汝曉艷 劉微

摘 要：本文分析T168鏜床的基本結(jié)構(gòu)和控制要求，對(duì)鏜床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，并進(jìn)行了運(yùn)行調(diào)試。經(jīng)過改造后提高了鏜床控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度，提高了機(jī)床工作的效率和可靠性。

關(guān)鍵詞：鏜床；接觸器；PLC；升級(jí)改造；運(yùn)行調(diào)試

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.122

機(jī)床數(shù)控化再制造可以充分利用原有資源，減少浪費(fèi)，綠色環(huán)保，并達(dá)到機(jī)床設(shè)備更新?lián)Q代和提高機(jī)床性能的目的，而資金投入要比從原材料起步進(jìn)行制造的新數(shù)控機(jī)床少得多，對(duì)環(huán)境污染也少得多。

由于鏜床的運(yùn)動(dòng)量大，控制邏輯復(fù)雜，聯(lián)鎖多，采用傳統(tǒng)的繼電器控制，需要的繼電器也會(huì)變多，接線也會(huì)更復(fù)雜，維修相對(duì)困難，費(fèi)時(shí)間又費(fèi)力氣，不但增加了維修費(fèi)用，還影響到了設(shè)備的成型效果。在此基礎(chǔ)上，采用PLC對(duì)其電氣控制的電路進(jìn)行改造。

1 T68鏜床的電氣拖動(dòng)要求及改造方案

（1）T68鏜床主電路分析。T68型臥式鏜床電機(jī)包括主驅(qū)動(dòng)電機(jī)和快速移動(dòng)電機(jī)兩個(gè)三相異步電機(jī)。熔斷器為整個(gè)電路起短路保護(hù)作用。主驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝設(shè)熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)，快速移動(dòng)電機(jī)為短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，因此不用裝熱繼電器。

（2）電氣拖動(dòng)要求。T68鏜床主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)為△―YY的雙速電動(dòng)機(jī)，它不但可以正向轉(zhuǎn)和反向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的高速和低速啟動(dòng)運(yùn)行，而且還能反向制動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)與機(jī)動(dòng)進(jìn)給之間有機(jī)電連鎖保護(hù)，快速移動(dòng)電可以正反向工作。

針對(duì)以上的運(yùn)動(dòng)對(duì)T68型臥式鏜床控制的提出以下要求。

1）為了更好的滿足每個(gè)工件的生產(chǎn)加工要求，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)和進(jìn)給轉(zhuǎn)動(dòng)都具備很大的速度調(diào)節(jié)空間。所以機(jī)床需要使用雙速度籠型異步電機(jī)當(dāng)作為主要拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并且使用機(jī)電聯(lián)合調(diào)節(jié)速度，這樣不僅使調(diào)速范圍擴(kuò)大了還把機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單化。

2）主軸轉(zhuǎn)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，并有高速和低速兩種工作模式。高速工作需要先用低速啟動(dòng)，要有必要電氣聯(lián)鎖。

3）進(jìn)給方向均能快速移動(dòng)，為了符合調(diào)整的需求，正反兩個(gè)方向都可以進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)和長(zhǎng)動(dòng)控制。并且還要有制動(dòng)，本機(jī)床使用電磁鐵進(jìn)行制動(dòng)。

（3）改造方案。分析T68鏜床各硬件部件的接線方式，鏜床各機(jī)械部件的工作方式和工作原理，對(duì)原機(jī)械動(dòng)作（接觸器、繼電器、按鈕等）進(jìn)行分析研究后，PLC升級(jí)改造的具體要求內(nèi)容：

1）原有鏜床的加工方法不變；

2）主電路不變，主軸的運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不變。保留了主電路的原有元件，不改變T68鏜床原有控制系統(tǒng)的電氣操作方法；

3）電氣控制系統(tǒng)的控制元件包括按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器和接觸器應(yīng)按照原電路工作，數(shù)量和作用與電路各元件相同，對(duì)于破損元件進(jìn)行更換，更換新型低壓電器元件替代陳舊元件；

4）主軸和進(jìn)給啟動(dòng)、制動(dòng)、高速、低速和變速?zèng)_擊操作方法不變；

5）繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器將用 PLC 的軟繼電器代替，PLC 外部 I/O 接線，輸入信號(hào)通過輸入繼電器采集指令電器的動(dòng)作，輸出信號(hào)通過輸出繼電器與外部執(zhí)行電器連接，PLC 的梯形圖是內(nèi)部程序，代替了原有的繼電器控制電路的功能。

