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PLC 在 08000 克劳斯立镗中的应用作者简介 : 王 琛 现就职于杭州汽车发动机厂 继电接触器操纵系统起源于 20 世纪 20 年代,并专门快的取代了原先的 手动操纵方式它是自动操纵的开端。曾一度占据工业操纵的主导地位，它 由为数不多的继电器接触器和保护元件等组成。这种操纵系统是为实现某 一专门操纵要求而设计的，通过电器元件之间的固定连线构成操纵电路。 它简单、经济、本钱低，适用于动作简单操纵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、修理困难，一旦动作顺序或生产工艺发生变化需要更换操纵时 就必须重新设计、布线、装配和调试。随着生产力的进展和科学技术的进 步，人们对所用操纵设备持续提出新的要求，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明显不能满足这种需要。随着电 子和集成制造技术的持续进展和操纵理论的持续完善，专门是运算机技术 的产生和进展使自控装置在飞速进展，从 1969 年后逐步进展起来了一种以 微处理器为根底，综合运算机技术、自动操纵技术和通信技术的工业自动 操纵装置可编程操纵器即PLC，这种新的操纵系统有以下优点：1.系统设 计、建筑工作量小保护方便，改造容易操纵功能是通过编程来实现的， 要变动操纵功能只需对程序进行修改 ；2.配件齐全， 功能完善习惯性强； 3. 可靠性高抗干扰能力强； 4.配套齐全， 操纵功能完善， 适用性强； 5.体积小， 重量轻，功耗低。正是它有着继电器操纵系统无法比较的优点，在短短的 三十几年里在工业操纵中获得了专门广泛的应用，正在逐步取代现有的继 电器操纵系统。080 1 0克劳斯立镗是奥地利生产的加工斯太尔发动机机身六个缸孔及 上平面的立式精加工镗床，它是杭州汽车发动机厂 80 年代随斯太尔工程一 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 机体上平面、 6个缸孔的止口面及缸孔内壁的粗、精加工， 机床的操纵电路 复杂有整整两电气柜 2 1 6个继电器，尽管用的差不多上原装西门子的产品， 然而由于生产任务繁重连年 24 小时不间断的工作，依旧经常由于继电器频 繁的工作而老化引起触头接触不良、粘连，继电器损坏引起操纵系统失灵等故障，由于电路复杂故障率高且不易修理，不仅延误生产还白费了人力。 厂里决定对其进行改造，来解决操纵系统的老化咨询题。考虑到该设备较 为复杂，生产任务紧厂里给的改造时刻短，连续延用继电器对其进行改造工 作量极大，调试困难、费时、不经济。因此决定用 PLC系统来替换原有的继 电器操纵系统。由于当前PLC品牌众多它们在功能上大同小异但价格差异 却专门大。因此在选择PLC上要紧结合了操纵系统的输入/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。该机床的要紧部件有：1 一个铣台由液压缸推动可作上下运动，当到达加工位后需和立柱夹 紧才可进行加工，铣台上有一个直径 650MM的铣盘由一个5.5KW的三相 异步电机拖动作圆周运动，负责发动机机身上平面的铣削加工，并在停车时 要求有能耗制动。加工方式是由主工作台装载机身和铣盘作相对运动来完 成。2 .一个镗台由一个直径160MM的液压缸推动可作上下运动，它上面有 两根直径约 150MM的镗杆，分别由两个5.5KW的三相异步电机拖动作圆 周切削运动，二负责发动机机身6个缸孔的止口面及缸孔内壁的粗、精加工。 它的工作方式是镗削一次循环加工两个缸孔，完了由主工作台装载机身旨向空ifSS2MM2一：是镗削一次循环!一 9 I禎佥张丿 1jsiA L匚的大致加工逻I 命 AllTL20前换位后连续镗削一次循环加工 ，通过三次换位、三次镗削一次循环加工 后完成对六个缸孔的止口面及缸孔内壁的粗、环精加工。加工顺序竽是先1 -4孔、后2-5,孔、最后;3-6孔。它的止口刮刀、粗加工镗刀、精加工镗刀 是由液压缸来推动： 辑图。3 .