浅谈PLC在Z3050型摇臂钻床的应用
【摘要】： 用PLC改造机床电气控制线路提高了设备质量和劳动生产率。本文阐述了
对Z3050型摇臂钻床继电器控制电路的PLC改造。详细介绍了设计过程包括对其钻床的电路分析，PLC的I/O分配表，梯形图以及改造过程中注意事项。
【关键词】：Z3050型摇臂钻床 PLC控制设计
用PLC改造Z3050型摇臂钻床实现了机电一体化，与传统的Z3050型摇臂钻床继电器控制系统相比较，具有功能多、可靠性高、灵活通用、能耗低、故障少等突出特点。近年来PLC技术发展迅速，是目前工业自动化控制系统中应用最广泛的控制设备，包括开关量控制，模拟量控制，数据处理和监控以及建设工业控制网络。 一 ：Z3050型摇臂钻床电路分析
Z3050型摇臂钻床机械设备一共有四台电动机，除了冷却泵电动机采用断路器直接启动外，其余的三台异步电动机都采用交流接触器直接启动。
（一）：主电路分析：
1：主电路的电源电压是380V，断路器QF1作为电源引入的开关。 M1为轴电动机，由交流接触器KM1来控制，主轴M1的正反转操作并不频繁所以采用机械手柄改变相序实现正反转操作。M1装在主轴箱的顶部，拖动主轴及进给传动系统来运转。热继电器FR1作为电动机M1的过载保护和断相保护，断路器QF1作为短路保护。
2：M2为摇臂升降电动机，它装在立柱的顶部，交流接触器KM2和KM3控制其正反转。因为摇臂升降电动机M2是间断性的工作，所以未设置过载保护。
3：M3为液压泵电动机，交流接触器KM4和KM5控制其正反转。电动机M3主要作用是拖动油泵供给液压装置压力油，以实现摇臂、立柱和主轴箱的松开及夹紧。QF3对摇臂升降电动机M2和液压泵电动机M3起到短路保护作用。
4：M4为冷却泵电动机，它装在靠近立柱的底座上，它由QF2直接控制并且实现短
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路保护，过载保护和断相保护。
（二）：控制电路分析：
控制电路电源由控制变压器TC降压后供给110V的电压，熔断器FU1作为短路保护。合上QF3及总电源开关QF1，电源指示灯HL1亮钻床电气线路已经进入带电状态。
1:主轴电动机M1的控制
按下启动按钮SB3，交流接触器KM1吸合并自锁，主轴电动机M1启动运行，同时指示灯HL2亮。按下停止按钮SB2，交流接触器ＫＭ断电释放，主轴电动机停止运转，同时指示灯HL2熄灭。
2:摇臂升降的控制
按下上升按钮SB3（或按下下降按钮SB5），则时间继电器KT1通电吸合，其瞬时闭合的动合触头闭合，交流接触器KM4线圈通电，液压泵电动机M3启动，正向旋转，供给液压油。压力油经分配阀进入摇臂“松开油腔”，推动活塞移动，活塞便推动菱形块，将摇臂松开。在此同时活塞杆通过弹簧片压下位置开关SQ2，使其动断触头断开，动合触头合闭。位置开关SQ2的动断触头切断交流接触器KM4的线圈电路，KM4主触头断开，液压泵电动机M3停止工作。位置开关SQ2的动合触头使交流接触器KM2（或KM3）的线圈通电主触点吸合，摇臂升降电动机启动并运转，带动摇臂的上升（或下降）。假如此时的摇臂尚未完全松开，那么位置开关SQ2的动合触头则不能上升（或下降）。当摇臂上升（或下降）到所需的位置时，就松开按钮SB4（或SB5），那么接触器KM2（或KM3）及时间继电器KT1就同时断电释放，摇臂升降电动机M2停止工作，随之摇臂停止上升（或下降）。当时间继电器KT1断电释放，经过1～3S时间的延时后，其延时闭合的常闭触头闭合，使交流接触器KM5吸合，液压泵电动机M3反向旋转，随之泵内压力油经分配阀进入摇臂的“夹紧油腔”，使摇臂夹紧。在摇臂夹紧后，活塞杆推动弹簧片压下位置开关SQ3，其动断触头断开，交流接触器KM5断电释放，液压泵电动机M3停止工作。完成了摇臂的松开至上升（或下降），再由上升（或下降）到夹紧的整套动作。
3：立柱和主轴箱的夹紧与放松的控制
