西门子PLC在X62W铣床控制中的应用

    一、X62W铣床的加工运动及电气分工

    铣床使旋转的铣刀在工件上平移，可以加工槽、平面、斜面及成型表面等，是一种较为精密的加工设备。

   X62W万能铣床由底座、床身、主轴、刀杆、升降台、回转盘、工作台等组成，如图7-5所示。工件放置在工作台上，工作台可以纵向移动。工作台放置在可以转动的回转盘上，回转盘放置在可以横向移动的横溜板上，而横溜板又放置在可以上下移动的升降台上。因此工作台能够向前后、左右、上下多个方向运动。

    工作台的运动方式分为三种：手动、常速进给和快速移动。进给电动机为进给运动和快速移动提供动力，通过机械挂挡实现不同的运动速度。铣床的主运动为铣刀的转动，由主轴电动机提供动力。加工过程中不需改变转向及速度。

   X62W万能铣床的电气元件分布图如图7-6所示。X62W万能铣床的电气元件表如表7-2所示。

    图7-5    X62W万能铣床结构示意图

    图7-6    X62W万能铣床电气元件分布图

    表7-2    X62W万能铣床电气元件表

    二、X62W万能铣床继电控制电路图解读

    图7-7所示为X62W万能铣床的继电控制电路图。下面艾特贸易小编对此电路图进行仔细解读。

    图7-7    X62W万能铣床继电控制电路图

   X62W万能铣床共有3台电动机，分别是主轴电动机M1、冷却泵电动机M2和进给电动机M3。M1由接触器KM1控制电源通断，转换开关SA1预先选择电动机的转向。M2受接触器KM1控制，同时受手动转换开关QS2控制。M3受正转接触器KM3和反转接触器KM4控制。铣床电路中有3台变压器，分别为照明电路、直流电磁离合器电路和控制电路提供36V和127 V交流电源。

    电磁离合器控制电路中，变压器T2提供的36 V电源经整流桥VC整流成直流。当按下停止按钮SB5、SB6或将主令开关SA2打到“主轴夹紧”位置时，电磁离合器YC1动作，对主轴电动机M1进行制动，提高了铣床的操作速度。当没有按下快速进给按钮SB3、SB4时，接触器KM2处于释放状态，电磁离合器YC2得电吸合，带动铣床机械换挡装置，铣床按正常速度作进给运动。当按下快速进给按钮SB3、SB4后，接触器KM2处于得电吸合状态，电磁离合器YC2断电释放，电磁离合器YC3得电吸合，带动铣床机械换挡装置，铣床带动溜板快速移动。

    控制电路中，当按下启动按钮SB1时，接触器KM1得电吸合，主轴电动机按SA1预选的方向旋转。此时控制进给电动机M3的控制电路通电，为动作做好了准备。点按快速移动按钮SB3或SB4时，接触器KM2动作，带动电磁离合器YC2、YC3动作。

    控制工作台纵向进给的手柄有向左、向右和停止三个挡位。处于停止状态时，SQ1和SQ2的动断触头闭合。当圆工作台转换开关SA3处于断开位置时，电源经5、17、23、41、29号导线到达31号导线，为接触器KM3和KM4电路提供电源。需要工作台向左进给时，手柄打向左侧，压下行程开关SQ2，使SQ2的动合触头闭合，动断触头断开。这时电源通过SQ3、SQ4、SQ5的动断触头接通，接触器KM4得电吸合，进给电动机M2反转，工作台左向进给。如果手柄打向右侧，则压下行程开关SQ1，使SQ1动合触头闭合，动断触头断开，接触器KM3得电吸合，进给电动机M3正向旋转，带动工作台向右进给。

