PLC在08000克劳斯卧镗中的应用

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1、PLC 控制系统在 08000 克劳斯卧式精镗床中的应用作者简介 : 俊 现就职于汽车发动机厂20 世纪 20 年代继电接触器控制系统产生并取代了原先的手动控 制方式是自动控制的开端。 曾一度占据工业控制的主导地位， 它由为 数不多的继电器接触器和保护元件等组成。 这种控制系统是为实现某 一专门控制要求而设计的， 通过电器元件之间的固定连线构成控制电 路。它简单、经济、成本低，适用于动作简单控制规模较小的场合但 在动作复杂规模较大的场合暴露出明显的缺点： 体积庞大、耗电量高、 接线复杂、可靠性差、维修困难，一旦动作顺序或生产工艺发生变化 需要更改控制时就必须重新设计、布线、装配和调试。随着生产

2、力的 发展和科学技术的进步， 人们对所用控制设备不断提出新的要求， 要 求设备更加通用、灵活、易变、经济、可靠，固定接线式的老装备显 然不能满足这种需要。 随着电子和集成制造技术的不断发展和控制理 论的不断完善，特别是计算机技术的诞生和发展使自控装置在飞速发 展，从 1969 年后逐步发展起来了一种以微处理器为基础，综合计算 机技术、自动控制技术和通信技术的工业自动控制装置可编程控制器 即PLC这种新的控制系统有以下优点：1.系统设计、建造工作量 小维护方便，改造容易（控制功能是通过编程来实现的，要变动控制 功能只需对程序进行修改） ； 2. 配件齐全，功能完善适应性强； 3. 可 靠性高抗干

3、扰能力强； 4. 配套齐全，控制功能完善，适用性强； 5. 体积小，重量轻， 功耗低。正是它有着继电器控制系统无法比拟的优 点，在短短的三十几年里在工业控制中获得了非常广泛的应用， 正在逐步取代继电器控制系统08000克劳斯卧镗是奥地利生产的加工斯太尔发动机主轴承孔专 用的卧式精加工镗床，它是汽车发动机厂 80 年代随斯太尔项目一起 引进的设备，该设备加工能力强、工作效率高，一次工作循环就能完 成机体 7 个曲轴主轴承孔、 7 个凸轮轴轴承孔的止推面及两端面定位 孔螺栓孔的精加工，机床的控制电路复杂有整整两电气柜的继电器， 虽然用的都是原装西门子的产品，但是由于生产任务繁重连年 24 小 时不

4、间断的工作， 还是经常由于继电器频繁的工作而老化引起触头接 触不良、粘连， 继电器损坏引起控制系统失灵等故障，由于电路复杂 故障率高且不易维修，不仅延误生产还浪费了人力。我们决定用 PLC 控制系统对其进行改造， 来解决继电器控制系统的老化问题。 由于当 前 PLC 品牌众多它们在功能上小异但价格差异却很大。所以在选择 PLC上主要结合了控制系统的输入/输出（I/O ）点的需要，以及性价 比等多方面因素来考虑，通过综合比较后，选用了三菱公司的FX2系 列小型PLC该系列是集小型化、高速度、高性能等众多特点与于一 身的高档次超小型 PLC。该机床的主要部件有两个加工头， 左头负责发动机机身左端面

5、几 个定位螺孔及止推面的加工。 右头则是机床的主工作头， 它上面有两 根刮止推面的镗刀和两根长 2500MM勺主镗杆（直径50MM勺凸轮轴 承孔镗刀和直径 120MM勺曲轴主轴承孔镗刀），一个中间升降料架。 其主要工作顺序是中间升降料架下降， 料架前后导向油缸推动料架上 的待加工机身让位，料架到底后，前导向油缸推动机身向后让刀，这 时右头向左快进将两根主镗杆插入待加工机身轴承孔部到加工位后， 后导向油缸推动机身向前到定位点， 然后主夹板将机身夹紧后主镗杆 拔销，这时工进开始。右头以工进速度向左面加工轴承孔，左头向右 加工定位孔及止推面，左头的加工行程短、动作简单，加工完毕后即 退回原位等待。

6、另一边当右头工进到底后， 它上面的拉杆油缸工作拉 动曲轴主轴承孔镗杆部的拉杆使镗杆上的止口镗刀慢慢开加工止推 面，待加工完毕后油缸缩回、止口镗刀复位。这时右头的校正电机拖 动两根主镗杆的主轴电机旋转到到定位点， 这时镗杆主轴电机上的抱 闸失电，迅速对主轴进行制动、主镗杆插销定位，然后主夹板打开、 放松机身、料架前导向油缸向后推动机身让刀， 右头快速退回原位后， 中间升降料架的前后导向油缸推动机身让位同时料架升起， 至此加工 完毕。右头在原位后面还有一个换刀位， 当需要换主镗杆上的刀片时 右头向后退到换刀点后主镗杆拔销、 制动抱闸通电放开主轴使它可以 用工具手动拨动任意旋转。根据原机床的电气控制

