Z5163程序设计与说明

根据Z5163的控制要求和继电器-接触器的控制逻辑，结合PLC的端口分配，设计改造的PLC控制程序如图2-6所示。

图2-6 PLC控制Z5163梯形图

图2-6 PLC控制Z5163梯形图（续）

根据梯形图的逻辑关系，下面分析PLC的控制关系。

将转换开关SA1-1闭合，输入继电器X5为ON，主控指令使辅助继电器M10为ON，N0段主控程序能够被执行，此时的手动控制程序段工作；反之，若SA1-1断开，则输入继电器X5为OFF，则第二个主控指令使辅助继电器M11为ON，N1段主控程序能够被执行，此时的半自动加工程序段工作。系统只有手动和半自动两个工作状态，分别采用了两个主控程序段来控制。

（1）手动钻孔和攻螺纹

手动状态下，将转换开关SA4扳至闭合位置，输入继电器X14为ON，将自动控制的辅助继电器M4两端短接。转换开关SA2-1闭合，输入继电器X6为ON。

按下按钮SB3，输入继电器X2为ON，使输出继电器Y4逻辑回路导通，Y4为ON，驱动负载接触器KM1线圈得电，主电动机M1正向转动。M1带动钻头正转。同时，输出继电器Y4的常开触点为ON，输出继电器Y3线圈逻辑回路导通，Y3为ON，接通负载中间继电器KA4电路，KA4线圈得电，常开触点闭合，电磁离合器YC线圈得电，离合器结合，接通从电动机到进给套筒齿条的传动链，实现钻削过程中的自动进给。

按下按钮SB5，输入继电器X4为ON，使输出继电器Y5的逻辑回路导通，Y5为ON，驱动负载接触器KM2线圈得电吸合，主轴电动机M1反向起动运转，钻床主轴反向起动运转。如果按下时间较长，输出继电器Y5的常开触点为ON，先接通定时器T2的线圈回路，超过一定时间以后接通Y5的自锁分支，实现Y5的自锁，电动机M2能够长动，需要按下停止按钮才能让电动机停止下来；如果SB5按下时间不长，则只能实现点动反转。在主电动机反转时，输出继电器的常开触点也能够接通输出继电器Y3的逻辑回路，通过中间继电器KA4，电磁离合器YC线圈得电，实现钻头的向上退回。

按下急停按钮SB1，输入继电器X0为ON，经过取反后的触点为OFF，使主控条件为OFF，N0段程序将不能被执行，其中的输出继电器和时间继电器将被复位。Y4、Y5逻辑回路不能导通，对应的接触器KM1和KM2断开，主电动机M2停止转动。

主轴电动机M1停止运转时，输出继电器Y6、Y5都为导通，其取反后的常闭触点为ON，按下主轴快速上移按钮SB4，输入继电器X3为ON，使输出继电器Y1线圈的逻辑回路导通，驱动负载中间继电器KA2得电吸合，快速移动电动机M2反向起动运转，主轴快速向上移动。松开按钮SB4时，KA2得电释放，M2停止运转，主轴快速上移停止。

当按下主轴快速下移按钮SB2时，由于自动状态标志的辅助继电器M4为OFF，所以使输出继电器Y0线圈的逻辑回路导通，Y0为ON，驱动中间继电器KA1线圈得电，快速移动电动机M2正向起动运转，主轴快速向下移动。同理，松开按钮SB2时，M2停止运转，主轴向下移停止。此过程均采用点动控制。

（2）钻孔半自动循环

将转换开关SA1-1扳至“半自动循环”位置，即断开，对应的输入继电器X5为OFF，转换开关SA4断开，X14为OFF，电磁离合器YC的控制由辅助继电器M4控制中间继电器KA4来实现。将转换开关SA2扳到自动循环状态，SA2-1触点断开，输入继电器X6为OFF，为半自动循环做好准备。

半自动钻孔的自动循环过程是:主轴箱在原点，按下起动按钮→主轴快速向下移动→距离工件表面一定距离时，停止快进，并制动快速电动机M2→钻头转动，并自动进给钻孔→钻孔结束，延时停止→快速电动机反转→钻头快速后退向上→到达原点，快速电动机制动停止。

在将SA1-1至半自动工作状态时，辅助继电器M4为ON，主控指令使M11为ON，N1程序段中的程序将被执行，而N0程序段中的程序将不工作。下面介绍半自动循环过程的程序控制情况。(www.xing528.com)

1）快速向下。当主轴箱在原位时，行程开关SQ1压下，输入继电器X11为ON，此时按下按钮SB2，对应的输入继电器X1为ON，驱动输出继电器Y0的逻辑回路导通，中间继电器KA1线圈得电并自锁，快速移动电动机M2正向起动运转，钻床主轴快速下行。

主轴下行到距离工件表面一定距离（可以根据工件尺寸调整，一般为3~5mm）时，压下行程开关SQ2，快速进给过程结束。但为了节约辅助时间，避免刀具在快速进给速度下切削工件，需要在快进结束时进行制动。

2）向下制动停止。压下行程开关SQ2，输入继电器X12为ON，Y0的自锁回路断开，Y0为OFF，Y0的脉冲下降沿使辅助继电器M0产生制动触发脉冲，辅助继电器M3的逻辑回路在M0脉冲的作用下导通为ON并自锁，定时器T1开始定时，M3驱动输出继电器Y6线圈逻辑回路导通，Y6为ON，接触器KM3线圈电路得电，主触点闭合，快速电动机M2定子绕组中流入直流电进行能耗制动，速度迅速降低，当定时时间到达设定值，快速电动机的转速下降到接近零时，定时器T1的映像寄存器值为ON（PLC逻辑元件的状态都保存在对应的映像寄存器中），T1的常闭触点为OFF，使输出继电器Y6逻辑回路断开，KM3线圈断电，能耗制动结束。该算法采用了PLC的定时器T1代替断电延时时间继电器KT1。

