陳元招（閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 龍巖 364021）

X62W萬能銑床的PLC改造設(shè)計

陳元招
（閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 龍巖 364021）

分析了X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的工藝流程、主要功能及常見故障，針對其控制系統(tǒng)存在的線路復(fù)雜、可靠性差、故障率高等缺點，選用三菱FX3U-32MR為銑床控制系統(tǒng)核心，通過PLC的I/O地址分配布置，以及外部硬件接線和梯形圖程序設(shè)計，完成銑床控制系統(tǒng)改造. 實踐證明改造后的銑床控制系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率.

PLC； 銑床； 故障； 改造

引言

銑床是機(jī)械加工中使用比較廣泛的機(jī)床，主要用來對各種零件進(jìn)行平面、斜面、溝槽、齒輪及成型表面加工. 以常見的X62W萬能銑床為例，可用圓柱銑刀、圓片銑刀及角度銑刀等多種刀具對各種零件進(jìn)行加工. 目前，中小型企業(yè)使用的X62W萬能銑床大部分采用傳統(tǒng)的繼電—接觸器控制. 由于繼電—接觸器控制線路設(shè)備老化，接線復(fù)雜，存在著控制失效、接觸不良等缺陷，導(dǎo)致故障率較高，且維護(hù)及檢修相對困難，運行穩(wěn)定性變差，最終會降低機(jī)床加工精度，無法滿足加工圖紙的工藝要求. 針對這些問題，本文采用三菱PLC，在原有X62W萬能銑床工藝加工不變的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)的繼電—接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造[1～3］，提高整個電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維修工作量，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保證.

1 X62W萬能銑床簡介

1.1 控制系統(tǒng)

X62W萬能銑床通過控制主軸帶動銑刀旋轉(zhuǎn)的主軸運動、工作臺六個方向的進(jìn)給運動和工作臺旋轉(zhuǎn)的輔助運動進(jìn)行零件銑削加工. 電氣控制電路如圖1所示，主要由主軸轉(zhuǎn)動控制、進(jìn)給傳動控制、冷卻泵控制、變壓器和照明及顯示電路組成. 主軸轉(zhuǎn)動由主軸電機(jī)M1控制，升降臺及工作臺六個方向運動由進(jìn)給電機(jī)M2控制，銑削加工時冷卻液的供給由冷卻泵電機(jī)M3控制. 同時變壓器將380V降為36V安全電壓給照明電路及顯示電路供電，轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4控制銑床的照明.

圖1 X62W萬能銑床電氣控制電路

1.2 控制功能

銑削加工時，先通過轉(zhuǎn)向選擇開關(guān)SA5選擇轉(zhuǎn)向控制，再合上電源開關(guān)QS，對主軸電機(jī)M1進(jìn)行兩地啟停及正反轉(zhuǎn)控制，然后對工作臺進(jìn)給電機(jī)M2的進(jìn)給、聯(lián)鎖、快速移動進(jìn)行控制以及輔助保護(hù)控制.

1.2.1 主軸的兩地啟停、正反轉(zhuǎn)控制

在零件銑削加工前，先由轉(zhuǎn)向選擇開關(guān)SA5選擇正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，也就是進(jìn)行順銑或逆銑. 同時為了方便操作控制，分別在銑床的正面、側(cè)面裝啟動按鈕（SBl、SB2）和停止按鈕（SB3、SB4），實現(xiàn)主軸電機(jī)的兩地啟?？刂? 為了讓銑床主軸上的銑刀快速停止，采用定子串電阻反接制動，提高銑削加工的效率和精度.

1.2.2 工作臺的進(jìn)給、聯(lián)鎖、快速移動控制

主軸驅(qū)動后，再進(jìn)行工作臺進(jìn)給傳動控制. SA1撥至“斷開”位置，SA1-1和SA1-3接通，SA1-2斷開，通過兩個操作手柄和機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制相應(yīng)的位置開關(guān)接通KM4或KM5控制線圈，從而控制進(jìn)給電機(jī)M2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工作臺的左右、上下和前后移動. 在同一時間內(nèi)，為確保操作安全，工作臺只能進(jìn)行一個方向的移動，一個操作手柄（SQ2左、SQ1右）控制工作臺左右進(jìn)給運動，而另一個操作手柄（SQ4上、SQ3下、SQ3前、SQ4后）控制工作臺的上下和前后進(jìn)給運動，各手柄相互間有機(jī)械聯(lián)鎖作用. 同時工作臺左右移動與上下、前后移動之間的聯(lián)鎖控制是通過電氣聯(lián)鎖實現(xiàn). 工作臺快速移動為點動控制，在進(jìn)給電機(jī)起動后，按壓工作臺快速進(jìn)給點動按鈕（SB5或SB6），接通KM6控制線圈，電磁鐵YB得電，工作臺快速移動，松開按鈕后，工作臺按原來速度進(jìn)行進(jìn)給運動.

1.2.3 主軸和進(jìn)給的變速沖動控制

主軸和進(jìn)給運動的變速沖動控制通過變速盤選擇，兩種運動都要求變速后做瞬時點動控制，按下變速箱操作行程開關(guān)后，立即停止. 由主軸變速箱操作行程開關(guān)SQ7實現(xiàn)主軸電機(jī)M1變速沖動控制，并且主軸變速可在Ml停車時進(jìn)行，也可在M1運轉(zhuǎn)時進(jìn)行. 進(jìn)給變速箱操作行程開關(guān)SQ6實現(xiàn)進(jìn)給電機(jī)M2變速沖動控制，要求進(jìn)給變速應(yīng)在工作臺停止移動時進(jìn)行.

