劉嫻芳

摘 要：T68臥式鏜床是最常見的零部件生產(chǎn)及加工設(shè)備，也是一些中高職學(xué)校的教學(xué)設(shè)備。本文根據(jù)T68臥式鏜床的控制原理圖，采用PLC技術(shù)改造其電氣控制系統(tǒng)，這樣就可以減輕學(xué)生的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高學(xué)生的實(shí)際操作技能，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣及檢測(cè)線路的信心，使功能調(diào)試成功率提高。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 改造 T68臥式鏜床 電氣控制系統(tǒng)

一、T68臥式鏜床的運(yùn)動(dòng)形式

T68臥式鏜床的運(yùn)動(dòng)形式主要有以下幾種，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.主運(yùn)動(dòng)

鏜桿（主軸）旋轉(zhuǎn)或平旋盤（花盤）旋轉(zhuǎn)。

2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

主軸軸向（進(jìn)、出）移動(dòng)、主軸箱（鏜頭架）的垂直（上、下）移動(dòng)、花盤刀具溜板的徑向移動(dòng)、工作臺(tái)的縱向（前、后）和橫向（左、右）移動(dòng)。

3.輔助運(yùn)動(dòng)

輔助運(yùn)動(dòng)有工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、后主柱的水平移動(dòng)和尾架的垂直移動(dòng)。主體運(yùn)動(dòng)和各種常速進(jìn)給由主軸電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)，各部分的快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由快速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)。

圖1 T68臥式鏜床結(jié)構(gòu)示意圖

二、T68臥式鏜床電氣控制線路的控制原理圖及其控制原理

T68臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)采用繼電器-接觸器控制，其工作原理圖如圖2所示。

圖2 T68臥式鏜床電氣控制原理圖

1.M1點(diǎn)動(dòng)控制

（1）M1正向點(diǎn)動(dòng)控制。按下SB3→KM1線圈通電吸合（其常開觸點(diǎn)閉合）→使KM6線圈通電吸合→三相電源經(jīng)KM1主觸點(diǎn)、電阻R和KM6主觸點(diǎn)將M1Δ接→接通M1低速下正轉(zhuǎn)。松開SB3，M1斷電停止。

（2）M1反向點(diǎn)動(dòng)控制過(guò)程與正向點(diǎn)動(dòng)相似，由按鈕SB4、接觸器KM2、KM6實(shí)現(xiàn)。

2.M1正、反向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，低速/高速控制

（1）M1正向低速旋轉(zhuǎn)控制。SQ觸點(diǎn)斷開，主軸變速所用的SQ3和進(jìn)給變速所用的SQ1均閉合。按下SB1→KA1線圈通電吸合（其常開觸點(diǎn)閉合）→KM3線圈通電吸合（其主觸點(diǎn)閉合）→電阻R短接；同時(shí)KM3常開觸點(diǎn)閉合→KM1線圈通電吸合（KM1常開觸點(diǎn)閉合）→KM6線圈通電吸合。由于KM1、KM3、KM6的主觸點(diǎn)均閉合，使M1在全電壓、定子繞組?形聯(lián)結(jié)下直接啟動(dòng)，低速運(yùn)行。

（2）M1正向高速旋轉(zhuǎn)控制。SQ、SQ3、SQ1均處于閉合狀態(tài)。按下SB1后，一方面KA1、KM3、KM1、KM6的線圈相繼通電吸合→使M1在低速下直接啟動(dòng)；另一方面因SQ閉合→使KT線圈通電吸合，KT延時(shí)（2秒）斷開→導(dǎo)致KM6線圈斷電→M1脫離三相電源；而KT延時(shí)閉合使接觸器KM7與KM8兩個(gè)線圈同時(shí)通電吸合→使其主觸點(diǎn)同時(shí)閉合，將M1接成雙星形（YY）→重新接到三相電源→故從低速啟動(dòng)切換為高速旋轉(zhuǎn)。

（3）M1反向低速/高速的啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程與正向啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程相似，只是反向啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)用SB4、KA2、KM3、KM2、KM6、KM7、KM8、KT而已。