3）钻头自动加工。输出继电器Y6为ON，其常开触点使输出继电器Y4线圈的逻辑回路导通，由于此时为自动加工状态，辅助继电器M4为ON，Y4回路自锁，自动接通接触器KM1线圈电路，主轴电动机M1正向起动运转，钻头对工件孔进行钻削加工，同时Y4的常开触点接通了输出继电器Y3线圈的逻辑回路，Y3为ON，驱动中间继电器KA4线圈得电，常开触点闭合，使电磁离合器YC得电吸合，接通进给传动链，实现钻削过程中的自动向下进给。

此外，行程开关SQ2被压合时，输入继电器X12为ON，此时主轴正转，输出继电器Y4为ON，所以输出继电器Y2线圈的逻辑回路导通，Y2为ON并自锁，驱动中间继电器KA3得电吸合，冷却泵电动机M3起动运转，供给切削液。

4）钻孔结束，快速返回。钻孔达到要求深度时，行程开关SQ3被压下（根据工件尺寸调整），输入继电器X13为ON，定时器T2线圈的逻辑回路导通，开始计时，以便刀具暂停进给，继续转动切削。当定时时间到，T2的映像寄存器为ON，其常开触点接通输出继电器Y1线圈的逻辑回路，Y1为ON，驱动负载中间继电器KA2线圈电路导通，快速移动电动机M2反转，带动刀具快速向上移动。同时，输出继电器Y1的常闭触点断开，切断了输出继电器Y3的逻辑回路，中间继电器KA4线圈断电，使电磁离合器YC线圈电路断电。

当快速退回到SQ1位置时，SQ1被压下，输入继电器X11为ON，其取反触点为OFF，将切断输出继电器Y1线圈的逻辑回路，Y1为OFF，中间继电器KA2线圈断电，快速上移停止。

5）结束停止。到行程开关SQ1被压下时，Y1线圈为OFF，中间继电器KA2线圈断电，电动机M2断电。输出继电器Y1断开时，产生的脉冲下降沿将产生制动触发信号，辅助继电器M3逻辑回路导通自锁，常开触点闭合，使输出继电器Y6逻辑回路导通，驱动接触器KM3线圈得电，主触点闭合，接通电动机M2的定子绕组的直流电路，产生制动力矩，实现快速运动结束时的制动。制动时间由定时器T1的设定时间决定。

经过上述五个阶段的控制，一次钻孔循环结束，操作者可以取下已经加工好的工件，安装上待加工的工件，然后按下循环起动按钮，继续进行下一个工件的加工。

（3）攻螺纹半自动循环

将转换开关SA1-1扳至“半自动循环”位置，输入继电器X5为OFF，将转换开关SA2-2和SA2-1闭合，输入继电器X6和X10为ON，为攻螺纹循环做好准备。攻螺纹自动循环的控制过程与钻孔循环的不同之处是，加工完毕以后，刀具不能快速退回，只能够反转工退，当退出到工件表面以外时，再快速向上退回到原点。快进和工进过程与钻孔过程一样。下面介绍加工结束后的退回控制过程。

1）、2）、3）与以上钻孔循环过程控制一样，不再叙述。

4）工退。攻螺纹结束，行程开关SQ3被压下时，输入继电器X13为ON，接通定时器T2线圈的逻辑回路，定时开始；同时，X13的常闭触点为OFF，切断输出继电器Y4的逻辑回路，Y4为OFF，负载接触器KM1线圈断电，主轴正转停止。

当T2的定时时间到，将接通输入继电器Y5线圈的逻辑回路，Y5为ON，并自锁，驱动负载接触器KM2线圈得电，电动机M1反转，同时电磁离合器YC得电，向上工退传动链接通，丝锥一边反转，一边在进给传动链带动下向上后退。

5）快退向上。当丝锥退出工件时，压下行程开关SQ2，输入继电器X12为ON，切断输出继电器Y5的逻辑回路，接触器KM2线圈断电，主电动机反转停止，工退也停止。同时，辅助继电器M7回路产生一个脉冲下降沿触发信号，触发M7产生一个周期的脉冲，使辅助继电器M8逻辑回路导通并自锁，定时器T3开始计时，实现暂停后退。

当T3的定时时间达到设定时间，其映像寄存器的值将置为ON，其常闭触点为ON，一方面接通输出继电器Y1线圈的逻辑回路，Y1为ON，驱动中间继电器KA2线圈得电，电动机M2反转；另一方面，Y1的常闭触点为OFF，将切断辅助继电器M8的逻辑回路，M8的常开触点将变为OFF，输出继电器Y3的逻辑回路为OFF，断开电磁离合器YC线圈电路，由M1到主轴的传动链断开，电动机M2反转，将带动丝锥快速向上退回。

当主轴快速向上退回到起点位置时，压下行程开关SQ1，输入继电器X11为ON，其取反触点为OFF，切断输出继电器Y1的逻辑回路，中间继电器KA2线圈断电。一次攻螺纹循环结束，重新安装工件，又可以自动完成下一个工件的螺纹孔加工。