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2 0 1 0年 5月 第 3 8卷 第 1 0期 机床与液压 MACHI NE T O0L HYDRAUL I CS M a v 2 01 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 1 0 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 0 ． 0 3 9 C 6 5 0机床电器控制系统智能化软件 P L C改造 方 波 ，吴健 ‘ 1 ．西 门子 中 国有 限公 司株 洲分公 司，湖南株洲 4 1 2 0 0 1 ； 2 ．湖 南铁道职业技术学院资源信 息中心 ，湖南株洲 4 1 2 0 0 1 摘要介绍利用基于单片机的软件 P L C对普通车床 C 6 5 0的改造，介绍改造后 C 6 5 0车床电器控制系统 的软、硬件设 计，实现软件 P L C控制车床的动作 ，同时增加了接触器系统的故障自诊断功能。 关键词 P L C；车床；故障诊断 中图分 类号 T P 2 3 文献标识 码 B 文章编 号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 01 0 52 茎 蒌 主 誊 葶 誓 善 垂 手 萎 囊 菱 垂 二重 二FU二2 同面 业 仍 然 在 大 量 使 用 。 由于 接 触 器 一继 电器 系统 的控 制 电 路 接 线 复 杂 ，一 旦 出 现 故 障 ，难 以很 快 地 找 到故 障 Lu FU Lu Lu FU4LuLuLu 黧 F越 提 高 产 品质 量 ，保 证 产 品产 量 。进 行 老式 车 床 的 计 算 丫 I F I I 1． 机 化 改 造 后 ，为 今 后 车 床 的计 算 机 联 网 提供 了 必 要 的厂 ．_jl-_t L} ／ 接利用 A T ME G A 的 A V R单 片机进行 ⑨ 由 于 直 接 利 用 系 列 的 单 片 机 进 行 ⋯ Il|Y l I ／ M C 6 5 0 x , ．Z , ／ x P L C 控制单片机动作， 从而实现快速开发车床改造系统。 ， ，1 、 本文 以常见 的国产 车床 的 电气 系统 改造 为 例 ， 说 明利用软件 改造传统控制 系统 的设计 过程。 一 C 6 5 0主电路如图 1 所示 ，其主要的动作如下 1 当按下 主 电机正 转按 钮 S B 1时 ，正 转 接触 器 K M1 吸合并 自锁 ，反转接触器 K M 2失电并释放 ， 制动电阻短接接触器 K M 3吸合并自锁。 2 当按 下 主 电机 反转 按钮 S B 2时 ，正转 接 触 器 K M1 失 电，反转接触器 K M 2吸合并 自锁 ，制 动电 阻短接接触器 K M 3吸合并 自锁 。 3 当按下 反接 制 动按 钮 S B 4时 ，制 动 电阻接 触器 K M 3失 电，根据 当前 主 电动机运 转状 态断 开 当 前正 反转接触器 ，延时0 ． 5 s 后接通反 正转 接触器 ，当速度继电器 常开触点 K S 1断开后，断开 反 正转接触器 ，使主电动机尽快停转。 4 接触器 K M1 或者 K M 2闭合的瞬间，为了避 免过大 的电流冲击电流表 ，时间继 电器 K T常闭触点 短接 电流 表 ，当 K M1或 者 K M 2闭 合 比较 长 的时 间 后 ，K T常闭触点断开 。 5 当按下冷却泵启动按钮 S B 6时，K M 4闭合 并 自锁 ，冷却泵 电机 M 2得 电运 转 ；当按下 冷却泵 停 止按钮 S B 5后，K M 4失电，冷却泵电机 M2 停转。 6 当快速启 动电机 限位开关 s Q闭合时 ，K M 5 失 电。 7 如果 正 常闭 合 的接触 器 触点 没 有 闭合 ，则 认为 出现 “ 接 触器 触 点不 能闭 合 ”故 障 ，亮 起触 头 不能闭合故障灯 L L 7 ，同时对应的接触器故障指示灯 亮 。 8 如果正常断开的接触器触点不能断开，则认 收稿 日期 2 0 0 9 0 51 5 作者简介方波 1 9 8 0 一 ，女，学士，助理工程师，研究方 向为电力系统及其 自动化。