3.M1反接制動(dòng)的控制

（1）M1正轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)。設(shè)M1為低速正轉(zhuǎn)，則KS正轉(zhuǎn)，KA1、KM1、KM3、KM6線圈通電吸合，KS的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS-1閉合。按下SB6→其常閉觸點(diǎn)先斷開→使KA1、KM3線圈斷電→使KM1線圈斷電→KM1的主觸點(diǎn)斷開→M1脫離三相電源；KM1斷開→使KM6斷電；SB6常開觸點(diǎn)隨后閉合→使KM6重新吸合→M1由于慣性轉(zhuǎn)速還很高，KS-1仍閉合→故使KM2線圈通電吸合并自鎖→KM2的主觸點(diǎn)閉合→使三相電源反接后經(jīng)電阻R與KM6的主觸點(diǎn)接到M1→進(jìn)行反接制動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，KS正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS-1斷開，KM2線圈斷電，反接制動(dòng)完畢。

（2）M1反轉(zhuǎn)時(shí)的反接制動(dòng)。反轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)過(guò)程與正轉(zhuǎn)制動(dòng)過(guò)程相似，只是所用的是KM1、KM6、KS的反轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS-2。

（3）M1高速正轉(zhuǎn)時(shí)反接制動(dòng)所用的是KM2、KM6、KS的正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS-1；M1高速反轉(zhuǎn)時(shí)反接制動(dòng)所用的是KM1、KM6、KS的反轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)KS-2。

4.主軸或進(jìn)給變速時(shí)主電動(dòng)機(jī)的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)控制

主軸或進(jìn)給變速既可在停車時(shí)進(jìn)行，也可在鏜床運(yùn)行中變速。為使變速齒輪更好地嚙合，我們可接通主電動(dòng)機(jī)的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)控制電路。

當(dāng)主軸變速時(shí)，將變速孔盤拉出→行程開關(guān)SQ3常開觸點(diǎn)斷開→KM3線圈斷電→主電路中接入電阻R→KM3輔助常開觸點(diǎn)斷開→使KM1線圈斷電→主電動(dòng)機(jī)脫離三相電源。所以，該機(jī)床可以在運(yùn)行中變速，主電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)停止。旋轉(zhuǎn)變速孔盤，選好所需的轉(zhuǎn)速后，將孔盤推入。在此過(guò)程中，若滑移齒輪的齒和固定齒輪的齒發(fā)生頂撞時(shí)，則孔盤不能推回原位，行程開關(guān)SQ3、SQ4的常閉觸點(diǎn)閉合→KM1、KM6線圈通電吸合→主電動(dòng)機(jī)經(jīng)電阻R在低速下正向啟動(dòng)，接通瞬時(shí)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)電路。主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一轉(zhuǎn)速時(shí)→速度繼電器KS正轉(zhuǎn)常閉觸點(diǎn)KS-1斷開→KM1線圈斷電，而KS正轉(zhuǎn)常開觸點(diǎn)閉合→使KM2線圈通電吸合→主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速降到KS的復(fù)位轉(zhuǎn)速后，則KS常閉觸點(diǎn)KS-1又閉合，常開觸點(diǎn)KS-1又?jǐn)嚅_，重復(fù)上述過(guò)程。

這種間歇的啟動(dòng)、制動(dòng)，使主電動(dòng)機(jī)緩慢旋轉(zhuǎn)，以利于齒輪的嚙合。若孔盤退回原位，則SQ3、SQ4的常閉觸點(diǎn)斷開→切斷緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)電路。SQ3的常開觸點(diǎn)閉合→使KM3線圈通電吸合→其常開觸點(diǎn)閉合，又使KM1線圈通電吸合→主電動(dòng)機(jī)在新的轉(zhuǎn)速下重新啟動(dòng)。

進(jìn)給變速時(shí)的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)控制過(guò)程與主軸變速相同，只是使用不同的行程開關(guān)SQ1、SQ2。

5.主軸箱、工作臺(tái)或主軸的快速移動(dòng)

該機(jī)床各部件的快速移動(dòng)，由快速手柄操縱快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)完成。當(dāng)快速手柄扳向正向快速位置時(shí)→行程開關(guān)SQ7被壓動(dòng)→KM4線圈通電吸合→快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)。同理，當(dāng)快速手柄扳向反向快速位置時(shí)，行程開關(guān)SQ8被壓動(dòng)，KM5線圈通電吸合，M2反轉(zhuǎn)。endprint

6.主軸進(jìn)刀與工作臺(tái)聯(lián)鎖

為防止鏜床或刀具的損壞，主軸箱和工作臺(tái)的機(jī)動(dòng)進(jìn)給，在控制電路中必須互相聯(lián)鎖，不能同時(shí)接通。主軸進(jìn)刀與開作臺(tái)聯(lián)鎖是由行程開關(guān)SQ5、SQ6實(shí)現(xiàn)的。若同時(shí)有兩種進(jìn)給時(shí)，SQ5、SQ6均被壓動(dòng)，切斷控制電路的電源，避免機(jī)床或刀具的損壞。

