可编程序控制器_PLC_在铣床电气控制及故障诊断中的应用

ＳＱ２ 工作台向左进给行程开关
ＳＱ３ 工作台向前、下进给行程开关
ＳＱ４ 工作台向后、上进给行程开关
ＳＱ５ 进给变速瞬时点动开关
ＳＱ６ 主轴变速瞬时点动开关
ＦＲ１ 热继电器
ＦＲ２ 热继电器
ＦＲ３ 热继电器
输出部分 输出地址 Ｙ００２ Ｙ００３ Ｙ００４ Ｙ０１４ Ｙ０１５ Ｙ０１６ Ｙ０
ＫＭ３ 进给电动机反转接触器
ＫＭ４ 快速接触器
ＨＬ４ 工作台左右行程开关故障报警
ＨＬ５ 工作台前后、上下行程开关故障报警
ＨＬ６ 接触器故障报警
ＫＭ５ 冷却泵接触器
备相连，从而达到控制和检测的目的，具体的Ｉ／ Ｏ分配如表１所列。完成Ｉ／Ｏ口地址分配后，即可 进行ＰＬＣ硬件设计。ＰＬＣ的外部硬件连接电路如 图１所示。
３ !ＡＸ的控制软件设计
根据机床控制要求，ＰＬＣ控制软件的设计如 图２所示。系统在用ＰＬＣ进行设计的过程中，运用 了２个辅助继电器来简化程序设计。在编制程序 的过程中，充分考虑了系统的安全性，因而采用 了 有 互 锁 功 能 的 设 计 ， 并 分 别 串 联 了 Ｙ００２、 Ｙ００３ 等 常 闭 触 点 来 完 成 对 ＫＭ２、 ＫＭ３ 的 保 护 控 制，从而提高了整个机床控制系统运行的可靠性 ［２］。程序设计中将不同控制方式的程序分别编写， 这样可根据工作方式来选择开关以决定执行哪行 程序，从而使程序结构更清晰，编程更方便。
择进给运动的方向。 ③ 电动机Ｍ３拖动冷却泵，在铣削加工时能
为其提供切削液。 ④ 主轴与工作台的变速由机械变速系统完
成。变速过程中，当选定啮合的齿轮没能进入正 常啮合时，电动机要能点动至合适的位置，以保 证齿轮能正常啮合。加工零件时，为保证设备安 全，应在主轴电动机起动后，工作台电动机方能 起动工作。
器件：ＭＰＭ３００３ 深圳市深威志电子有限公司 电话：０７５５－ ８２５１６６６８
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第９卷 第２期 ２００７年２月
新特器件应用
Ｖｏｌ．９ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ． ２００７
表１ ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ口分配
输入地址 Ｘ０００ Ｘ００１ Ｘ００２ Ｘ００３ Ｘ００４ Ｘ００５ Ｘ００６ Ｘ００７ Ｘ０１０ Ｘ０１２
元件
功能
ＳＢ１ 主电机停止、制动按钮
４ 故障诊断设计
ＰＬＣ故障诊断技术的基本原理是利用ＰＬＣ的 逻辑或运算功能，来把连续获得的被控过程的各 种状态不断地与所存储的理想（或正确） 状态进
图１ ＰＬＣ的外部硬件连接图
行比较，一旦发现差异，则检查差异是否在所允 许的范围内。如果差异超过范围，即按设定的程 序进行报警。在被控设备工作正常的情况下，控 制系统的各个输入、输出信号和内部继电器的信 号之间都会存在确定的逻辑关系。本控制器使用 ＰＬＣ的逻辑功能并通过编程来实现报警。硬件中
② 工作台进给电动机Ｍ２要能直接起动；为 满足纵向、横向、垂直方向的往返运动，要求电 动机能正反转；为提高生产效率，要求空行程时 可快速移动；从设备使用安全考虑，各进给运动 之间必须联锁，并可由手柄操作机械离合器来选
收稿日期：２００６－ １０－ １９
为实现上述万能铣床电气控制及故障诊断要 求 ， 在 设 计 时 选 择 的 是 日 本 三 菱 公 司 的 ＦＸ０Ｎ－ ４０ＭＲ型可编程控制器。该控制器有４０个输入输 出口，其中输入２４个，输出１６个。该控制器的结 构为输入输出一体化组件型结构，安装和调试比 较方便，且具有较快的输入响应速度，并可以进 行Ｉ／Ｏ口扩展。具体的Ｉ／Ｏ分配如表１所列。
ＳＢ２ 主电机停止、制动按钮
ＳＢ３ 主电机起动按钮
ＳＢ４ 主电机起动按钮
ＳＢ５ 工作台快速移动按钮
ＳＢ６ 工作台快速移动按钮
ＳＡ１ 工作台转换开关
ＳＡ２ 主轴上刀制动开关
ＳＡ３ 冷却泵开关
ＳＡ５ 主轴换向开关
输出地址 Ｙ０１０ Ｙ０１１ Ｙ０１２ Ｙ００１ Ｙ００５ Ｙ００６ Ｙ００７
元件
功能
ＹＢ 主轴制动电磁制动器
错误输出报警，以表示左右行程开关中有需要维 率，同时也提高了设备的自动化水平和产品的质
修的部件。最终通过逻辑运算实现行程开关、电 量。
机、接触器等故障报警功能。
参考文献
５ 结束语
