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1、第7章 常用机床的PLC控制,7.1 车床的PLC控制 7.2 钻床的PLC控制 7.3 铣床的PLC控制,7.1 车床的PLC控制,7.1.1 方案设计 1PLC的选择 选用CPU224/AC/DC/RLY型。 2主轴电动机：变频器（双向旋转和调速控制方式） 采用由PLC发出控制指令，通过变频器实现主轴电动机的正反向旋转，给变频器输入可调控制电压，通过变频器实现主轴电动机的变频调速。根据主轴电动机的额定输出功率，选用三菱FR-E740-7.5K变频器。 3刀架快速移动电动机和冷却泵的控制：中间继电器 PLC接收外部输入信号后，由程序控制输出端口，通过继电器控制快移电动机和冷却泵电动机。 4安
2、全保护措施 控制线路除了应有的欠压、失压、过载、短路保护措施外，还要增加变频器和PLC的保护措施，有利于延长成本较高的电器的使用寿命。 5故障诊断功能 增加若干个故障报警指示灯，电路出现故障就会发出对应的报警指示信号，维修人员可通过指示灯的提示查找故障，提高检修效率。,7.1.2 CA6410型卧式车床的PLC的I/O端口分配,7.1.3 电路控制原理,1.主电路,主轴电动机M1由三菱变频器FR-E740控制，实现正反转及调速。 交流接触器KM控制变频器通电，电位器W用于设定电动机运转速度。SA1用于控制电动机正反转。热继电器FR1实现M1过载保护。 冷却泵电动机M2由KA1控制。热继电器FR
3、2实现M2的过载保护。 刀架快速移动电动机M3由KA2控制实现。因M3是点动运转方式，故没有过载保护。FU1实现整个电路的短路保护。,KA2,2控制电路,由变压器TC的一次侧输入380V，二次侧输出220V为控制电路供电。输出24V为照明灯电路供电。由SA2控制照明灯EL，由FU2FU5实现短路保护。,（1）断电保护电路,由钥匙式开关SA3、行程开关SQ1、SQ2和电源开关QF的分励脱扣器电磁线圈组成。 接通电源时需先使SA3断开，使QF电磁线圈断电，再扳动QF手柄将其合闸。通电后指示灯HL1发光。SA3闭合，QF电磁线圈通电，脱扣器动作使QF跳闸切断电源。 SQ2装在机床控制配电盘壁箱门处，
4、关上箱门时，SQ2受压触头断开，打开箱门时，SQ2复位触头闭合，QF电磁线圈通电，脱扣器动作，QF跳闸切断电源。 SQ1装在车床床头的皮带罩处，盖上皮带罩时，SQ2受压触头断开，打开皮带罩时，SQ1复位触头闭合，QF电磁线圈通电，脱扣器动作使QF跳闸切断电源。确保人身安全。,（2）PLC启动和保护电路,由SB1、SB2、KA3组成 按下SB2，KA3通电自锁吸合，KA3常开触头闭合，PLC通电工作，与此同时HL2发光。 按下SB1，KA3断电释放，PLC断电。 KA3的自锁电路对PLC实现欠压和失压保护。,（3）变频器、主轴电动机的控制和保护,按下SB4PLC控制程序Q0.0端与1L端接通KM
5、线圈通电吸合，KM主触头闭合变频器通电工作。通过W设定电动机M1的转速，转动SA1控制电动机M1的正反转。SA1转到中间挡位，电动机M1停转。 按下SB3 PLC控制程序Q0.0端与1L端断开，KM线圈断电释放，KM主触头断开变频器断电。 R1和C1组成RC串联吸收回路，实现PLC输出端口的过压保护。 当变频器工作异常时，PLC的I0.4端口外接变频器BC端断开，PLC收到此信号，控制程序使KM断电释放，达到保护变频器的目的。 当主轴电动机M1过载时，PLC的I0.5端口外接FR1常闭触头断开，PLC收到此信号，控制程序使KM断电释放，等M1的过载故障排除后，需按下SB4，才能使KM通电吸合。
6、,4）冷却泵电动机控制,闭合SA4 PLC控制程序Q0.1和1L端接通 KA1通电吸合，常开触头闭合 M2运转。断开SA2 PLC控制程序Q0.1和1L端断开 KA1断电释放，常开触头断开 M2停转。M1启动后，M2才能启动，此控制功能在控制程序中实现。 当M2出现过载时，PLC的I0.6端口外接FR2常闭触头断开，PLC收到此信号，控制程序使KA2断电释放，M2停转。KA1并联的RC串联吸收回路，实现PLC输出端口的过压保护。,（5）刀架快速移动电动机的控制,按住SB5PLC控制程序Q0.2和1L端接通KA2通电吸合，常开触头闭合 M3运转。实现刀架快速移动。 松开SB5PLC控制程序Q0.
