摇臂钻床控制电路的改造
本论文是研究机械加工中常用的z3040x16型摇臂钻床传统电气控制系统的改造题目,旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和故障排除困难等困难。由于可编程控制器（以下简称plc）电气控制系统与继电器—接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗*力强，故障率低，维护方便，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文对z3040x16型摇臂钻床电气控制系统的改造，将把plc控制技术应用到改造方案中往，大大进步了摇臂钻床的工作效率。
摇臂钻床适用于单件或批量生产带有多孔的大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常用的机床。由于其原有控制系统采用继电器——接触器控制方式，电路接线复杂，触点多。经过长期使用后，各个地方的接线老化，造成故障率高，故障排查困难，经常影响企业的正常生产。由于plc具有可靠性高，环境适应性强，使用方便，维护简单等优点。因此，利用plc对摇臂钻床的继电器控制电路进行改造，有助于进步设备的可靠性、使用率。
1z3040x16型摇臂钻床的电气控制
（1）采用3台电机进行拖动，主电机m1（4.0kw），摇臂松夹电机（2.2kw），摇臂上下电机（2.2kw），3台电机均是小功率电机，均采用直接启动控制。
（2）控制电路中设有主电机启动/停止，此控制未进进plc，直接采用的启动和停止按钮进行控制的，由于此电路中未有任何连锁控制，无需进进plc中进行控制，既节约了i/o点，又减少了故障排查点。
（3）摇臂升/降动作按照“摇臂松开—升/降—摇臂夹紧”顺序进行，由摇臂松开行程开关sq2与夹紧行程开关sq3来控制。在摇臂夹紧前，由时间继电器kt1延时1～3s后再夹紧。
（4）立柱和主轴箱的放松、夹紧可以单独操纵，也可以同时进行，由转换开关sa、松开按钮sb5和夹紧按钮sb6来控制。利用时间继电器kt2的断电延时断开触点、kt3的通电延时闭合触点，实现电磁铁ya1、ya2相对于液压泵电机接触器提前吸合、延时断开的控制。
（5）主电机m1和液压泵电机m3分别设有热继电器fr1、fr2作长期过载保护。
2plc选择
2.1确定i/o点数
在改造中尽可能保存系统原有的控制功能，以便能达到摇臂钻的工作效果，发挥其zui大的工作效率，根据原有的控制电路来计算i/o点数。其中：按钮6个（考虑节约点数，有两个未进进plc），行程开关4个，即实际输进点数为8个；接触器5个（考虑节约点数，有一个未进进plc），中间继电器1个，即实际输出点数为5个。
2.2选择plc机型
根据确定的i/o点数，选择德国西门子公司生产的s7-200系列产品。此plc的型号为cpu222——6es7212-1bb23-0xb0，输进点数为8个，输出点数为6个，继电器输出，使用电源为85至264vac（47至63hz）。
3i/o地址分配及接线图
i/o分配表见下表。
i/o分配表
根据上表设计i/o接线图，如图1。其中接触器和中间继电器的电压等级都进行了调整，都更换了新的电气元件，电压等级均为ac220v，电压等级同一，便于日常维护。
图1i/o接线图
4plc程序设计
根据原有继电器控制电路，加以分析改进，但仍保持原有的控制功能，编制梯形图，如图2。
图2梯形图
5改造中必须要留意的几个题目
（1）选择plc机型时，要考虑低价格，高性能。
（2）原有继电器控制电路比较复杂，如线路老化后，故障点太多，不便查询，而利用plc控制时，不但大大进步了摇臂钻床电气控制系统的可靠性和抗*力，而且大大简化和减少了维修维护的工作量，使用效果良好。
6结束语
利用plc对摇臂钻床控制系统进行改造后，大大简化了控制线路，维护起来十分方便，而且降低了设备运行的故障率，大大进步了设备运行的稳定性及使用率。我厂的电气维护职员尝到了甜头，要不以前一提到维修摇臂钻床，就是一头污水，无从下手，自从改造完成后，再也没碰到此类题目，摇臂钻床再也没出现过影响生产、停滞状态的情况。建议摇臂钻床的生产厂商，也应该一改往常的设计思路，避免以后在生产过程中出现类似的题目。
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（1）采用3台电机进行拖动，主电机m1（4.0kw），摇臂松夹电机（2.2kw），摇臂上下电机（2.2kw），3台电机均是小功率电机，均采用直接启动控制。
（2）控制电路中设有主电机启动/停止，此控制未进进plc，直接采用的启动和停止按钮进行控制的，由于此电路中未有任何连锁控制，无需进进plc中进行控制，既节约了i/o点，又减少了故障排查点。
（3）摇臂升/降动作按照“摇臂松开—升/降—摇臂夹紧”顺序进行，由摇臂松开行程开关sq2与夹紧行程开关sq3来控制。在摇臂夹紧前，由时间继电器kt1延时1～3s后再夹紧。
（4）立柱和主轴箱的放松、夹紧可以单独操纵，也可以同时进行，由转换开关sa、松开按钮sb5和夹紧按钮sb6来控制。利用时间继电器kt2的断电延时断开触点、kt3的通电延时闭合触点，实现电磁铁ya1、ya2相对于液压泵电机接触器提前吸合、延时断开的控制。
（5）主电机m1和液压泵电机m3分别设有热继电器fr1、fr2作长期过载保护。
2plc选择
2.1确定i/o点数
在改造中尽可能保存系统原有的控制功能，以便能达到摇臂钻的工作效果，发挥其zui大的工作效率，根据原有的控制电路来计算i/o点数。其中：按钮6个（考虑节约点数，有两个未进进plc），行程开关4个，即实际输进点数为8个；接触器5个（考虑节约点数，有一个未进进plc），中间继电器1个，即实际输出点数为5个。
2.2选择plc机型
根据确定的i/o点数，选择德国西门子公司生产的s7-200系列产品。此plc的型号为cpu222——6es7212-1bb23-0xb0，输进点数为8个，输出点数为6个，继电器输出，使用电源为85至264vac（47至63hz）。
3i/o地址分配及接线图
i/o分配表见下表。
i/o分配表
根据上表设计i/o接线图，如图1。其中接触器和中间继电器的电压等级都进行了调整，都更换了新的电气元件，电压等级均为ac220v，电压等级同一，便于日常维护。
图1i/o接线图
4plc程序设计
根据原有继电器控制电路，加以分析改进，但仍保持原有的控制功能，编制梯形图，如图2。
图2梯形图
5改造中必须要留意的几个题目
（1）选择plc机型时，要考虑低价格，高性能。
（2）原有继电器控制电路比较复杂，如线路老化后，故障点太多，不便查询，而利用plc控制时，不但大大进步了摇臂钻床电气控制系统的可靠性和抗*力，而且大大简化和减少了维修维护的工作量，使用效果良好。
6结束语
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