1.2.4 輔助及保護(hù)控制

X62W萬能銑床除了主軸和工作臺的控制外，還有一些輔助及保護(hù)控制電路. 變壓器輸出36V電壓供給局部照明電路，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA4控制照明燈. 銑削加工時，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3控制冷卻泵的啟停. 當(dāng)需要控制圓形工作臺時，將SA1撥至“接通”位置，SA1-2接通，SA1-1和SA1-3斷開，且與工作臺的六個進(jìn)給方向進(jìn)行電氣聯(lián)鎖，KM4通電，M2拖動圓工作臺移動. 主軸、工作臺和冷卻泵的控制電路分別串接FRl、FR2、FR3熱繼電器的常閉觸點實現(xiàn)過載保護(hù).

2 X62W萬能銑床控制系統(tǒng)常見的故障

由于機(jī)械設(shè)備加工環(huán)境相對較差，X62W萬能銑床采用傳統(tǒng)的繼電—接觸器控制系統(tǒng)，控制線路復(fù)雜，長時間通電會使一些元器件或線路出現(xiàn)老化接觸不良等現(xiàn)象，導(dǎo)致銑床無法正常工作[4］. X62W萬能銑床控制系統(tǒng)常見的故障見表1.

表1 X62W萬能銑床控制系統(tǒng)常見的故障

3 X62W萬能銑床控制系統(tǒng)的PLC改造設(shè)計

針對X62W萬能銑床控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障率高，可靠性差，維修工作量大等問題，在保證原銑床主電路和加工工藝流程不變的基礎(chǔ)上，將對X62W萬能銑床控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造，將原繼電器控制中的硬件接線改為用軟件編程來替代，主要包括I/O地址分配、PLC的外部接線以及軟件程序設(shè)計[5］. X62W萬能銑床的工藝流程如圖2所示.

3.1 I/O 分配

根據(jù)X62W萬能銑床的控制面板的控制信號，對其輸入、輸出信號地址進(jìn)行分配，其I/O地址分配見表2和表3.

表2 輸入信號地址分配

表3 輸出信號地址分配

圖2 X62W萬能銑床的工藝流程

3.2 PLC的外部接線圖

通過對X62W萬能銑床的電氣控制系統(tǒng)分析，選用三菱FX3U-32MR對其電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造，其外部接線如圖3所示. 同時為了增加控制系統(tǒng)的可靠性，除了程序上采用軟繼電器的觸點互鎖外，還分別對KM2與KM3，KM4與KM5進(jìn)行硬件互鎖，保證控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定.

圖3 PLC外部接線

3.3 PLC的程序設(shè)計

根據(jù)X62W萬能銑床的控制電路功能及工藝流程，結(jié)合PLC的I/O地址分配，進(jìn)行PLC程序設(shè)計. PLC梯形圖程序如圖4所示.

圖4 PLC程序設(shè)計

4 結(jié)束語

采用FX3U-32MR對X62W萬能銑床控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，按以上步驟進(jìn)行安裝調(diào)試，完全滿足銑床的控制要求. 通過PLC改造控制系統(tǒng)需要的投資少，工作量較小，銑床控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自動化程度得到提高，運行的故障率大幅降低，同時檢查維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)效益較顯著. 改造后的銑床經(jīng)過企業(yè)生產(chǎn)運行的檢驗，效果非常好，非常適合當(dāng)前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢，用很小的技改投入來延長老設(shè)備的生命周期，有良好的市場應(yīng)用價值.

[1]余 彥，孫 劍，劉兆亮，等. 基于X62W萬能銑床的PLC控制設(shè)計[J[. 輕工科技，2012（7）： 75～76

[2]卞和營，宋曉燕. 基于三菱PLC的X62W萬能銑床電氣控制系統(tǒng)改造[J[. 煤礦機(jī)械，2012，33（8）： 185～186

[3]李 松. 銑床控制電路的PLC設(shè)計改造[J[. 船電技術(shù)，2012，32（12）： 46～48

[4]夏春茂. 造紙機(jī)械加工設(shè)備X62W萬能銑床電氣故障的檢修[J[. 天津造紙，2014（2）： 14～17

[5]邵文冕. 基于PLC的銑床控制系統(tǒng)的技術(shù)改造研究[J[. 工業(yè)儀表與自動化裝置，2012（3）： 91～94

PLC Retrofit Design of X62W Multi-functional Milling Machine

CHEN Yuan-zhao
（Minxi Vocational & Technical College，Longyan 364021，China）

After an analysis of the technological process，main functions and common failures of the X62Wmulti- functional milling machine control system，the paper upgraded the control system to solve the problems including complicated circuit，poor reliability and high failure rate，with Mitsubishi FX3U-32MR as its core，by allocating the I/O addresses of PLC，wiring the external hardware lines，and designing the trapezoidal chart procedure. It is approved that the milling machine control system becomes reliable and stable after the alteration； and the production efficiency is improved.

PLC，milling machine，failure，alteration

TP29

A

1672-5298（2016）02-0053-05

2016-04-02

陳元招（1977- ），女，福建永定人，碩士，閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授. 主要研究方向： 電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)