X62W万能铣床电控系统的PLC改造

张焕平

（广西机械高级技工学校，广西 柳州 545005）

可编程序控制器（PLC）是近几十年才发展起来的一种新型工业自动控制装置，其可以取代传统的“继电器—接触器”控制系统，实现逻辑控制、顺序控制、定时等多种功能。PLC具有通用性强，可靠性高，指令系统简单，编程简单易学，功能强大，且体积小，维修工作量少，现场连接方便等优点。因此，应用PLC控制系统替代体积大、耗能大的继电器——接触器系统是今后控制系统发展的趋势。

X62W万能铣床是一种通用的多用途铣床，其可以对各种零件进行平面、斜面、沟槽、齿轮及成型表面加工。但其长期以来采用的是继电器——接触器的控制系统，所以线路复杂、触点多，使得故障率高，给生产和维护带来诸多不便，还影响生产率的进一步提高。为提高铣床控制系统的可靠性和机床的加工效率，本文采用PLC技术对万能铣床的电气控制系统进行改造。

1 万能铣床的电气控制要求及其改造原则

1.1 万能铣床的电气控制要求

X62W型万能铣床有3台异步电动机，其原理是：主轴电动机拖动铣刀旋转；进给电动机M2实现工作台的前后（横向）、左右（纵向）和上下（垂直）6个方向的运动和圆工作台的回转运动；冷却泵电动机M3在铣床工作时提供切削液。铣床的控制要求如下：

（1）铣削加工有顺铣和逆铣两种方式，要求主轴电动机能正反转。由于主轴传动系统中装有避免震荡的惯性轮，使主轴停车困难，故主轴电动机采用电磁离合器来制动以实现准确停车。

（2）铣床的工作台要求有前后、左右、上下6个方向的进给运动，所以要求进给电动机能正反转，并通过操作手柄和机械离合器相配合来实现。进给的快速移动通过电磁铁和机械挂挡来完成。装有圆形工作台的铣床还有回转运动，是由进给电动机经传动机构驱动的。

（3）根据加工工艺的要求，该铣床应具有以下的电气联锁措施，具体如下：

第一，为了防止刀具和铣床的损坏，主轴运动与工作台进给运动要有先后顺序控制，即进给运动要在铣刀旋转之后才能进行，加工结束必须在铣刀停转前停止进给运动。

第二，工作台在6个方向上的进给运动同时只能有一种运动产生，采用机械操纵手柄和位置开关相配合的方式实现6个方向的连锁。

第三，当主轴电动机或冷却泵电动机过载时，进给运动必须立即停止，以免损坏刀具和铣床。

第四，圆工作台运动只需一个转向，且与工作台进给运动要有联锁，不能同时进行。

第五，冷却泵电动机M3只要求单方向转动。

第六，要有冷却系统、照明设备及各种保护措施。

1.2 改造原则

（1）原铣床的工艺加工方法不变。

（2）在保留主电路的原有元件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法。

（3）原系统中各元器件（包括按钮、行程开关、热继电器和接触器）的作用与原电气线路相同。

（4）将原控制电路中的硬件接线改为PLC控制，即梯形图程序实现。

2 设计与实现

经过对X62W万能铣床的控制系统进行分析可知，该系统需要输入点数为13个，输出点数为7个，根据输入输出口的数量，可选择三菱FX2N—32MR型PLC。

2.1 I/O地址的分配

I/O地址的分配如表1如所示。

表1 输入、输出地址分配

2.2 主电路分析

如下图1所示的主电路中，有3台电动机，主轴电动机M1由接触器KM1控制，其旋转方向由SA3倒顺开关预先选择，热继电器FR1实现过载保护。接触器KM3和KM4控制进给电动机M2的正反转，实现工作台6个方向的进给运动。冷却泵电动机M3由接触器KM1和QS2刀开关控制，当KM1得电后，M3才能启动，实现主轴和冷却泵之间的顺序启动。

图1 铣床主电路图

2.3 梯形图设计分析

应用PLC对原有的继电器接触器系统进行改造后，对应的PLC的I/O接线图如图2所示，梯形图程序如图3所示。

（1）主轴电动机的启动

图2 改造后的I/O接线图

图3 PLC梯形图

主轴电动机启动之前，由SA3先选择转向，再合上电源开关QS1。然后，按下启动按钮SB1或SB2，KM1的三对主触点闭合，主轴电机M1启动；或者由主轴变速盘瞬时压合行程开关SQ1，接触器KM1瞬时通电吸合，主轴电机瞬时启动运转，对主轴变速齿轮进行冲动。

（2）主轴电动机的制动

当主轴制动时，按下SB5或SB6，使KM1线圈断电，主触点断开，M1电机停转。

（3）主轴换刀时的制动控制

将换刀制动转换开关SA1扳至“换刀”位置，使常开触点SA1-1闭合接通制动电磁铁YC1电源，主轴被制动，即可进行换刀操作。

（4）工作台进给控制

工作台的进给运动有左右运动、前后运动和上下运动。以左右运动为例，在工作台进给时，先将圆工作台开关SA2断开，再将工作台纵向操作手柄扳至“向左”或“向右”的位置，行程开关SQ5或SQ6压合，接触器KM3或KM4通电闭合，进给电动机启动正转或启动反转，通过机械装置带动工作台向左或向右运动，其他运动与此类似。

（5）圆工作台的控制

将圆工作台开关SA2扳至“接通”，它的常闭点断开，常开点闭合，接触器KM3通电闭合，从而使电动机M3启动，拖动圆工作台运动。

（6）冷却泵电动机M3的控制

通过转换开关QS2控制冷却泵电动机的启动和停止。

3 结束语

本文介绍了利用三菱FX2N-32MR型PLC实现对万能铣床控制电路的改造，经安装调试后，其运行良好。通过该改造实例，说明了对传统机床电路进行改造的流程，对于PLC应用的实习教学来说，有利于学生与企业岗位技能要求相融合的技能培训，这样更能激发学生的学习兴趣，大大提高了学习效率，提高学生的操作技能。因此，具有一定的研究价值和意义。

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