三、T68型臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)存在的不足

一是在繼電器全部運(yùn)行的情況下，繼電器產(chǎn)生大量熱能及噪聲污染，消耗大量的無(wú)功電能，經(jīng)濟(jì)效益較低。

二是使用繼電器控制必須人工接線，所有線路和元器件的安裝較復(fù)雜，有時(shí)需根據(jù)需要改裝，這就導(dǎo)致每次都要改裝接線圖和重新給各元器件排位，因此耗材耗力。

三是在接線過(guò)程中，繼電器、接觸器不但容易磨損或損壞，而且易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)酆冈谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起火災(zāi)和人身傷亡事故，存在嚴(yán)重的安全隱患。

四是用繼電器、接觸器控制，運(yùn)行可靠性差，容易出故障，而且故障排除困難，生產(chǎn)效率低。

五是學(xué)生在技能訓(xùn)練時(shí)，出錯(cuò)較多，調(diào)試周期長(zhǎng)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣降低，診斷及排除故障信心不足，教學(xué)效果較差。

四、T68臥式鏜床的電氣控制線路的PLC改造

1.改造思路

筆者理清繼電器電路與梯形圖對(duì)應(yīng)關(guān)系，將PLC想象成一個(gè)繼電器控制系統(tǒng)的控制箱，發(fā)現(xiàn)PLC的外部接線圖則是一個(gè)控制箱的外部接線，PLC的梯形圖是這個(gè)控制箱內(nèi)部的線路圖，梯形圖中的輸入繼電器與輸出繼電器是在這個(gè)控制箱與外部世界的“中間繼電器”，梯形圖中的輸入繼電器的觸點(diǎn)想象成對(duì)應(yīng)的外部電器的觸點(diǎn)，將輸出繼電器的線圈想象成外部負(fù)載的線圈。

2.硬件設(shè)計(jì)

（1）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估算與選擇。I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入15點(diǎn)，輸出8點(diǎn)，選用FX2N-32MR，輸入輸出總點(diǎn)數(shù)為32，可以滿足I/O點(diǎn)數(shù)要求。

（2）存儲(chǔ)器容量的估算與選擇。存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，該程序大約100步，所以選用FX2N-32MR程序容量足夠，即使在以后的改造過(guò)程中也還有足夠的空間。

（3）控制功能的選擇。包括選擇運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。

（4）機(jī)型的選擇。根據(jù)PLC的類型、輸入/輸出模塊、供電電源、經(jīng)濟(jì)性、應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性及投入產(chǎn)出比等因素，選擇三菱FX2N-32MR型號(hào)。

3.PLC編程思路

（1）T68臥式鏜床電氣控制電路PLC改造的“I/O分配表”。我們將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I/O分配表，見表1。

表1 T68臥式鏜床的I/O分配表

（2）T68臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的PLC梯形圖及其指令語(yǔ)句，如圖3所示。

梯形圖 指令語(yǔ)句

梯形圖 指令語(yǔ)句

圖3

（3）T68臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖。我們先將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I/O接線圖，如圖4所示。

圖4 T68臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造的I/O接線圖

4.觸摸屏人機(jī)界面控制思路

設(shè)備需要的操作控制，目前比較先進(jìn)的是使用觸摸屏——“人機(jī)對(duì)話”的控制方式。傳統(tǒng)的輸入控制采用按鈕、開關(guān)等操作元件及狀態(tài)監(jiān)測(cè)的指示燈、儀表燈等顯示元件，其控制方式雖然比較簡(jiǎn)單，但是需要較大的操作面板，而且接線復(fù)雜煩瑣易錯(cuò)漏，也不美觀。采用觸摸屏——“人機(jī)對(duì)話”的控制方式，學(xué)生可以自由地組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來(lái)處理并監(jiān)控設(shè)備，學(xué)生容易接受和實(shí)際操作方便。同時(shí)，它還使機(jī)器配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，可以減少PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。小型的PLC也易滿足需要，不但提高了控制性能及減少操作面板，而且提高了設(shè)備的附加價(jià)值。觸摸屏人機(jī)界面由觸控面板、液晶顯示面板及主控機(jī)板三部分組成，實(shí)際操作面板如圖5所示。

圖5 T68臥式鏜床觸摸屏實(shí)際控制面板

T68鏜床電氣控制線路的PLC改造，不但使控制性能穩(wěn)定可靠、接線少，減少了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩，而且編程容易、使用方便，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和集散系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)，并能根據(jù)要求隨時(shí)改變“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣的隨意改變，使調(diào)試周期短，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

