搖臂鉆床適用于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔的大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常用的機(jī)床。由于其原有控制系統(tǒng)采用繼電器——接觸器控制方式，電路接線復(fù)雜，觸點(diǎn)多。經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，各個(gè)地方的接線老化，造成故障率高，故障排查困難，常常影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。由于PLC具有可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此，利用PLC對(duì)搖臂鉆床的繼電器控制電路進(jìn)行改造，有助于提高設(shè)備的可靠性、使用率。

1 Z3040X16型搖臂鉆床的電氣控制

    （1）采用3臺(tái)電機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，主電機(jī)M1（4.0kW），搖臂松夾電機(jī)（2.2 kW），搖臂上下電機(jī)（2.2 kW），3臺(tái)電機(jī)均是小功率電機(jī)，均采用直接啟動(dòng)控制。

    （2）控制電路中設(shè)有主電機(jī)啟動(dòng)/停止，此控制未進(jìn)入PLC，直接采用的啟動(dòng)和停止按鈕進(jìn)行控制的，由于此電路中未有任何連鎖控制，無需進(jìn)入PLC中進(jìn)行控制，既節(jié)約了I/O點(diǎn)，又減少了故障排查點(diǎn)。

    （3）搖臂升/降動(dòng)作按照“搖臂松開—升/降—搖臂夾緊”順序進(jìn)行，由搖臂松開行程開關(guān)SQ2與夾緊行程開關(guān)SQ3來控制。在搖臂夾緊前，由時(shí)間繼電器KT1延時(shí)1～3s后再夾緊。

    （4）立柱和主軸箱的放松、夾緊可以單獨(dú)操作，也可以同時(shí)進(jìn)行，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA、松開按鈕SB5和夾緊按鈕SB6來控制。利用時(shí)間繼電器KT2的斷電延時(shí)斷開觸點(diǎn)、KT3的通電延時(shí)閉合觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電磁鐵YA1、YA2相對(duì)于液壓泵電機(jī)接觸器提前吸合、延時(shí)斷開的控制。

    （5）主電機(jī)M1和液壓泵電機(jī)M3分別設(shè)有熱繼電器FR1、FR2作長(zhǎng)期過載保護(hù)。

2 PLC選擇

    2.1 確定I/O點(diǎn)數(shù)

    在改造中盡可能保留系統(tǒng)原有的控制功能，以便能達(dá)到搖臂鉆最好的工作效果，發(fā)揮其最大的工作效率，根據(jù)原有的控制電路來計(jì)算I/O點(diǎn)數(shù)。其中：按鈕6個(gè)（考慮節(jié)約點(diǎn)數(shù)，有兩個(gè)未進(jìn)入PLC），行程開關(guān)4個(gè)，即實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)為8個(gè)；接觸器5個(gè)（考慮節(jié)約點(diǎn)數(shù)，有一個(gè)未進(jìn)入PLC），中間繼電器1個(gè)，即實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)為5個(gè)。

    2.2 選擇PLC機(jī)型

    根據(jù)確定的I/O點(diǎn)數(shù)，選擇德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列產(chǎn)品。此PLC的型號(hào)為CPU222——6ES7 212-1BB23-0XB0，輸入點(diǎn)數(shù)為8個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為6個(gè)，繼電器輸出，使用電源為85至264VAC（47至63Hz）。

3 I/O地址分配及接線圖

    I/O分配表見表一。

表一 I/O分配表

    根據(jù)表一設(shè)計(jì)I/O接線圖，如圖1。其中接觸器和中間繼電器的電壓等級(jí)都進(jìn)行了調(diào)整，都更換了新的電氣元件，電壓等級(jí)均為AC220V，電壓等級(jí)統(tǒng)一，便于日常維護(hù)。

圖1  I/O接線圖