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立柱和主轴箱的夹紧（或放松）既可以同时进行,也可以单独进行,有转换开关SA1和复合开关SB6（或SB7）进行控制。SA1共有三个位置，扳倒左边位置时，主轴箱夹紧（或放松），扳倒中间位置时，主轴箱和立柱同时夹紧（或放松）。扳倒右边位置时，立柱夹紧（或放松）。其中复合按钮SB6为松开按钮，复合按钮SB7为夹紧按钮。 立柱和主轴箱同时松开、夹紧。转换开关SA1扳倒中间位置，按下松开按钮SB6，时间继电器KT2、KT3的线圈同时得电。时间继电器KT2的延时断开的动合触头瞬间闭合，电磁铁YA1、YA2得电吸合，液压泵电动机M3正转，供出来的压力油进入立柱及主轴箱的松开油腔，使立柱和主轴箱同时松开。当松开按钮SB6，时间继电器KT2和时间继电器KT3的线圈同时断电释放，KT3延时闭合的动合触头就瞬时断开，交流接触器KM4断电释放，液压泵电动机M3停转。时间继电器KT2延时分断的动合触头经过1～3S后分断，交流电磁铁YA1、YA2线圈断电释放。立柱和主轴箱同时夹紧的工作原理与同时松开的工作原理基本相似，只要按下按钮SB7，使交流接触器KM5得电吸合，使液压泵M3反转即可。
立柱和主轴箱单独松开、夹紧。单独控制主轴箱，可以将转换开关扳倒右侧位置，按下SB6（或夹紧按钮SB7），则时间继电器KT2和KT3的线圈同时得电，这是只有交流电磁铁YA2单独通电吸合，从而实现主轴箱的单独松开（或夹紧）。松开复合按钮SB5（或SB7）时间继电器KT2和KT3的线圈断电释放，液压泵电动机M3停转。经过1～3的延时后，时间继电器KT2延时分断的常开触头分断，交流电磁铁YA2的线圈断电释放，主轴箱松开（或夹紧）的动作结束。同理，转换开关SA1扳倒左边位置，会使立柱单独松开或夹紧。
4：冷却泵电动机M4的控制
扳动断路器QF2，就可以接通或切断电源，操纵冷却泵电动机M4的工作或停止。 （三）：照明、指示电路分析
照明、指示电路的电源也由变压器TC降压后提供24V、6V的电压，又熔断器FU2、FU3作为短路保护，EL是照明灯，HL1为电源指示灯，HL2为主轴指示灯。
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二：Z3050型摇臂钻床的PLC控制
（一）：根据电气控制线路进行PLC的输入点和输出点分配（I/0点分配）如图2-1所示，考虑到让操作者更直观了解其钻床的运动状态，在PLC中增加了摇臂上升指示灯HL3、摇臂下降指示灯HL4、松开指示灯HL5和夹紧指示灯HL6.因冷却泵和钻床照明控制简单未将其编入程序中。
输入 名称 急停 按钮 M1停止按钮 M1启动按钮 摇臂上升按钮 摇臂下降按钮 松开按钮 夹紧按钮 摇臂升降限位保护开关 摇臂位置开关 摇臂自动夹紧位置开关 门控开关 万能转换开关 万能转换开关 万能转换开关 热继电器触点 热继电器触点 代号 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SA1 SA1 SA1 FR1 FR2 编号 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X21 X22 输出 编号 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 代号 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 YA1 YA2 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 名称 M1交流接触器 摇臂上升接触器 摇臂下降接触器 M3正转接触器 M3反转接触器 交流电磁铁 交流电磁铁 电源指示灯 M1指示灯 摇臂上升指示灯 摇臂下降指示灯 松开指示灯 夹紧指示灯
图 2-1 I/O分配表
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（二）： 设计梯形图。梯形图如图2-3所示。
图2-3 梯形图
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