（作者單位：廣州市輕工高級(jí)技工學(xué)校）endprint

6.主軸進(jìn)刀與工作臺(tái)聯(lián)鎖

為防止鏜床或刀具的損壞，主軸箱和工作臺(tái)的機(jī)動(dòng)進(jìn)給，在控制電路中必須互相聯(lián)鎖，不能同時(shí)接通。主軸進(jìn)刀與開作臺(tái)聯(lián)鎖是由行程開關(guān)SQ5、SQ6實(shí)現(xiàn)的。若同時(shí)有兩種進(jìn)給時(shí)，SQ5、SQ6均被壓動(dòng)，切斷控制電路的電源，避免機(jī)床或刀具的損壞。

三、T68型臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)存在的不足

一是在繼電器全部運(yùn)行的情況下，繼電器產(chǎn)生大量熱能及噪聲污染，消耗大量的無(wú)功電能，經(jīng)濟(jì)效益較低。

二是使用繼電器控制必須人工接線，所有線路和元器件的安裝較復(fù)雜，有時(shí)需根據(jù)需要改裝，這就導(dǎo)致每次都要改裝接線圖和重新給各元器件排位，因此耗材耗力。

三是在接線過(guò)程中，繼電器、接觸器不但容易磨損或損壞，而且易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)酆冈谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起火災(zāi)和人身傷亡事故，存在嚴(yán)重的安全隱患。

四是用繼電器、接觸器控制，運(yùn)行可靠性差，容易出故障，而且故障排除困難，生產(chǎn)效率低。

五是學(xué)生在技能訓(xùn)練時(shí)，出錯(cuò)較多，調(diào)試周期長(zhǎng)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣降低，診斷及排除故障信心不足，教學(xué)效果較差。

四、T68臥式鏜床的電氣控制線路的PLC改造

1.改造思路

筆者理清繼電器電路與梯形圖對(duì)應(yīng)關(guān)系，將PLC想象成一個(gè)繼電器控制系統(tǒng)的控制箱，發(fā)現(xiàn)PLC的外部接線圖則是一個(gè)控制箱的外部接線，PLC的梯形圖是這個(gè)控制箱內(nèi)部的線路圖，梯形圖中的輸入繼電器與輸出繼電器是在這個(gè)控制箱與外部世界的“中間繼電器”，梯形圖中的輸入繼電器的觸點(diǎn)想象成對(duì)應(yīng)的外部電器的觸點(diǎn)，將輸出繼電器的線圈想象成外部負(fù)載的線圈。

2.硬件設(shè)計(jì)

（1）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估算與選擇。I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入15點(diǎn)，輸出8點(diǎn)，選用FX2N-32MR，輸入輸出總點(diǎn)數(shù)為32，可以滿足I/O點(diǎn)數(shù)要求。

（2）存儲(chǔ)器容量的估算與選擇。存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，該程序大約100步，所以選用FX2N-32MR程序容量足夠，即使在以后的改造過(guò)程中也還有足夠的空間。

（3）控制功能的選擇。包括選擇運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。

（4）機(jī)型的選擇。根據(jù)PLC的類型、輸入/輸出模塊、供電電源、經(jīng)濟(jì)性、應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性及投入產(chǎn)出比等因素，選擇三菱FX2N-32MR型號(hào)。

3.PLC編程思路

（1）T68臥式鏜床電氣控制電路PLC改造的“I/O分配表”。我們將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I/O分配表，見表1。

表1 T68臥式鏜床的I/O分配表

（2）T68臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的PLC梯形圖及其指令語(yǔ)句，如圖3所示。

梯形圖 指令語(yǔ)句

梯形圖 指令語(yǔ)句

圖3

（3）T68臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖。我們先將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I/O接線圖，如圖4所示。

圖4 T68臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造的I/O接線圖

4.觸摸屏人機(jī)界面控制思路

設(shè)備需要的操作控制，目前比較先進(jìn)的是使用觸摸屏——“人機(jī)對(duì)話”的控制方式。傳統(tǒng)的輸入控制采用按鈕、開關(guān)等操作元件及狀態(tài)監(jiān)測(cè)的指示燈、儀表燈等顯示元件，其控制方式雖然比較簡(jiǎn)單，但是需要較大的操作面板，而且接線復(fù)雜煩瑣易錯(cuò)漏，也不美觀。采用觸摸屏——“人機(jī)對(duì)話”的控制方式，學(xué)生可以自由地組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來(lái)處理并監(jiān)控設(shè)備，學(xué)生容易接受和實(shí)際操作方便。同時(shí)，它還使機(jī)器配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，可以減少PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。小型的PLC也易滿足需要，不但提高了控制性能及減少操作面板，而且提高了設(shè)備的附加價(jià)值。觸摸屏人機(jī)界面由觸控面板、液晶顯示面板及主控機(jī)板三部分組成，實(shí)際操作面板如圖5所示。

