小型多功能钻床的PLC改造
2019-6-11 来源：广东省工商高级技工学校 作者： 胡元庆
【摘要】通过改造韶关市博云机械设备有限公司一台多功能钻床，来介绍如何利用PLC来改造设备的步骤。在设备改造过程中，首先要确定被控制对象及其供电类型，根据现场所输入的信号的多少，然后确定PLC的种类以及其I/O点数；再根据原有机床的动作特征，编写实际程序，最后上机调试并确定最终程序。经过调试程序，符合厂家的设计要求。
【关键词】PLC；钻床；供电类型；改造；I/O
一、改造项目介绍
韶关市博云机械有限公司有一台老旧的多功能钻床，但该钻床目前存在以下问题：由于控制模块的故障，目前也无法进行设备钻孔的操作。这台设备原产地为台湾，控制模块在国内目前没有相应的替代产品，要想维修控制模块只能将这个模块寄到原产地进行更换，要进行这个操作首先对该设备报关操作，另外还要将设备款先打过来，整个操作周期顺利的话，也要一个半月时间。在这一段时间内，这台设备要停产，而目前又是生产的旺季，停产会带来较大的损失。工厂的管理人员找到我，希望对该设备进行改造，并提出下面的改造要求：
1、改造的时间越短越好。
2、要增加电压指示功能和相应工作指示灯。
3、系统要有急停功能。
4、另外系统要有当天钻孔次数的显示。
5、要有手动功能和自动功能。
6、可以通过触摸屏和外部按钮双重操作控制。
我接到这个任务后，首先来到设备所在的车间，找到相应设备的管理人员，向其咨询设备的相关的图纸，由于该设备为多手设备，已经被转卖多次，原始资料都已经缺失，无法借助技术资料确定I/O点，通过现场观察和咨询设备管理人员，确定共有7个输入点，6个输出点控制系统5个电动机，一个为润滑电动机，只有单方向动作；一个为传送带电动机，只有单方向动作；一个为上下电动机，具有双向动作；一个为钻头电动机，只有单方向动作，钻头电动机和上下电动机不能够同时动作；最后一个为控制液压油的电磁阀，输出点的供电电压均为交流220V，最终决定使用FX2N-24MR的PLC和三菱GOT1000触摸屏。
二、电路设计
1、根据多功能钻床的设计要求，PLC的I/O分配如表1所示.
2、小型多功能钻床的PLC改造控制系统的电气原理图
根据厂家提出的要求，结合现场观察的结果，最终形成小型多功能钻床的PLC改造电气原理图如图1所示。
图1 小型多功能钻床的PLC电气原理图
当系统启动后，U、V、W三相电源指示灯亮，代表电源已经进入。合上电源开关QS1，三相电源电压指示仪表开始工作。合上SB2，KM0得电自锁，KM0的主触点闭合，此时三相电源供电给整
个系统的主电路和控制电路。按下SB4,KM1得电自锁，KM1的主触点闭合，此时将单相电源供电给
PLC和直流电源，直流电源轮换后的24V直流电压给触摸屏GOT1000进行供电。到现在为止，整个
控制系统才启动完成。与其配成程序如图2所示。
图2 PLC程序指令表
3、程序简单分析
在启动之前要完成供电系统的给电，HL1指示灯要亮。在控制系统启动前，要选择工作方式，当SA1处于闭合状态时，控制系统处于手动控制状态，整个控制系统手动状态可以从触摸屏上启动，也可以从控制柜上的启动按钮启动。在手动状态下，按下SB7，手动控制润滑电机；按下SB8，手动控制传送带电机；按下SB9，手动控制电动机向上运动；按下SB10，手动控制电动机向下运动；按下SB11，手动控制钻头电动机；按下SB12，手动控制液压电磁阀动作。想退回手动状态，只要将SA1断开，再次按下启动按钮系统就会进入自动控制状态。从时传送带的起点检测开始检测有没有要加工的产品，当检测到有产品时，则传送带向前运动，当终点检测开关检测到有有待加工的产品存在时，根据上下电机所在位置，让待加工产品向上或向下运动，到达指令位置，钻头电动机开始动作。钻孔的深度由时间来决定，这个时间在程序初始化的时候就有一个初始值，这个是通过运算得到，钻头电动机的图1 小型多功能钻床的PLC电气原理图速度是一定的，这个速度和时间的积就是钻头钻孔的深度，这个值也可以从触摸屏上设置。也就说，钻孔的深度可以直接从触摸屏上控制。到此为止是多功能钻床的一个动作周期，在钻床设备上的待加工不管在设备的任何位置，只要按下停止按钮，系统回到初始状态，等待下一个要加工产品的出现。由于设备在运动中途停止，而上下电机没有回到极限点停止运行，再次启动设备的时候，一定先手动将上下电机回到极限点。在开机这段时间内，钻头电机钻孔的个数将会在触摸屏上显示。
三、总结
按照图1所示的电气原理图，做好电气柜，将做好程序通过数据线下载到PLC，做好的触摸屏的画面传送到触摸屏，做好这些准备工作。开始调试设备，首先测试外部动作，选择好手动操作控制一切正常；然后选择自动操作，也是一切正常。从开始设计，到设备完成共计用时一天半，也符合博云机械设备厂家的所提出几点设计要求。至于厂家提出其它要求，在我设计的电气原理图当中也都实现了。
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