浅谈用PLC对其控制系统进行改造的实操教学
2013-09-07 01:05
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半精镗专用镗床是应用于加工汽车连杆的专用设备，汽车连杆是发动机的重要组成部件，它直接影响到发动机及汽车的性能指标。如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用了大量的机械触点，导致设备的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、不便于调整和维修，加工产品的质量无法得到可靠保证。而可编程序控制器具有通用性好、抗干扰能力强、性价比高等特点，运用其控制逻辑的软件设计功能可在很大程度上改善机床电控系统的柔性；同时，其可靠性得到明显增强，具有很好的社会和经济效益。故采用PLC对其控制系统进行了改造。
参加电工技师培训班后，学习了PLC理论知识，还动手做了实验，就设想对半精镗专用镗床加以改进，并引进学生的实操教学中。于是，详细了解了半精镗专用镗床的工作特点和生产工艺过程，明确其控制任务和设计要求，确定了控制系统的工作方式。
一、有效使用硬件设备
1、外部接线设计，采用的机型是OMRON40点的CPM1A，该机有24个输入点，16个输出点。CAM1A系列PLC是OMRON公司生产的小型整体式可编程控制器。其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在小规模控制中已获广泛应用。
2、主机的面板结构，CPM1A系列40点主机的面板有几个接线端子和接口组成，具体是：
电源输入端子。AC电源型的主机，其电源电压为AC100-240V，DC电源型的主机，其电源电压为DC24V。
功能接地端子（仅AC电源型）。在有严重燥声干扰时，功能接地端子必须接地。
保护接地端子。为了防止触电，保护接地端子务必接地。
输出DC24V电源端子。
输入端子。输入端子用于连接输入设备。
输出端子。输出端子用于连接输出设备。
工作状态显示LED。
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主机面板的中部有四个工作状态显示LED，分别是PWR（绿）、RUN（绿）、ERR/ALM（红）、COMM（橙）。
输入/输出点显示LED。
模拟量设定电位器。
外设端口。
扩展连接器。
3、CPM1A的特殊功能
A、丰富的指令系统。CPM1A系列PLC具有丰富的指令系统，其基本指令有17条，应用指令有136条。
B、模拟设定电位器功能。
C、输入时间常数设定功能。
D、高速计数器功能。
E、外部输入中断功能。
F、间隔定时器中断功能。
G、快速响应输入功能。
H、脉冲输出功能。
I、较强的通信功能。
J、高性能的快闪内存。
二、合理考虑硬件运行要求
1、机床的自动运行方式必须在初始状态下才能启动，机床在原位时，右滑台原限位开关ST4、左滑台原限位开关ST6、插销到位限位开关ST7、工件
放松到位限位开关ST8被压，X112, X14X15,X16开接点接通，R3线圈接通，原位指示灯亮。这时把方式选择开关打到自动挡，XO常开点接通，R4内部继电器线圈接通，R4的常开接点闭合，为下一步夹紧作好准备。
2、夹紧是整个加工过程的第一步，如确定机床在原位，把选择开关拨到自动档，按下自动方式启动按钮SB7,SB8,X7,X8的常开接点闭合，Y7、Y9,YB线圈接通，驱动夹紧电磁阀（A）YV5线圈、夹紧电磁阀（B） YV7线圈、夹紧电磁阀（C） YV9线圈接通，把要加工的两工件夹紧。如把方式选择开关拨到手动，按下手动夹紧工件操作按钮SB1、手动夹紧工件操作按钮SB2，即可实现工件夹紧的手动操作。
3、拔销夹紧之后要拔销才能进行加工。在自动方式下，R4常开接点接通，RZ是用来记忆总加工状态的内部继电器，在没有进行加工之前，R2内部继电器的常闭点处于接通状态，由于夹紧过程已完成，工件夹紧压力继电器SPO、工件夹紧到位限位开关STl动作，XB、XF常开点闭合，YE输出继电器线圈接通，开始拔销，拔销到位后，插销到位限位开关ST7动作，X10常闭点断开，拔销完成。加工前的准备工作就完成了。
（科教论文网 lw.nSeAc.com编辑发布） 4、拔销到位后，插销到位限位开关ST7动作，X10常开点闭合，快进YVl线圈接通，右滑台快进，接着主轴启动。
5、为防止左右滑台不能同时快进，在左滑台快进逻辑行串人X12的常开点，只有右滑台在原位位时，限位开关ST4才动作，X12的常开点才能闭合，左滑台才能快进。
三、安装、调试与试运行
在合理考虑硬件运行要求以及准确把握各压力继电器的状态同时，进入实验室按照PLC的软件设计进行模拟调试，由于用PLC改造原机床电气系统是以不改变原控制功能为前提，此时可对原线路进行分块处理，由于半精镗床控制规模较小，采用模拟调试的方式，外接几个输入开关作为模拟输入信号，通过输出端子的发光二极管，对PLC进行调试，调试中针对发现几个问题，并加以处理，具体处理办法如下：
1、为防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在1.25 mm2以上，电源通过1:1的隔离变压器供给PLC，降低电噪声。另外为了防止电压过高损坏PLC,电源输人端加上压敏电阻。
2、PLC输人线路与动力线路不能位于同一线槽或电线管内，三相动力线路束在一起走线，并且使两部分尽可能相互垂直走线，输人线也可采用屏蔽线，以防动力线路干扰输入线路。
3、为防止过热,PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，在元器件留有适当空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降热。
实践证明，用PLC改造旧机床电气系统，在现有企业里是非常现实的技术改造方案，具有投资省、见效快的特点。通过使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机床的13只中间继电器，5只时间继电器，80只顺序控制二极管及20只电阻，使线路简化。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，不仅使电气故障次数大大减少，而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便,这样不仅大大提高了其工作的可靠性，改善了其控制性能，还提高了机床的加工精度，与此同时，在一定程度上降低了设备能耗。在实际使用中，效果良好。