本文介绍了应用三菱ＦＸ０Ｎ－ ４０ＭＲ型ＰＬＣ实现 对万能升降台铣床进行电气控制与故障诊断的方 法。实践证明，通过该项技术改造与应用，大大
０ 引言
可编程序控制器 （ＰＬＣ） 是一种以微处理器 为基础的通用工业自动控制装置，具有可靠性 高、编程灵活、开发周期短、故障自诊断等特 点，特别适用于机床控制系统的开发和应用。通 过使用ＰＬＣ设计机床控制系统，可以减少强电元 器件数目，提高电气控制系统的稳定性和可靠 性，从而提高产品的品质和生产效率。此外，通 过应用ＰＬＣ技术，还可以使机床具有故障自诊断 功能，从而保护机床并方便维修。
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第９卷 第２期 ２００７年２月
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ＆ Ｄｅｖｉｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
Ｖｏｌ．９ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ． ２００７
图２ ＰＬＣ控制软件
的左右行程开关，如果同时闭合，就会形成逻辑 提高了机床控制系统的可靠性和故障诊断的效
［１］ 余雷声．电气控制与ＰＬＣ应用［Ｍ］．北京：机械工业出版 社，２００２，６．
［２］ 张万忠．可编程控制器应用技术［Ｍ］．北京：化学工业出 版社，２００２，１．
（上接第７页）
度控制，系统的各种保护灵敏、可靠。该系统具 有简单、优越的控制性能，非常适合于小功率无 刷直流电机的控制。
参考文献
［１］ 李成，邹建华．基于ＭＣ３３０３５的小功率无刷电机ＰＷＭ 系统［Ｊ］．电气传动自动化，２００２，２２（６）：１３－ １５．
２ ＰＬＣ的选择和硬件电路设计
１ 万能升降台铣床的电气控制要求
ＸＡ６２Ｗ型万能升降铣床的控制要求如下 ［１］： ① 主轴电动机Ｍ１ （功率７．５ ｋＷ） 空载时要
能直接起动；为满足顺铣和逆铣工作方式的要 求，操作时要能够正转和反转；为提高生产率， 采用电磁制动器进行停车制动；同时从安全和操 作方便考虑，换刀时主轴也处于制动状态，主轴 电动机可在两处实行起停等控制操作。
根据升降台铣床电气控制要求，其输入输出 均为开关量。需要ＰＬＣ检测的输入信号包括６个按 钮、５个行程开关、５个选择开关、３个热继电器 输入信号，共计１９个。而ＰＬＣ的输出控制信号包 括３个电磁离合器、５个继电器、６个指示灯，共 １４个。因此，选用日本三菱公司的ＦＸ０Ｎ－ ４０ＭＲ （继电器输出，整体式） ＰＬＣ即能满足控制要求。 该ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ通道分配可根据其控制对象的特点和 控制要求，将Ｉ／Ｏ的输入输出口与相应的电气设
ＹＣ１ 电磁离合器 （快速传动链）
ＹＣ２ 电磁离合器 （工作传动链）
ＫＭ１ 主电动机启动接触器
ＨＬ１ 主电机过载报警
ＨＬ２ 进给电机过载报警
ＨＬ３ 冷却泵工作异常报警
输入部分 输入地址 Ｘ０１３ Ｘ０１４ Ｘ０１５ Ｘ０１６ Ｘ０１７ Ｘ０２０ Ｘ０２１ Ｘ０２２ Ｘ０２３
元件
功能
ＳＱ１ 工作台向右进给行程开关
第９卷 第２期 ２００７年２月
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ＆ Ｄｅｖｉｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
Ｖｏｌ．９ Ｎｏ．２ Ｆｅｂ． ２００７
可编程序控制器 (PLC)在铣床电气控制 及故障诊断中的应用
徐健丰，裘旭东，喻光坚
（杭州职业技术学院，浙江 杭州 ３１００１８）
摘 要：介绍了可编程控制器（ＰＬＣ）在ＸＡ６２Ｗ型卧式万能铣床电气控制系统中的应用方法，并 对该系统的硬件组成和软件设计作了阐述。实践证明，通过ＰＬＣ在电气控制及故障诊断中的技 术应用，可使机床的硬件电路得以简化，工作更加可靠，从而提高了机床故障的诊断效率。 关键词：可编程控制器 （ＰＬＣ）；铣床； 电器控制；故障诊断
［２］ 王绪伟，费树民，等．基于ＭＣ３３０３５的永磁无刷直流电 机控制器的设计［Ｊ］．电子工程师，２００１，（５）：４８－ ５０．
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