电话 0 7 3 38 4 4 0 9 6 4 ，Em a i l b e ． f a n g s i e me n s ． e o m。 1 0 6 机床与液压 第 3 8卷 为出现 “ 接触器触点吸死”故 障，亮起接触器触 点吸 死故障灯 L L 6 ，同时对应的接触器故障指示灯亮。 2 软件 P L C控制电路 软件 P L C是基 于 计算 机 硬 件 的 P L C 。软 件 P L C 与传统硬件 P L C不同的地方在于 P L C软件支撑包在 计算机系统上运行 ，解释当前指令 ，并执行 P L C代 以在 A V R系列的单片机中运行，因此，不但花费很 少 ，而且 可以利用 P L C代码直接控制设备的运行。 为了适应 C 6 5 0车床的 3个电动机和 1 个 电流表 的动作 控制与 自动诊 断 的需要 ，软件 P L C的控制 电 路一共 使用 了 1 4个输入点 ，1 3个输 出点 。表 1 列 出 输入输出点的分配情况 ，元件中的 x表示输入点，Y 码 的功能 。由于作者 自己开发 了易用型软件 P L C ，可 表示输 出点 。 表 1 输入输 出地 址分 配 为了实 现 这 个 设 计， x o Y 。 K 川 一 共需要 1 4个输入卜 一 。 x 1 v 1广 『 1 K 点， 1 3 个输出点。作r 。 x 2 v 2 广 r _ 1 ” 者设计的软件 P L c硬r。 l r ⋯ 件板上有 1 6个输入 r_． 1 M l r ⋯ 点， 1 6 个输出点， 3 2 s B r x 5 v 5 广 K m 个中间继电器， 正好 s B r _ 1 v 6 L L 可 以 满 足 设 计 的 需 求 。 s B r 言 L L 另 外， 由于软件P L c s B 4 二 J 内 部 可 以 实 现 时 间 继 囤 。 i 。L 电 器 ， 因此， 原c 6 5 0 s 0 [ J x l 1 v 1 1 l JI 6 机床上 的时间继电器 K s l x 1 2 Y 1 2 L L 7 K T K M 6 实际上可K s 2 L 、 - J x 1 3 I一 图3 主电动机正向控制及制动自停部分 P L C梯形图 图4 反转制动延时和低速 自停功能 接 触器 K M1 触 点不 能吸合 故 障 自诊 断 的 P L C梯形图如图 5所示 。 当主电动 机正 转长 动按 钮 S B 1或 者 点 动 按 钮图5 K M 1 触点不能吸合故 S B 3按 下 时 ，如 果 K M1 障自 诊断 P L C梯形图 不能吸合 ，则 X 0常闭触点有效 ，同时 5或者 x 7闭 合 ，线圈Y1 2 得电，“ 触点不能闭合”故障灯 L L 7 亮 下转第 8 7页 臣 第 1 0期 叶茂 等轴瓦壁厚 自动检测系统定位技术研究 8 7 根据余弦定理可得 c o s c 伽 -z 2 O B 根 据式 4 可解 出 O B ，基准位移误差 △ D 一OB O B 一 4 5 假设 轴 瓦 的 d 6 2 m m，d 25 8 m m，d 3 1 4 m m，根据 设计 的要 求 ，由制 造 产 生 的 JB0 ． 5 。 ， 代入公式 4 和 5 ，解得 A 0 ． 2 t z m。 4 ． 2 ． 2 基准不符误差 △ 由于轴瓦在制造过程 中有形位误差 ，轴 瓦外 表面 相对于底面的垂直度公差为 ． 。在轴瓦定 位过程 中，底面参加了定位 ，使轴瓦只与 V形块下底附近 两点接触 ，造成定位误差。包括轴瓦前倾 、轴瓦后倾 两种情况 。 1 轴瓦前倾 如 图 3所 示 ，轴 瓦 相 对 于 V块前倾 斜 ，当零位 测 头 的测量 力 较大 时 ，也 许 可 以 将轴瓦上 翻而使 轴 瓦与 V块 紧密贴住而正确定位 ，但是 上测点 的上 翻较 下测 点 的上 翻困难 ；较 大 的测 量 力会 在 软性的轴 瓦上 产 生较 大 的压 痕而产 生测 量误 差 。由于 零 位的测量 力 不能 太 大 ，必 然 J 、V V 形 、＼ 块 实 ／ 际位 置 ／ 1 ， 一 一 轴 瓦 图 3 轴瓦前倾 会产生定位误差。轴瓦的翻转造成被测量与标准量存 在夹角 西。 