7、原理， 将输入输出点按顺序排列好后共有87个输入、84个输出点。根据I /O信号的数量，同时考虑到工艺和 设备的改动，或 I/O 点的损坏、故障等，最终选择了一个基本单元 FX2N128MR（64 点输入 64 点输出），一个扩展单元 FX2N48ER（24 点输入， 24 点输出）和一个扩展模块 FXON16EYR（16 点输出），共 计输入88点，输出104点I/O点见附表（1）。PLC梯形图的设计主 要依据机床的工作方式、 逻辑交叉关系、 控制要求并注意到各运动之 间的互锁，联锁关系。由于原机床电气控制原理图设计较为合理，我就参照它根据FX2N的编程手册的编程规则在电脑上进行编译生成了（

8、图 1.）梯形图，并对其进行反复修改仔细校验以确保程序不出错。是原继电器控制系统右头主轴星三角降压启动的线路图,IKKH1KJ18S_办一心劝雍时JR动延旳主轴星卑主柏星形1K1NM1K6圭轴公运Vr（图2.）是编译生成的梯形图。11UL11U411101115M2 88II占轴心动M2跖II屁讪洁劫A12ST12 YOUTl X H K&计川动 人- 土轴個斗勺由闻启动延时112TI-人一心幼眩吋M58S主讣上石IVL2HK 013 M4NNHI占铀启动主铀星形主轴形2.C Y01Z一k）V YV13-主轴人启动丰辆讦行可见它们有极其的相似点。只不过PLC用存储的逻辑关系代替ON了原继电器控

9、制系统的物理接线逻辑，从而大大的减少了控制设备的外部接线。考虑到星、三角继电器转换时可能因触头粘联而同时引起的短路问题时我采用机械互锁继电器及外部电气联锁解决。如（图 3.）联续流二极管吸收回路，对较大电流的采用中间继电器间接过渡输 出。还在每个输出端采用带保险接线柱作短路保护，使之不会因电磁阀线圈短路而造成PLC部触点的损坏，还方便了维修（如图 4.）coivr vo6V03-I湘流黒苦ip 泄流二様皙U 池麻二檢苛+24 VBCAIS保险丝池流一柄甘我们知道不正确的接地和电气控制柜布线的不合理， 都会导致PLC受 到电器噪音的干扰而不正常工作。 为避免此类故障的发生，我将系统 正确地的接地

10、。低电压信号线和高电压动力线尽可能的独立布线， 放 置在各自的线槽中，并尽可能的减少电线的长度，将干扰降到最低为了不影响生产我们经过仔细精心的前期准备， 平时在一块底板 上完成了对电气箱PLC控制线路的铺设，等到厂休长假停产后对机床 进行现场改造。把原来电气柜里的继电器拆除，并理出PLC改造需要 的I/O点的信号线缆，把预先装好的PLC控制线路底板装到拆空的电 气柜中，将PLC控制电气柜与机床的开关、按钮和执行部件的信号线 缆按 I/O 点的逻辑关系进行联接， 并接好电源在通电前， 对电气线路 进行了仔细的检查核对在确认无误后， 给PCL通电后、把设计好的程 序输入其中， 并对各控制元件按逻辑

11、动作功能逐一试验， 然后合上机 床执行机构部分的电源对机床进行调试， 观察PLC各 I/O点的状态和 机床的动作， 通过不断的调试和修改以确保机床的稳定运行。 由于采 用了 PLC控制系统使我们的调试时间大为减少，并提前顺利的完成了 这次改造任务。因采用PLC控制系统，使机床原先的两电气柜继电器没了柜里只 剩下电源保护开关、熔断器、PLC电源适配器极少量输出继电器、 中间继电器， 即节约了空间还提高了散热性。 机床改造几年以来维修 率下降了 90以上，只零星维修过外围的按钮和行程开关，充分证 明了可编程控制器PLC在 08000克劳斯卧式精镗床中的成功应用，大 大减轻了机床维修人员的劳动强度， 节省了人力物力。 有效保证了机 床安全可靠的运行， 产生了显著的经济效益。 为今后继电器控制系统 的大中型设备改造指明了方向，提供了新的方法和思路。2005年 5月 17日星期二