解析电气控制系统改造施工技术
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王学历 张文哲
【摘 要】万能铣床设备是一种用途广泛，功能齐全的机床设备。它包括圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀及端面铣刀等刀具，可以对各种零件进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，并且支持加装万能铣头、分度头或者圆工作台等机械配件用来增加加工范围。X62W万能型铣床是一种铣头水平放置的卧式铣床。因为传统的继电控制的方式，电路构成比较复杂、触点比较多，经常使用情况下，故障率比较高，解决故障问题比较复杂，容易耽误正常的生产加工工作。由于近些年来计算机的技术发展迅速，PLC技术被应用在在各类机床电气设备的改造中，本文将重点讲解X62W万能铣床的PLC技术改造。
【关键词】电气控制；施工应用；技术分析
一、前言
随着生产力和生产技术的不断革新，万用机床已经成为当代生产中不可或缺的一大生产要素和工具，机床技术的革新和深入改进已经成为迫在眉睫的任务，才能适应越来越先进的工业生产。PLC的优点在于可靠性高、抗干扰能力强、扩展性好、组态灵活、维修方便等，机床的改造中此部分的电气工程改造最为重要。接下来进一步讲解关于PLC在万能铣床电气控制系统中的改造技术。
二、万能铣床的电气控制的要求及其技术的要点
1.万能铣床的电气控制
万能铣床的电气控制需要满足的要求如下：
（一）在X62W型号的万能铣床的主运动及进给运动中间没有要求速度的比例协调，所以采用单独的笼型异步电动机用以拖动。
（二）想要实现产品零部件的顺铣和逆铣工作，就要求主轴具有正传以及反转的功能。
（三）為了使主轴旋转更为顺滑，减少生产中机械的无用震动。主轴装有附件飞轮的装置。这就使得主轴的转动过程中惯性增大，所以主轴上配备有电动机停车制动装置就有了必要。
（四）为了更适应生产，主轴转速与进给速度之间需要设置比较宽的调节范围。X62W铣床应用了机械变速，变速时齿轮之间为了容易咬合，减少对齿轮端面的冲击力，所以变速时需要电机瞬时冲动功能。
（五）在进给运动与主轴运动需要有电气连锁。铣床工做时，防止防止主轴未转动时工作台将工件送进，易造成刀具或工件的损坏，铣刀旋转之后才能使得进给运动进行。而且铣刀停止运转前停止进给运动，是为了增加工件表面的光滑性和准确性。
（六）铣床工作台上必须要有控制系统，即在前后上下左右六个方向，只能有一个方向的进给运动。
（七）为保障工作台在6个方向上运动单独运动，进给电动机不但能正转，也必须具有反转功能。快速运动由进给电动机与快速电磁铁配合完成。
（八）机床的运动只需一个转向，且与工作台进给运动要有连锁，不能同时进行。
（九）型号为M3的冷却泵电动机只要求单方向转动。
（十）为了便于机械操作，需要对两处控制各部件的启动和停止。
2.改造万能铣床的原则
（一）电气系统操作的方法不变。
（二）电气系统控制的元件不变。
（三）指示灯接线不变。
（四）控制线路的热继电器控制不变。
（五）主轴变速箱内的结构和操作方式不变。
（六）铣床的生产工艺不变。
（七）原来继电器控制中硬件的接线用软件来实现。
三、万能铣床中电气控制系统的改造
1.改造计划
对电器控制的主要电路保留原有结构，其输入、输出等设备不变。
2.PLC控制的选择
X62W铣床改造了PLC控制系统之后，控制系统的输入、输出端口的总数变为22个。通过以前的工作经验，备用的端口要预留端口总数的10%，并且有必要预留警示电路和用来显示故障的电路端口，功能扩展端口和工艺控制等必要的功能接口，所用I/O的总端口数为48个三菱FX2N一48MR型号的PLC适合。它的输入端口数为24个，输出端口数为24个。
3.设计硬件电路
通过电气控制要求可知，输入和输出都为开关量，输入信号有6个按钮，2个选择开关，8个行程开关，共计l6个需要进行PLC的检测。3个电磁离合器，3个继电器，共6个为PLC输出控制信号。所以，用FXlS一30MR（继电器输出，整体式）PLC就能适应控制的要求。根据其控制对象的特点和控制要求，PLC的FX1S～30MR通道分配，为达到控制和检测的目的，将I/O的输入输出口和对应的电气设备互相连接。
4.PLC控制系统软件的设计
对PLC控制系统进行软件的设计，是为了适应机床控制的需要。在对PLC软件设计的过程里，加入了一个辅助用的继电器，对程序的设计进行简化。在对系统的编制过程中，考虑到了系统的安全等因素，采用了具有互锁性能的设计。例如串联Y001和Y002常闭触点，来对KM2和KM3进行保护控制。从而对整个机床的电气控制的稳定性有了很大的提升。在设计程序的过程中，分别编写了不同控制方式的程序，这样使得整个结构更加清晰后期的维护更为方便。
四、在PLC控制系统改造中发现的问题
1.t/O点的分配
应根据输入设备和输出设备的数量和型号来分配PLC的I/0点地址，这样使得后来绘制电气控制的接线图和程序的编写更为便利。PLC的各个独立的输出点有时候需要单独的电源供电，所以要对各个输出点要做好电气隔离。而当输出点分组输出是可以共用一个电源供电，此外，在购买PLC的时候要根据实际的需求，预留10%到15%之间的裕度，方便系统的升级和以后的扩展。
2.PLC输出类型的匹配
改造的过程中要保证PLC输出的类型要与外围设备相匹配。可根据PLC输出端所带的不同负载类型：直流型、交流型、是大电流、小电流，以及PLC输出点动作频率等因素，就可确定输出端是采用继电器输出，晶体管还是晶闸管输出。根据负载类型的不同选用不同的输出方式，对系统稳定运行起到尤为重要的作用。队友机床的控制系统的改造设计，大多数情况下系统输出频率应控制在在6次/min以下，首选继电器输出，由于电路设计简单，抗干扰和带负载的能力比较强。
3.硬件保护的措施
仅仅靠软件的保护还不能使得系统无懈可击。要实现更有效、更稳妥的保护。继电器、接触器的触点还要增加硬件互锁的保护。例如：在PLC的流程图程序中，尽管已经对电动机的正反装进行了软件的互锁保护，但主电路的交流接触器的触电却总是因为其通过的电流过大，使用时间过长从而发生融焊的情况，从而造成不能有效断开的情况，就有可能造成短路事故的发生，所以增加正反转主触点之间的物理硬件互锁是避免电路短路的重要方法。
4.对相对重要安全保护的部分直接作硬件改进
对于一些相对重要的安全保护的部分，略过PLC输入端，不通过软件控制程序，直接采用在PLC的输出端位置设置急停和紧急限位开关来保护负载电路。
五、总结
总之，传统机床的电气系统控制加入PLC是十分重要的改进，改造后的机床可以大大提升安全性和可靠性，减少故障率，提高机床的生产效率，将机床的效能发挥到最大。减少传统机床的控制缺点，发展了机床工艺的优势。
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