引言

    落地鏜床屬于一種具有較高精密度的加工機(jī)床，其加工范圍非常廣泛，運(yùn)動部件非常多，機(jī)械運(yùn)動控制系統(tǒng)非常復(fù)雜。滑座能夠沿左右方向運(yùn)動、箱體可以沿上下方向移動、主軸前后運(yùn)動或刀架徑向運(yùn)動均利用落地鏜床內(nèi)部七個電磁離合器和二個液壓電磁閥組合調(diào)整齒輪箱和進(jìn)給電動機(jī)正反向來進(jìn)行操作。兩個電磁離合器可以完成進(jìn)給系統(tǒng)加快和減慢的速度調(diào)節(jié)。主軸電動機(jī)僅僅進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，利用兩個液壓電磁閥組合完成實(shí)現(xiàn)較慢、慢、較快、快四個速度檔位的選擇。兩個液壓泵，一個為潤滑服務(wù)，另一個為液壓服務(wù)。此外，進(jìn)給運(yùn)動可以完成手動／自動切換。原電氣系統(tǒng)為三相半控全波整流裝置、散件插板式結(jié)構(gòu)，直流電動機(jī)換向采用直流接觸器。控制回路是按一定的邏輯關(guān)系連接的繼電器接觸器控制系統(tǒng)，存在著設(shè)備體積大，動作速度慢，設(shè)備連線復(fù)雜的缺點(diǎn)。由于長期使用器件老化，故障率高，維修困難，嚴(yán)重制約了我廠生產(chǎn)經(jīng)營狀況。

    可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心的通用工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器一接觸器控制系統(tǒng)與計算機(jī)控制技術(shù)緊密結(jié)合，集計算機(jī)、控制、通訊于一體，具有可靠性高、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活、易于使用、維修方便、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)自動化提供了近乎完美的自動控制裝置。因此，采用PLC對落地鏜床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，很有益處。

1 落地鏜床系統(tǒng)的構(gòu)成及功能

    系統(tǒng)設(shè)計以保證操作者人身安全、被控設(shè)備安全運(yùn)行、滿足客戶要求為原則。設(shè)計中盡量減低系統(tǒng)造價，增加經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到落地鏜床加工系統(tǒng)的安全可靠、操作便捷的目的。為了達(dá)到上面所敘述的原則，系統(tǒng)選型如下：

    1)落地鏜床電氣控制系統(tǒng)采用德國SIEMENS公司西門子的STEP7—200CPU226PLC作為電氣控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)全部控制系統(tǒng)的信號采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算和邏輯控制功能；

    2)為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。采用SIEMENS公司專為工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境設(shè)計的觸摸屏0P27觸摸屏用來作為顯示和監(jiān)控界面。全中文圖形操作，易學(xué)易操作，方便維護(hù)；

    3)采用英國歐陸公司的直流調(diào)速器為進(jìn)給和主軸的驅(qū)動控制器；

    4)電柜內(nèi)主要低壓電器(如電機(jī)空開、接觸器)選用施奈德公司產(chǎn)品，接線端子選用魏德米勒產(chǎn)品。該系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：輔助部分：包括潤滑、液壓、冷卻等；主軸(鏜軸)傳動：軸進(jìn)給控制；電控系統(tǒng)。

2 落地鏜床的電氣部分改造方案

    2．1輔助部分

    1)潤滑：該機(jī)床的潤滑主要分為導(dǎo)軌潤滑和傳動裝置潤滑兩部分。由液壓泵(7Ml)、傳動裝置潤滑電機(jī)(2IM3)、滑枕導(dǎo)軌潤滑電機(jī)(2lM4)、主軸箱導(dǎo)軌潤滑電機(jī)(2lM5)、x軸傳動裝置潤滑泵(34M3)、Y軸傳動裝置潤滑泵(33M3)組成。潤滑系統(tǒng)的啟停由系統(tǒng)自動控制。

    2)冷卻：冷卻部分由冷卻泵(7M4)、主軸通風(fēng)電機(jī)(21M2)、x軸通風(fēng)電機(jī)(34M2)、Y軸通風(fēng)電機(jī)(33M2)和Z軸通風(fēng)電機(jī)(22M2)組成。其中冷卻泵由操作站上的選擇開關(guān)5lSAl4控制。通風(fēng)電機(jī)在相關(guān)電機(jī)運(yùn)行時自動啟動，電機(jī)停止后延時停止。