7、2和1L端断开KA2断电释放，常开触头断开M3停转。 KA2并联的RC串联吸收回路，实现对PLC输出端口的过压保护。,（6）故障检测及指示功能,电路出现某些常见故障时（PLC故障除外），这些触头中的某一个或几个会相应动作，PLC收到相关信号后，控制程序会使故障报警指示灯点亮，发出报警信号，维修人员可根据信号种类进行快速检修，有利于缩短检修时间，提高检修效率。电路故障类型与指示灯点亮状态的对应关系如表7-2所示。,表7-2 故障指示灯指示信息,7.1.4 编写控制程序,HL3灯亮,HL3灯灭,M1.0=ONM2.0=ONT37开始计时,T37=OFF,T38=OFF,T37计时2秒到,T37=O
8、N,M2.0=OFF T38开始计时,T38=OFF,T38计时2秒到,T38=ON，T37=OFF,M2.0=ON,T38=OFF,T37开始计时，循环,7.2 钻床的PLC控制,7.2.1 方案设计 1PLC的选择 选用CPU224/AC/DC/RLY型。 2主轴电动机的控制方式 由于钻床的主轴通常是单向旋转，由启动按钮给PLC发出指令，PLC驱动交流接触器控制主轴电动机正转。为节省输入端口，减少程序步数，把停止按钮和热继电器串联共用一个输入端口。,7.2.1 方案设计,3摇臂升降的控制 由PLC接收按钮指令，PLC驱动交流接触器实现摇臂升降电动机的正反转点动控制。考虑是点动控制，因此对摇
9、臂的升降限位保护，采用升降终端限位行程开关分别与正反转点动按钮串联共用一个输入端口。 在摇臂升降之前，由PLC控制液压泵电动机正转执行摇臂的松开操作，摇臂松开到位时，PLC收到由松开行程开关发出的信号，停止液压泵运转。然后使摇臂升降电动机运转，执行摇臂的升降操作。升降操作结束后，由PLC控制液压泵反转执行摇臂的夹紧操作，夹紧到位时，PLC收到由夹紧行程开关发出的信号，停止液压泵运转。 由PLC的断电延时型定时器实现延时控制和联锁控制。使得当执行摇臂升降操作时，禁止执行立柱和主轴箱的松夹操作。,7.2.1 方案设计,4立柱和主轴箱的松夹控制 主轴箱和立柱的松开与夹紧的液压分配方式，由三档转换开关
10、选择，PLC收到信号后，或同时或单独直接驱动电磁阀YA1、YA2，实现液压分配。 由PLC接收按钮指令，PLC驱动交流接触器实现液压泵电动机的正反转点动控制。液压泵电动机正转，执行立柆、主轴箱松开操作；液压泵电动机反转，执行立柆、主轴箱松开操作。,7.2.1 方案设计,5冷却泵电动机的控制 冷却泵电动机的控制方式保持不变。 6安全保护措施 控制电路中除了应有的断电、限位、欠压、失压、过载、短路保护措施外，还要增加PLC的保护措施，有利于延长高成本电器的使用寿命。 7工作状态指示和过压保护 在交流接触器、液压分配电磁阀上并联由限流电阻和指示灯构成的串联电路，一方面，可指示工作状态，而且当电路出现
11、故障时，维修人员可通过指示灯的状况查找故障，提高检修效率。另一方面，在一定程度上替代RC串联吸收回路实现过压保护功能。选用额定电压为220V的指示灯，选用阻值较小、功率较大的电阻限流，保护指示灯。,7.2.2 PLC的I/O端口分配,7.2.3 电路控制原理,1.主电路,2.控制电路,由控制变压器对380V变压后，输出220V和24V的电压，分别给控制电路和照明灯电路供电。FU2FU4实现短路保护。 由钥匙式开关SA2、配电箱柜门处行程开关SQ1和电源开关QF的分励脱扣器电磁线圈组成断电保护电路。 由SB1、SB2和KA1组成PLC启动和欠压、失压保护电路。,2.控制电路,主轴电机控制： 由S