2 電氣元件的型號(hào)選擇

（1）PLC選型。為了優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，原鏜床中的手動(dòng)控制系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，只更換元件而不進(jìn)行PLC控制。鏜床電氣控制系統(tǒng)的主電路基本保持不變，把觸電、開關(guān)與PLC的輸入繼電器端口連接，負(fù)載、線圈與PLC的輸出繼電器端口連接。由于系統(tǒng)要14個(gè)輸入點(diǎn)和7個(gè)輸出點(diǎn)，再由于三菱PLC在市場(chǎng)上應(yīng)用廣，價(jià)格也不貴，適合經(jīng)濟(jì)型改造，故而，決定選用三菱型號(hào)為FX2N-32MR的PLC進(jìn)行這次改造。

（2）其他元件選型。熔斷器選擇：熔斷器的極限通斷容量應(yīng)大于或等于最大的短路電流，且保護(hù)單臺(tái)電機(jī)是考慮到電機(jī)啟動(dòng)電流沖擊熔斷器額定電流應(yīng)大于或等于1.5～2.5倍，選擇RS3型。

低壓斷路器的選擇：斷路器的額定U和I應(yīng)大于或等于電路和設(shè)備的正常工作電壓以及電流，欠壓脫扣器的額定電壓等于電路的額定電壓。過電流跳閘的額定電流應(yīng)大于或等于電路最大負(fù)載電流，應(yīng)該選擇C65N/3P D32A型。

交流接觸器的選擇：接觸器的額定電壓應(yīng)該等于負(fù)載的額定電壓。額定電流應(yīng)該等于或略微大于額定電流的符合，選擇CJ20-16 380V。

熱繼電器選擇：熱繼電器設(shè)定電流一般情況下等于或大于電機(jī)的額定電流，則選擇熱繼電器型號(hào)為JR16-20/3設(shè)定電流10-16A。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（1）I/O地址分配及接線圖。將 T68 臥式鏜床的電氣控制原理圖中的按鈕、行程開關(guān)及交流接觸器、中間繼電器、速度繼電器等控制元器件轉(zhuǎn)換成 PLC 中對(duì)應(yīng)的輸入/輸出接口，編寫相應(yīng)的PLC 輸入點(diǎn)/ 輸出點(diǎn)（I/O）分配，繪制 I/O 接線圖。

（2）設(shè)計(jì)梯形圖。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電氣主接線、電氣控制線路以及所選擇的PLC，依據(jù)T68鏜床的電氣控制要求，對(duì)PLC進(jìn)行編程。PLC的編程語言有梯形圖語言、流程圖語言、助記符語言等。其中梯形圖語言比較形象，而且和電氣控制原理圖較為類似，所以在工程中用得較多，本文用梯形圖語言編程。

1）將多個(gè)線圈由同一觸點(diǎn)串并聯(lián)控制時(shí)，設(shè)計(jì)成由中間繼電器控制；

2）設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)以線圈為單位，根據(jù)原繼電器控制系統(tǒng)電路圖中各個(gè)線圈受到觸點(diǎn)和電路的控制，對(duì)應(yīng)畫出等效梯形圖；

3）原系統(tǒng)中應(yīng)用常閉觸點(diǎn)提供的輸入信號(hào)在PLC編程時(shí)，盡量采用常開觸點(diǎn)控制。必須用常閉觸點(diǎn)時(shí)，梯形圖中對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)為常開，常閉類型應(yīng)與繼電器電路相反；

4）外部聯(lián)鎖電路的設(shè)計(jì)，在梯形圖中除了設(shè)置對(duì)應(yīng)的軟件互鎖外，還應(yīng)在PLC外部設(shè)置硬件互鎖電路。

4 結(jié)論

對(duì)T68鏜床進(jìn)行升級(jí)改造后，經(jīng)過運(yùn)行和調(diào)試后，其控制系統(tǒng)減少了硬件電路的接線，大大縮短了設(shè)計(jì)制造周期，且價(jià)格低廉，同時(shí)穩(wěn)定性能要好，提高了工作效率。

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作者簡(jiǎn)介：汝曉艷（1980-），女，安徽人，碩士研究生，副教授，研究方向：電氣控制方向。