一个工作台由一个直径约230MM的液压缸推动可作前后运动，它上 面有一个料架平台由液压缸推动可作上下运功，工件由料架滚道电机拖动滚 道旋转将工件机身送料到位，然后料架平台下降到位后，夹紧装置由液压缸 作夹紧运动夹紧机身，工作台向前载着机身经一次平面铣削，三次镗削一次科翠FI1B5 La ISIS工件平西检溪H 1B2 q j- -> 1B3 -T 1B4 -主来紧动作关循环单元完成对机身的1-I 1 V机身送出到输出滚道。4 .在工作台的起点和终点分加工】沖加工完毕后料-5冷jl亵上后料架平台的工件挡铁缩冋由滚道把 才共黯 丨忘 斗二 J二2S1 > 従头強I工位單饪上| |作離速输1底头上冷却停个滚道 一个是输黑道负责将输入滚道上的机身送到工作台的料架平台上丽作台在装载位加工开隔 入滚道工件挡铁缩冋，机身由输入滚道电机拖动滚道旋转把机身送到料架平-台上膛削一;流水线1 只要输入滚道欧凤停上有工件一个机身加 动的开始作下一个机I工终止后瑯工件时就会自面I件單块进J身的加工不需要人为的干预。如图二：是自动加工已加工完1S34I工作台在裝栽住貫I IBS 1> 1SH >下一自开工作循环图二：自动加工一罠循环按照原机床的电气操纵原理，将输入输出点按顺序排列好后共有105个输入、110个输出点。按照I/0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，最终选择了一个差不多单元FX2N - 128MR 64点输入64点输出，一个扩展单元FX2N 48ER 24点输入，24点输出 和两个输入扩展模块上ON 16EX 16点输入X 2及两个输出扩展模ON6feYR| 16|点锯 询皐，共计输入120点，输出120劝 M 2 06:0点见附表71 块FXJVLZ 12 M 02 1PLC梯形图意到各运。壌紧依据机床的工作方式、逻辑交叉关系、操纵要原理图2之间的互锁!联锁关系。由于原机床电气操纵-FX2N的编程手册的编程规那么在电脑上进行- 了梯形图,!并对其进行反复修改认真校验以确保程序不出错。辑关系代替求并注j计较为合理！我就参照它按照编译生成了M 三了原继电器操纵系统的物理接线逻辑，从而大大的减少了操纵设备的外咅Q_W*J型超HJ(图接线。是编译生成的能耗制动梯形图只只是P康用储藏的逻I * rrTVT1 1 JVI1 44>J7Ujm 三上百肯臭拝帝动梯番禺考虑到铣电机继电器与制动继电器转换时可能因触头粘联而同时ON引起的交直流电源同时送到电机中而产生短路及设备损坏的咨询题时我米纳机 械互锁继电器及外部电气联锁解决。如图 四：TFJC2Nx IOSCOM W我们还对PLC的输出增设了些保护措施在小电流的直流电磁阀上并联续流二极管吸取回路，对较大电流的采纳中间继电器间接过渡输心还在一每个输出端米纳而造成PLC内部触点的损坏，还方便了修理如图五。色J五?三电磁林奚足啓I我们明白不正确的接地和电气操纵柜布线的不合理，都会导致PLC受到电器噪音的干扰而不正常工作。为幸免此类故障的发生，我将系统正确 地的接地。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。为了不阻碍生产我们通过认真精心的前期预备，平常在一块底板上完 成了对电气箱内PLC操纵线路的铺设，等到厂休长假停产后对机床进行现 场改造。把原先电气柜里的继电器撤除，并理出PLC改造需要的I/O点的信号线缆，把预先装好的PLC操纵线路底板装到拆空的电气柜中，将 PLC 操纵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，对电气线路进行了认确实检查核对在确 认无误后，给PCL通电后、把设计好的程序输入其中，并对各操纵元件按 逻辑动作功能逐一试验，然后合上机床执行机构局部的电源对机床进行调 试，观看PLC各I/O点的状态和机床的动作，通过持续的调试和修改以确 保机床的稳固运行。由于采纳了 PLC操纵系统使我们的调试时刻大为减少， 并提早顺利的完成了这次改造任务。因采纳PLC操纵系统，使机床原先的两电气柜 216个继电器没了柜里 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，即节约了空间还提升了散热性。 机床改造几年以来修理率下降了 9 0%以上，只零星修理过外围的按钮和行程开关，充分证明了可编程操纵器 PLC在08010克劳斯立式精镗床中的成功应用，大大减轻了机床修理人员 的劳动强度，节约了人力物力。有效保证了机床平安可靠的运行，产生了 明显的经济效益。2005年7月25日星期一