根据 图 示 关 系 可 知 A B C D，△ A B C E， A BC E ／ c o s o可得 ， 1 、 △ B B C E C E c o s p J 曰 1 _ c o s 2 A 口s i n z A B o 2 ． 6 二 二 △ 随着 与轴 瓦厚度 C E的增大而增大 。 若轴瓦外表面相对于底面的垂直度公差为 ． ， 轴瓦的高度为 h ，则 I T ／ h 7 2 轴瓦后倾 轴瓦相对于 V块后倾斜，轴瓦不能靠测量力 翻 转。其计算公式与式 6 相同，但是由于零位测量 头的拉力可以克服轴瓦前倾所造成 的一部分定位误 差 ，却不能克服轴瓦后倾的定位误差，所以，一般轴 瓦后倾所造成的夹角 更大，即定位误差更大。 假设垂直度公差 I T 0 ． 3 m m，h 2 0 I n ／ n 。C E 2 m m，则 0 ． 3 ／ 2 0 船 砌 - 1 [ 毒 j 6． 8 51 0一 mm 该误差很小 ，可 以忽略。 根据以上分析 ，表明由于定位产生的测量误差为 0 ． 2 m。 5结束语 在分析测量 中的定位 原理 和定位 方法 的基 础上 ， 通过对轴瓦在线测量系统定位问题进行分析，得出定 位的基准位移误差 △ 和基准不符误差 △ ，并且证明由 于轴瓦前倾或者后倾造成的定位误差很小，可以忽略。 由于基准位移误差 △ 所产生 的定位误差较大 ， 对测量精度影 响也更 大 ，作者设计 了相应 的定位校准 机构来克服基准位移带来的误差，使得基准位移误差 可以降低到 0 ． 0 5 la , m。现正在对整个测量装置和定位 校准机构 申请专利 。 参考文献 【 1 】泰国华， 张卫红． 机床夹具 的现代设计方法[ M] ． 北京 航空工业出版社 ， 2 0 0 6 ． 1 1 ． 【 2 】童竟． 几何量测量[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 8 8 ． 【 3 】李庆寿． 机床夹具设计 [ M] ． 北京 机械工业 出版社， 1 98 4． 【 4 】 李柱国． 内燃机滑动轴承[ M] ． 上海 上海交通大学出版 社 ， 2 0 0 3 ． 【 5 】国际标准化工作委员会． I S O 1 2 1 3 2 1 9 9 9 P l a i n b e a r i n g s Q u a l i t y a s s u r a n c e o f t h i n - w a l l h a l f b e a r i n g s -- D e s i g n F M E A [ S ] ． I n t e rna t i o n a l O r g a n i z a t i o n F o r S t a n d a r d i z a t i o n I n f o r - ma t i o n Han d l i n g S e r v i c e s ， 2 0 0 0 ． 【 6 】Mi b a P r o d u c t S p e c i f i c a t i o n ． E n g i n e B e a r i n g Ma n u a l [ M] ． 上接第 1 0 6页 并 自锁。其他触点不能吸合的故障 自诊断动作类似于 上 面 的介绍 。 ． 4结 束语 通过实验证明该改进方案能够大幅度改善 C 6 5 0 车床控制系统的能力 ， 不但简化了控制线路， 缩小了控 制板 的尺寸 ， 而且能实时检测系统 的动作状 态 ， 有利 于 保护车床 ， 提高车床电气系统工作的可靠性 ， 增强车床 的功能 ， 使得 C 6 5 0车床的生产效率得到了很大的提 高。一旦发生接触器故障， 维修人员可以根据车床的 自诊断信号灯的提示迅速找到故障点。 参考文献 【 1 】宋星， 杨彦青， 洪武． 车床电气控制系统的欧姆龙 P L C 改造[ J ] ． 机床电器 ， 2 0 0 9 1 2 9 3 0 ． 【 2 】吴健． A V R单 片机实用 C语言程序设计 与典型实例 [ M] ． 北京 电力工业出版社 ， 2 0 0 8 ．
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