    控制工作台横向及升降进给手柄有向前、向后、向下、向上和停止五个位置，与离合器相联系，前后方向进给与上下方向进给转换通过手柄带动离合器来实现。处于停止挡位时，SQ3和SQ4的动断触头闭合，电源经5、17、23、25、27、29号导线到达31号导线，为接触器KM3和KM4电路提供电源。手柄打“向前”或“向下”时，压下行程开关SQ3，使SQ3的动合触头闭合，动断触头断开，电源由纵向进给行程开关SQ1和SQ2的动断触头提供。同时，接触器KM3得电吸合，电动机M3正向旋转，驱动工作台向前或向下进给。手柄打“向后”或“向上”时，压下行程开关SQ4，使SQ4的动合触头闭合，动断触头断开，电源由纵向进给行程开关SQ1和SQ2的动断触头提供。同时，接触器KM4得电吸合，电动机M3反向旋转，驱动工作台向后或向上进给。

    主轴制动开关SA2打到制动时，切断控制电路电源，使所有电动机停止转动。行程开关SQ5为进给电动机冲动而设，SQ6为主轴电动机冲动而设。冲动类似于电动机点动，便于离合器挂挡。

    三、X62W万能铣床PLC控制方案

    1．PLC机型选择及硬件连接

   X62W万能铣床的继电接触器电路看起来并不复杂，但仔细分析后才知道其中包含了许多连锁环节。下面艾特贸易小编简单介绍其中的三个联锁环节。

   (1)主电动机与进给电动机的联锁。这是电气上的联锁。从图7-7中可以知道，进给电动机接触器KM3、KM4的电源只有当KM1或KM2接通时才能接通。

   (2)工作台各进给方向上的连锁。这是机械及电气的双重连锁。工作台纵向进给操作手柄及工作台横向进给操作手柄是十字形操作手柄，手柄每次操作只能拨向某一个位置，这是机械连锁。此外，从电路中可以知道，当这两支操作手柄同时从中间位置移开时，KM3及KM4的电流通道即被切断，这是电气连锁。

   (3)线性进给运动工作台与圆工作台的连锁。由图7-7的分析可知，当使用圆工作台时，SQ1～SQ4中任一限位开关动作时，KM3将断电。

    为了在使用PLC作为主要装置后以上连锁功能都得以保留，以上连锁所涉及的器件都需接入PLC的输入口，这包括SQ1～SQ4和SB3～SB6。SA3的处理则不同，由于SA3只有断开及接通两个工作位置，它的三对触点的状态可以用其中的一对触点的状态表示。因此只选继电器图中接于29～31点的一对触点接入PLC，且以常开为常态。经统计，以上器件再加上各种按钮及开关等器件，可知铣床共需12个输入口。在具体连接时，这些器件的串联及并联的触点均在连接后接入PLC，且热继电器触点均串在输出器件电路中，不占用输入口。在考虑输出口数量时，注意到输出器件有两个电压等级，并将控制逻辑简单的电路，如KM2的常闭触点对YC2的控制，直接在PLC机外连接，不再通过PLC。这样输出口分为两组连接点。依输入/输出口的数量及控制功能选取西门子CPU224机一台，输入/输出口的接线图如图7-8所示。

    图7-8    X62W万能铣床PLC接线图

    2．X62W万能铣床PLC程序设计

    使用梯形图设计X62W万能铣床的PLC程序，设计的基本原则仍是“复述”原继电器电路所叙述的逻辑内容。由于梯形图总是针对输出列写支路的，因此可以根据继电器线路中KM1的逻辑关系绘出梯形图的第1个支路，根据KM2的逻辑关系绘出第2个支路。为了表达继电器线路图中主轴电动机与进给电动机的联锁，选取辅助继电器M10.0绘出第3个支路。M10.0支路中的触点可结合继电器图中“23”号线得电的条件绘出。第4、5、6支路表达的是线性工作台进给、进给冲动及圆工作台控制的工作逻辑。这三个支路的绘出，主要依据的是这三个工况中继电器电路中电流的流动过程。这样既保留了原电路的逻辑关系，又简化了梯形图的结构，是继电器电路设计梯形图时常用的方法。作为设计结果的梯形图如图7-9所示。图中最后的三个支路是对电磁阀YC1、YC3及KM3进行的控制。由于梯形图中4、5、6三个支路都与KM3有关，因此依PLC中不允许出现双线圈的规定，在梯形图中选用了M11.1～M11.3三只辅助继电器。

    图7-9    X62W万能铣床梯形图

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