图1PLC 接线图
1引言
挖掘机是一种广泛使用的大型工程机械，工作时，先启动蜂鸣器，让工作人员离开生产现场；再起动冷却泵电机，对液压电机和钻头电机进行冷却；待冷却泵稳定工作后，起动液压泵电机，再起动钻头电机开始工作.停机顺序与起动顺序正好相反.以前大部分挖掘机采用传统的继电器2接触器控制系统.这种系统的主要缺点是接线复杂、
维修困难，控制触点易烧坏，以及可靠性和抗干扰性较差.可编程逻辑控制器（PLC ）作为新一代的工业控制装置，由于其具有体积小、
安装方便、编程简单、易于使用和修改等特点而获得广泛应用.用PLC 改造挖掘机电气控制系统，取得较理想的效果.2基于PLC 的挖掘机电气控制系统设计
2.1
主电路设计与控制要求
钻头电机功率较大，采用Y-△起动方式由KM 4、
KM 5、KM 6控制：冷却泵电机和液压泵电机功率较小，直接起动即可，分别由KM 2、KM 3控制.接触器KM O 作急停用：当系统出现紧急情况时，断开KM O ，即断开三台电机的电源，同时接触器KM l 控制蜂鸣器HAl 的鸣叫.FRl ～FR3为热继电器，用于对电机进行过载保护：FR4为采用温度传感器，用于准确测量钻头电机的工作温度，当温度超过设定值时，控制HAl 进行声光报警.
根据工艺要求，PLC 控制系统首先必须保证三台电机按指定的顺序起动和停止：其次，系统必须有自动和手动两种工作方式.正常工作时各电机连续自动运转，系统调试与维修时采用手动工作方式.此外，系统还应设置互锁、短路和过载保护.当液压泵电机和冷却泵电机中有一台过载时，系统必须停止工作：钻头电机过载时，只停止其本身的工作，不影响其他电机的工作.当钻头电机超过设定温度时，必须停止运行.系统还应设有急停开关以及必要的抗干扰措施，以确保挖掘机安全可靠地工作.
2.2PLC 控制系统设计
2.2.1
硬件设计
根据上述控制要求，系统实际输入点数为12点，输出点数为8点：考虑到今后扩展和维护的需要，选用三菱公司FX2N 一32M R 可编程控制器.FX2N 系列PLC 编程软元件一览表见日本三菱公司FX 系列编程手册.PLC 的硬件连接线如图1所示，图中SA 为手动／自动
Vol.25No.10
Oct.2009
第25卷第10期2009年10月赤峰学院学报（自然科学版）Journal of Chifeng University （Natural Science Edition ）PLC 在挖掘机电气控制系统中的应用
李增军
（通辽市技工学校，内蒙古
通辽０２８０２１）
摘要：挖掘机是一种广泛使用的大型工程机械，它主要由电气控制系统、液压系统、冷却系统、钻臂、行走机构、扒杂运输机构等组成．挖掘机主要工作的部件是钻头、冷却系统和液压系统，因此控制它们的电气控制系统便成为了问题的关键．挖掘机的电气控制系统主要控制钻头电机、
冷却泵电机、液压泵电机按事先设定的顺序起停，按设定的时间运转，同时当系统温度超过设定值时产生报警．针对挖掘机的工作特点，提出了一种用ＦＸ２Ｎ系列ＰＬＣ改进其电气控制系统的方法．分析了电气系统的控制要求，给出了系统的硬件、软件设计方法．
关键词：挖掘机；电气控制；硬件设计：系统程序中图分类号：TP3
文献标识码：A
文章编号：1673-260X （2009）10-0122-02
输入设备端口号输出设备端口号手动／自动SA XO 急停控制YO 急停SBl Xl 蜂鸣器控制Y1蜂鸣器控制SB2X2冷却泵电机控制Y2冷却泵启动SB3X3
液压泵电机控制
Y3
冷却泵停止SB4X4钻头电机控制Y4液压泵启动SB5X5钻头电机启动
Y6
液压泵停止SB6X6钻头电机三角运行Y5钻头启动SB7X7闪烁报警
Y7
钻头停止SB8钻头过载FR1
X10X11
122--
图3自动控制程序梯形图
工作方式的转换开关，
SBl 为紧急停止按钮；KM 4和KM 6同时得电时，钻头电机Y 型起动；KM 4和KM 5同时得电时，钻头电机△型运行.