    3)壓縮空氣：壓力開關(guān)31SP2位于立柱之上，如果電柜面板上的綠色指示燈HLl始終亮著，說明壓縮空氣充足(在0．2—0．45兆帕之間)，如果燈熄滅，系統(tǒng)報警。空壓機(jī)在總斷路器QFO合閘后通電啟動。

    4)鐵屑輸送：鐵屑輸送機(jī)沿床身安裝，受51SB90和5ISB91控制。由兩臺電機(jī)7M10和7M1 1實(shí)現(xiàn)輸送控制。

    5)松／夾刀具：本機(jī)床配有松／夾刀具機(jī)構(gòu)，刀具被彈簧夾緊，液壓松開。由夾緊油泵(28M1)和液壓泵控制閥(28Y6A和28Y6B)組成。

    6)按鈕站調(diào)整：按鈕站的垂直調(diào)整由電機(jī)31M5進(jìn)行，水平調(diào)整由3IM7進(jìn)行。由按鈕51SB5—5 1 SB8(按鈕站)和52SB5—52SB8(床身上)控制。限位開關(guān)封鎖縱向和橫向極限，不能限制上極限。按鈕站移動時，必須相隔滑枕0．8M。

    7)機(jī)床照明：由操作站上的選擇開關(guān)51SAl9控制。此燈是附設(shè)的，不得作為主照明使用。

    2．2主軸(鏜軸)傳動

    由直流電機(jī)21M1驅(qū)動鏜軸旋轉(zhuǎn)，通風(fēng)電機(jī)為21M2。電機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)。有兩種工作方式：點(diǎn)動方式：在點(diǎn)動方式下，按下主軸正轉(zhuǎn)或主軸反轉(zhuǎn)按鈕，鏜軸旋轉(zhuǎn)，松開按鈕后停止；連續(xù)方式：在此方式下，按下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)按鈕，鏜軸旋轉(zhuǎn)直到按下主軸停止按鈕。

    2．3軸進(jìn)給控制

    該機(jī)床共有三個進(jìn)給軸：軸(立柱進(jìn)給)、y軸(主軸箱進(jìn)給)和Z軸(鏜軸和滑枕進(jìn)給)。每個進(jìn)給部分都是由一臺直流電機(jī)、一臺通風(fēng)電機(jī)和一些潤滑電機(jī)、電磁閥和離合器組成。

3 落地鏜床主傳動控制的PLC改造

    1)主傳動主控制電路

    主軸由30kW，400V直流電動機(jī)來驅(qū)動，采用英國歐陸全數(shù)字化的可控硅直流調(diào)速裝置。系統(tǒng)采用速度環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無環(huán)流電樞可逆方式，所有參數(shù)通過鍵盤和顯示單元進(jìn)行調(diào)整或輸入。主軸電動機(jī)的調(diào)速范圍為1：18，最高轉(zhuǎn)速n=1500r／min，最低轉(zhuǎn)速n=83．3 r／min。由懸掛按鈕站上的調(diào)速器進(jìn)行無級調(diào)速。

    2)主傳動控制的PLC外圍電路設(shè)計為擴(kuò)大機(jī)床變速范圍，主軸有4擋液壓機(jī)械變速，用旋鈕SA6切換電磁液壓閥YV1、YV2來實(shí)現(xiàn)變換機(jī)械擋位。主軸能正反向點(diǎn)轉(zhuǎn)，點(diǎn)轉(zhuǎn)時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速83r／min。

    表1 落地鏜床主傳動I／O地址分配表

    3)主傳動的PLC控制程序設(shè)計，落地鏜床主傳動控制設(shè)計主要實(shí)現(xiàn)主電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、正向點(diǎn)動和反向點(diǎn)動以及轉(zhuǎn)動速度可控調(diào)節(jié)等動作，PLC共計輸入需12點(diǎn)，輸出需10點(diǎn)，落地鏜床主傳動I／O地址分配見表1，落地鏜床主傳動PLC*b部接線如圖1所示，落地鏜床主傳動PLC程序梯形圖如圖2所示。

    圖1 落地鏜床主傳動PLC外部接線

    圖2 落地鏜床主傳動PLC程序梯形圖