王跃军;孙丽雪;赵坚
【摘 要】This paper introduced the reformation of radial drilling machine Z3040 hy SIEMENS S7 - 200 series PLC and the system reformation project. In the meantime. PLC input and output are specified, a control trapezoid disagram is designed and on-site debugging is made according to the control and characteristics of the machine. The weakness of poor reliability,high failure frequency, low efficiency and load of working were solved.%介绍了利用西门子S7-200PLC对Z3040型摇臂钻床的改造设计,阐述了系统改造方案,同时根据摇臂钻床的控制要求及特点,确定了PIC的输入、输出分配,在继电器线路的基础上,设计出梯形图程序并进行现场调试,解决了其可靠性差、故障率高、效率低和电气维护工作量大等缺点.
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2011(000)001
【总页数】4页(P86-89)
【关键词】可编程控制器;摇臂钻床;改造
【作 者】王跃军;孙丽雪;赵坚
【作者单位】山西北方风雷工业集团有限公司,山西,太原,30009;山西北方风雷工业集团有限公司,山西,太原,30009;中国兵器科学院宁波分院,浙江,宁波,315103
【正文语种】中 文
尺寸测量
【中图分类】TP202
Z3040摇臂钻床利用旋转的钻头对工件进行加工,它由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台构成。主轴箱固定在摇臂上,可以沿摇臂径向运动。摇臂借助于丝杆,可以做升降运动,也可以与外立柱固定在一起,沿内立柱旋转。钻削加工时,通过夹紧装置,主轴箱紧固在摇臂上,摇臂紧固在外立柱上,外立柱紧固在内立柱上。它采用继电接触器电路实现电气控制,其线路复杂,故障多,电气维护任务较重。针对这种情况,采用西门子PLC改造继电接触器控制电路,克服了以上缺点,降低了设备故障率,提高了设备使用率,运行效果非常好。 1 电气系统控制要求
Z3040摇臂钻床电路特点和控制要求如下。
按下按钮SB2,接触器KM1得电吸合并自锁,主轴电动机M1启动运转。按下按钮SB1时,接触器KM1失电释放,M1失电停止运转。热继电器FR1起过载保护作用。
2)摇臂升降电动机M2和液压泵电动机M3的控制
按下按钮SB3(或SB4)时,断电延时时间继电器KT得电吸合,接触器KM4和电磁铁YV得电吸合。液压泵电动机M3启动运转,供给压力油,压力油经液压阀进入摇臂松开油腔,推动活塞和菱形块使摇臂松开。同时限位开关SQ2被压住,SQ2的动断触头断开,接触器KM4失电释放,液压泵电动机M3停止运转。SQ2的动合触头闭合,接触器KM2(或KM3)得电吸合,摇臂升降电动机M2启动运转,使摇臂上升(或下降)。若摇臂未松开,SQ2的动合触头不闭合,接触器KM2(或KM3)也不能得电吸合,摇臂就不可能升降。摇臂升降到所需位置时松开按钮SB3(或SB4),接触器KM2(或KM3)和时间继电器KT失电释放,电动机M2停止运转,摇臂停止升降。时
间继电器KT延时闭合的动断触头经延时闭合,使接触器KM5吸合,液压泵电动机M3反方向运转,供给压力油,经过机械液压系统,压住限位开关SQ3,使接触器KM5释放。同时,时间继电器KT的动合触头延时断开,电磁铁YV释放,液压泵电动机M3停止运转。热继电器FR2起过载保护作用。KT的作用是控制KM5的吸合时间,保证M2停转,摇臂停止升降后再进行夹紧。摇臂的自动夹紧升降由限位开关SQ3来控制。压合SQ3,使KM2(或KM3)电释放,摇臂升降电动机M2停止运转。摇臂升降限位保护由上、下限位开关SQ1U和SQ1D实现。上升到极限位置后,动断触头SQ1U断开,摇臂自动夹紧,与松开上升按钮动作相同;下降到极限位置后,动断触头SQ1D断开,摇臂自动平紧,与松开下降按钮动作相同,SQ1的2对动合触头需调整在“同时”接通位置,动作时一对接通,一对断开。
3)立柱和主轴箱的松开和夹紧控制
按动放松按钮SB5(或夹紧按钮SB6),KM4(或KM5)吸合,M3启动,供给压力油,通过机械液压系统使立柱和主轴箱分别放松(或夹紧),指示灯亮。主轴箱、摇臂和内、外立柱3部分的夹紧均由M3带动的液压泵提供压力油,通过各自的油缸使其夹紧和放松。
延时冲水阀4)冷却泵电动机M4的控制
折叠帐篷
窑链
通过转换开关SA1直接控制冷却泵电动机M4的起动和停止。
Z3040摇臂钻床的电路见图1及图2。
2 改造方案的确定
1)原摇臂钻床的工艺加工方法不变。
2)在保留主电路原有元件的基础上,不改变原电气控制系统操作方法。
3)原系统中各元器件(包括按钮、限位开关、接触器、热继电器和时间继电器)的作用与原电气线路相同。
4)将原控制电路中硬件接线改为PLC控制(I/O接线与梯形图实现如图3、图4所示)。
3 设计与实现
保温碗
1)主电路设计
Z3040摇臂钻床有4台电动机。主轴电动机M1提供主轴转动的动力,是钻床加工主运动的动
力源。主轴具有正、反转功能,但主轴电动机只有正转工作模式,反转由机械方法实现。摇臂升降电动机M2提供摇臂升降的动力,具有正、反转。液压泵电动机M3提供液压油,用于摇臂、立柱和主轴箱的升降、夹紧和松开,也具有正、反转。冷却泵电动机M4用于提供冷却液,具有正转功能。
2)输入输出设备与PLC端子分配及外围接线设计
根据Z3040摇臂钻床电气控制要求,其输入、输出均为开关量。需要PLC检测的输入信号总共12个,包括6个按钮、4个限位开关和2个热继电器。而PLC的输出控制信号总共6个,包括5个接触器和1个电磁阀。考虑到留有一定余量,选用西门子S7-200PLC(CPU 224 AC/DC/RALAY)即能满足控制要求。
PLC的I/O配置见表1。
表1 PLC的I/O配置输入设备代号 功能PLC输入继电器SB1 主轴停止按钮 I0.0 SB2 主轴点动按钮 I0.1 SB3 摇臂上升按钮 I0.2 SB4 摇臂下降按钮 I0.3 SB5 主轴箱、立柱松开按钮 I0.4 SB6 主轴箱、立柱夹紧按钮 I0.5 SQ1U 摇臂上升限位开关 I0.6 SQ1D 摇臂下降限位开
关 I0.7 SQ2 摇臂松开限位开关 I1.0 SQ3 摇臂夹紧限位开关 I1.1 F R1 热继电器 I1.2 F R2 热继电器 I1.3 KM1 主轴电动机接触器 Q0.0 KM2 摇臂上升接触器 Q0.1 KM3 摇臂下降接触器 Q0.2 KM4 液压电动机正转接触器 Q0.3 KM5 液压电动机反转接触器 Q0.4 YV 电磁阀 Q0.5
4 结语
利用西门子S7-200PLC实现了对Z3040摇臂钻床进行电气控制,经安装调试后,其各项性能均达到了设计要求,运行良好。PLC控制提高了机床控制系统的稳定性和安全可靠性,同时也提高了设备的自动化水平和产品的品质。对同类机床的电气改造有一定的借鉴作用。
参考文献
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[3]郑凤翼,郑丹丹.图解机械设备电气控制电路[M].北京:人民邮电出版社,2006.
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