Y21COMKA2 KM7 % 220 VrLKAi铳主轴启动常纟轴制动KM2润滑电机D-十24 VKM7铳主轴启动机械互锁我们还对PLC的输出增设了些保护措施在小电流的直流电磁阀上并COIVI联续流二极管吸收回路，对较大电流的采用中间继电器间接过渡输 出。还在每个输出端采用带保险接线柱作短路保护， 使之不会因电磁 阀线圈短路而造成PLC内部触点的损坏，还方便了维修（如图五）。工作金诀遴工作台伏iRF Vli鮒如硕累1K1A54J5ffl c 五 二电金mu按決 ffl1YX工作台悴遴我们知道不正确的接地和电气控制柜布线的不合理，

13、 都会导致PLC受 到电器噪音的干扰而不正常工作。 为避免此类故障的发生， 我将系统 正确地的接地。 低电压信号线和高电压动力线尽可能的独立布线， 放 置在各自的线槽中，并尽可能的减少电线的长度，将干扰降到最低。为了不影响生产我们经过仔细精心的前期准备， 平时在一块底板 上完成了对电气箱内PLC控制线路的铺设，等到厂休长假停产后对机 床进行现场改造。把原来电气柜里的继电器拆除，并理出PLC改造需 要的I/O点的信号线缆，把预先装好的PLC控制线路底板装到拆空的 电气柜中，将PLC控制电气柜与机床的开关、按钮和执行部件的信号 线缆按 I/O 点的逻辑关系进行联接， 并接好电源在通电前， 对电气线 路进行了仔细的检查核对在确认无误后，给PCL通电后、把设计好的程序输入其中， 并对各控制元件按逻辑动作功能逐一试验， 然后合上 机床执行机构部分的电源对机床进行调试， 观察PLC各 I/O点的状态 和机床的动作， 通过不断的调试和修改以确保机床的稳定运行。 由于 采用了 PLC控制系统使我们的调试时间大为减少，并提前顺利的完成 了这次改造任