12、B3、SB4、FR1、KM1、PLC的I0.0、I0.1和Q0.0端口组成主轴电动机M1的控制电路。当M1过载时，FR1断开，KM1断电释放，M1停转。,2.控制电路,摇臂升降的控制 由SB5、SB6、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、KM2、KM3、PLC的I0.2I0.5和Q0.1Q0.2端口组成摇臂升降电动机的控制电路。 按住SB5或SB6，KM4通电吸合，液压泵电动机M3正转执行摇臂松开操作，松开到位，SQ4受压断开，KM4断电释放，M3停转。接着KM2或KM3通电吸合，摇臂升降电动机M2正转或反转，执行升降操作。 松开SB5或SB6，KM2或KM3断电释放，M2停转，延时3s后，KM5
13、通电吸合，M3反转执行摇臂夹紧操作，夹紧到位，SQ5受压断开，KM5断电释放，M3停转。 KM2和KM3常闭触头实现正反转联锁控制。当摇臂上升或下降到终端时，SQ2或SQ3受压断开，KM2或KM3断电释放，M2停转。,2.控制电路,主轴和主轴箱的松夹的控制 由SB7、SB8、FR2、KM4、KM5、PLC的I0.6I0.7和Q0.3Q0.4端口组成液压泵电动机M3的正反转点动控制电路。 按住SB7或SB8，禁止执行摇臂升降操作，与此同时，YA1、YA2或同时通电或分别单独通电。延时3s后，KM4或KM5通电吸合，M3正转或反转，执行立柱、主轴箱的松开或夹紧操作。 松开SB7或SB8，KM4或K
14、M5断电，M3停转，延时3s后，YA1、YA2断电。 KM4和KM5常闭触头实现正反转联锁控制。当M3过载时，FR2断开，KM4或KM5断电释放，M3停转。,2.控制电路,由SA3、YA1、YA2、PLC的I1.0I1.2和Q0.5Q0.6端口组成液压分配控制电路。,YA1、YA2通电，液压油被分配给给主轴箱、立柱的夹紧或公开，摇臂夹紧油腔不会得到液压油 YA1、YA2断电，不能给主轴箱、立柱的夹紧油腔分配液压油，液压油被分配给摇臂夹紧或松开。,7.2.4 控制程序,7.3 铣床的PLC控制,7.3.1 方案设计 1PLC的选择 选用CPU224/AC/DC/RLY型。 2主轴电动机的控制方式
15、 由PLC控制变频器，通过变频器实现主轴电动机的正反转，给变频器输入可调控制电压，实现主轴电动机的变频调速。根据主轴电动机的额定输出功率，选用三菱FR-E740-7.5K。,7.3.1 方案设计,3进给电动机的控制 PLC接收外部输入信号后，由程序控制输出端口，通过交流接触器控制进给电动机的正反转。工作台进给仍保留机械式变速方式。 4冷却泵电动机的控制 PLC接收外部输入信号后，由程序控制输出端口，通过继电器控制冷却泵电动机的运转。去掉控制电路中的中间继电器，改为由程序控制实现主轴先启动，冷却泵才能运转的工作方式,7.3.1 方案设计,5电磁离合器的控制 交流接触器和继电器的通电控制，由PLC
16、的一组输出端口实现，另一组输出端口接直流电源，实现电磁离合器的控制。 6安全保护措施 控制线路除了应有的断电、欠压、失压、过载、短路保护措施外，还要增加变频器和PLC的保护措施，有利于延长高成本电器的使用寿命。,7.3.2 PLC的I/O端口分配,7.3.3 电路控制原理,1.主电路,KM1通电吸合，变频器通电控制主轴电动机M1运转。SA1用于改变M1的旋转方向，W用于调节M1的旋转速度。变频器的BC端接PLC输入端口I0.2，实现变频器的保护。FR1实现主轴电动机的过载保护。 KM2和KM3控制实现进给电动机M2的正反转控制，KM2通电吸合，M2正转，KM3通电吸合，M2反转。FR2实现M2的过载保护。 KA1控制冷却泵电动机M3的运转。,2.控制电路,（1）供电方式和短路保护 380V交流电压经控制变压器TC1变压后，输出220V和24V交流电压。220V给QF1的