因此，KM 5与KM 6的线圈必须由软件实现互锁，以确保不同时得电.由于系统的输出控制设备主要为交流感性负载，为保证挖掘机可靠地工作，在交流接触器KM O ～KM 6的两端各并接了一个CR 浪涌吸收器.浪涌吸收器的C 、R 值分别为0.47uF,47欧姆，连接时C,R 愈靠近交流接触器，抗干扰效果愈好.2.2.2
程序设计
挖掘机PLC 控制系统程序结构如图2示.图中手动程序设计较简单.本文重点介绍自动程序的设计方法,自动程序梯形图如图3所示.
由图3知，X2按钮首先启动蜂鸣器，同时使辅助继电器M O 线圈得电，
此时才能起动其他电机.图中将Y2线圈的常开触点串联在Y3线圈的控制回路中，
Y3线圈的常开触点串联在Y4线圈的控制回路中(这就是所谓启动优先控制方法).制程序.程序的模拟调试完成后，就可以进行联机调试.本系统调试时应将手动操作与自动控制独立分开.手动操作时先在低压下进行，检查各电机的运转方向是否正确，蜂鸣器、报警器是否能正常工作.待各部分调试成功后，再转入自动控制方式，最后连接整个系统试运行.由于PLC 可灵活、方便地通过编程来改变控制过程，使调试变得较为简单.本系统性能可靠、自动化程度高，完全能满足生产工艺要求，大大提高了生产效率.这样设计的目的是为了保证电机起动顺序为：冷却泵电机一液压泵电机一钻头电机，同时前级电机停止，后级电机立即停止，而钻头电机停止不影响其他电机的工作.当冷却泵和液压泵电机均起动后，才允许钻头电机起动.钻头电机起动时，Y4、Y6线圈得电，钻头电机Y 型起动：8s 后，Y6线圈断开，Y5线圈得电，电机转为△型运行.当钻头电机工作温度超过设定值时，
X14常闭触点断开，Y7(控制HA2报警器)进行闪烁报警，同时将钻头电机控制回路(线圈Y4的控制回路)断开.
3系统调试与运行
将编制好的程序输入到PLC ，先进行模拟调试，然后再进行系统调试.在模拟调试时，实际的输入元件和输出元件一般都不接，通常用小的扳动开关来模拟输入，而输出可以通过输出端发光二极管来判断，反馈信号如过载、超温信号等可由扳动开关模拟.模拟调试要检查程序是否完全符合预定要求，所以必须考虑各种可能的情况，要对控制系统的工艺流程进行测试，发现问题及时修正.——————————————————
—参考文献：
〔1〕廖常初．PLC 编程及应用[M]．北京．机械工程出版社，
2002．
〔2〕刘美俊．PLC 在全自动液压压砖机中的应用[J]．电气传动
自动化，2001(6)：13～16．
〔3〕日本三菱公司．FX 系列编程手册(合并版)[G]．1997．〔4〕宋伯生．PLC 编程理论·算法及技巧[M]．北京：机械工业
出版社，2005．
〔5〕日本三菱公司．MEI ．,SEC —FX2系列使用手册[G]．1997．〔6〕高相铭．大型电动机综合保护系统研究[J]．北京：清华大
学学报，2006(3)：28-31．
〔7〕周万珍，高鸿斌．PLC 分析与设计应用[M]．北京：电子工
业出版社，2004
．
图2PLC 程序结构图
123--。