用PLC改进一款内沟磨床实例探析

1、用plc改进一款内沟磨床实例探析摘要：传统的生产机械采用继电器、交流接触器等 控制，这种控制系统具有很多固有缺陷。在自动化的控制过 程中，顺序控制(过程步进型控制)是指一步一步按顺序驱 动各负载动作，这种控制过程用传统的继电接触控制需要较 多中间继电器配合行程开关才能实现，较难判断故障部位的 具体损坏元件。文章对用plc改进一款内沟磨床的实例进行 了探讨。关键词：3mz1310 磨床；melsec fx-20mr； plc；状态控 制；行程开关文献标识码：a中图分类号：th133文章编号：1009-2374 (2017)07-0041-02 d0i： 10. 13535/j. cnki. 11

2、-4406/n.2017.07.0191概述磨床是精加工机床，是利用磨具对工件表面进行磨削加 工的机床。磨床的特点是多刃加工、高速旋转；万能性强， 适用于各种表面加工；加工余量小，生产效率高；加工精度 高，表面质量好。因此磨床在生产企业中用得很多，特别是 3mz1310内沟磨床。但是传统的3mz1310内沟磨床自动化程 度不高，故障率高、结构复杂、自动控制方面还有很大差距, 不能满足现代化生产的需要，并且电器方面我们采用硬件接 线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑的 控制系统控制逻辑。这些连线大多是很复杂的，并且体积比 较大、功耗较大，系统构成后，想要改变、增加功能都较为 困难。

3、其次，继电器的触点数量一般很有限，灵活性和可扩 展性会受到很大限制，这种电器控制系统显得不合时宜了， 因此对传统的3mz1310内沟磨床进行改造就显得尤为重要。 这里我们采用的是日本三菱公司开发的melsec fx-20mr的 可编程控制器(plc)对传统的3mz1310内沟磨床进行改造。 可编程控制器(programmable controller)是计算机家族 中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程 控制器称作可编程逻辑控制器(programmable logic controller),简称plc,它主要用来代替继电器实现逻辑控 制。其控制逻辑是在存储器中存放程序的方式，我

4、们要改变 它的控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功 能。系统连线少、体积小、功耗小，plc还有一个好处就是 能很好利用“软继电器”，实质上它是一种存储器单元的状 态，所以它触点数量是无限的，也就是说plc系统的灵活性 是很好的，同时它的可扩展性也好。另外，因为日本三菱公 司的产品在我国应用的历史比较长，掌握的人也比较多，在 业内信誉高、产品的稳定性比较可靠；三菱公司可编程序控 制器编程语言通俗易懂，可采用梯形图方式编写程序，简单 方便，容易阅读，没有编程经验的人在短时间内可以掌握， 和其他公司的可编程序控制器比较，可以减少阅读梯形图的 时间，提高维修人员的维修效率。另外，还可以利用

5、电话线 和调制节调器进行远程调试和维修，能对用户的程序进行修 改、诊断故障，可以缩短维修、诊断、调试时间和节省旅差 费用。用步进梯形指令可以容易实现其顺序控制的过程，做 到简化线路，提高机械的电气控制性能，提高可靠性，节省 成本，提高劳动生产效率。根据3mz1310内沟磨床的动作顺序和工艺要求画出状态 转换图，如图1所示：上图中，用来存储磨床工作过程中各种状态的是“s”， 它是一种状态器，是3mz1310内沟磨床里面的一种plc软元 件，以此用来有序控制系统。2根据状态转移图确定电气控制系统的i/o点分配表根据状b转移图可以确定电气控制系统的i/o点分配 表，如表1：3由i/o点分配表分配输入

6、、输出接点并完成接线由i/o点分配表分配输入、输出接点，并完成外部接线, 如图2所示：4工作过程根据流程图和plc接线图可知，当磨床需要工作时，按 下启动按钮(x12), plc进入初始状态so,正常磨架处以原 位，即原位检测开关xi闭合，此时plc程序进入s20状态, 开始上料。当磨料上好后，压合料压行程开关x2, plc程序 进入s21状态，磨架开始快进。到位后压合快进到位行程开 关x3, plc程序进入s22状态，进行粗磨。粗磨完成后，磨 架压合粗磨到位。行程开关x4, plc程序进入s23状态，进行精磨。精磨 一定时间（根据调试确定t1的k值）后，plc程序进入s24 状态，磨架开始快

7、退。快退到位后，磨架压合快退到位行程 开关x5, plc程序进入s25状态，磨架开始回转。回转到位 后，磨架压合回转到位行程开关x6, plc程序进入s26状态, 工件被机械手拔出。拔出后已拔出行程开关x7闭合，plc程 序进入s27状态，磨架开始回转到底。到底后回转到底行程 开关x10被压合，plc程序进入s30状态，机械手开始插入。 插入到位后，压合插入到位行程开关xll, plc程序回到初 始状态so,进入加工循环。根据上面的状态转换方框图及工作原理，可以直接用步 进梯形图或步进指令表，直接将程序输入控制器plc,并完 成调试，相应的梯形图在文末。3mz1310内沟磨床的手动操作部分、通

8、用部分可以用常 规继电器顺序方法设计，这里不作阐述。5 plc实现内沟磨床的顺序控制意义第一，plc还可以有如下功能：作定时器，晶体振荡器 产生时钟脉冲，它精度高，定时范围也很宽，用户可以根据 系统的需要在程序中设定定时值，不仅修改方便，环境也不能对它产生影响，且plc具有计数功能，这些是不具备计数 功能的电器控制系统所不能比拟的。第二，编程器编程简单：可以根据状态转换方框图，就可以很容易地实现程序上的设计。第三，易于故障诊断：由无触点的半导体电路来完成plc 大量的开关动作，它可靠性很高，因此它的寿命长。plc还 可以利用故障自诊断功能，能查出自身的故障，提髙了系统可靠性。当plc出现自身故

9、障或外设备故障，都可以在plc上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮、灭来显示。当出 现输入故障时，可察看输入设备是否响应led状态指示器。 如果输入触点接通，模块指示器不亮则现场元件（如按钮、 行程开关等）有故障。如果现场元件已动作，指示器也不亮, 就应该检查输入端子的端电压是否达到正确的电压值，如果 电压值正确，则可替换输入模块。plc与外部设备进行信息 交流的通道是输出，工作状态的正常与否，与联接配线、接 线端子、保险丝等元件状态有关外，更与输入输出单元有关。当出现故障时，可察看led状态指示器与输出设备是否响应。 若输出触点已经通电，模块指示器也亮起来了，但输出设备 就是不响应，则要检查现场接线和执行器件。若根据编程设 备监视器显示一个输出器被命令接通，但指示器关闭，则应 替换模块。6结语从以上实例可以看出，步进梯形指令是一种很简单的指 令，要掌握也很方便。本文中该3mz1310内沟磨床在改进之 前，继电器多、控制线路复杂，故障率也髙，在采用本程序 控制之后，控制线路简单化，省去了全部继电器，安装也十 分方便。改进后的系统安全可靠，能够保证系统的可靠运行, 减少了