圖5 T68臥式鏜床觸摸屏實(shí)際控制面板

T68鏜床電氣控制線路的PLC改造，不但使控制性能穩(wěn)定可靠、接線少，減少了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩，而且編程容易、使用方便，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和集散系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)，并能根據(jù)要求隨時(shí)改變“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣的隨意改變，使調(diào)試周期短，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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6.主軸進(jìn)刀與工作臺(tái)聯(lián)鎖

為防止鏜床或刀具的損壞，主軸箱和工作臺(tái)的機(jī)動(dòng)進(jìn)給，在控制電路中必須互相聯(lián)鎖，不能同時(shí)接通。主軸進(jìn)刀與開作臺(tái)聯(lián)鎖是由行程開關(guān)SQ5、SQ6實(shí)現(xiàn)的。若同時(shí)有兩種進(jìn)給時(shí)，SQ5、SQ6均被壓動(dòng)，切斷控制電路的電源，避免機(jī)床或刀具的損壞。

三、T68型臥式鏜床的電氣控制系統(tǒng)存在的不足

一是在繼電器全部運(yùn)行的情況下，繼電器產(chǎn)生大量熱能及噪聲污染，消耗大量的無(wú)功電能，經(jīng)濟(jì)效益較低。

二是使用繼電器控制必須人工接線，所有線路和元器件的安裝較復(fù)雜，有時(shí)需根據(jù)需要改裝，這就導(dǎo)致每次都要改裝接線圖和重新給各元器件排位，因此耗材耗力。

三是在接線過(guò)程中，繼電器、接觸器不但容易磨損或損壞，而且易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)酆冈谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起火災(zāi)和人身傷亡事故，存在嚴(yán)重的安全隱患。

四是用繼電器、接觸器控制，運(yùn)行可靠性差，容易出故障，而且故障排除困難，生產(chǎn)效率低。

五是學(xué)生在技能訓(xùn)練時(shí)，出錯(cuò)較多，調(diào)試周期長(zhǎng)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣降低，診斷及排除故障信心不足，教學(xué)效果較差。

四、T68臥式鏜床的電氣控制線路的PLC改造

1.改造思路

筆者理清繼電器電路與梯形圖對(duì)應(yīng)關(guān)系，將PLC想象成一個(gè)繼電器控制系統(tǒng)的控制箱，發(fā)現(xiàn)PLC的外部接線圖則是一個(gè)控制箱的外部接線，PLC的梯形圖是這個(gè)控制箱內(nèi)部的線路圖，梯形圖中的輸入繼電器與輸出繼電器是在這個(gè)控制箱與外部世界的“中間繼電器”，梯形圖中的輸入繼電器的觸點(diǎn)想象成對(duì)應(yīng)的外部電器的觸點(diǎn)，將輸出繼電器的線圈想象成外部負(fù)載的線圈。

2.硬件設(shè)計(jì)

（1）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估算與選擇。I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。根據(jù)本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入15點(diǎn)，輸出8點(diǎn)，選用FX2N-32MR，輸入輸出總點(diǎn)數(shù)為32，可以滿足I/O點(diǎn)數(shù)要求。

（2）存儲(chǔ)器容量的估算與選擇。存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，該程序大約100步，所以選用FX2N-32MR程序容量足夠，即使在以后的改造過(guò)程中也還有足夠的空間。

（3）控制功能的選擇。包括選擇運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。

（4）機(jī)型的選擇。根據(jù)PLC的類型、輸入/輸出模塊、供電電源、經(jīng)濟(jì)性、應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性及投入產(chǎn)出比等因素，選擇三菱FX2N-32MR型號(hào)。

3.PLC編程思路

（1）T68臥式鏜床電氣控制電路PLC改造的“I/O分配表”。我們將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I/O分配表，見表1。

表1 T68臥式鏜床的I/O分配表

（2）T68臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的PLC梯形圖及其指令語(yǔ)句，如圖3所示。

梯形圖 指令語(yǔ)句

梯形圖 指令語(yǔ)句

圖3

（3）T68臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖。我們先將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I/O接線圖，如圖4所示。

圖4 T68臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的PLC改造的I/O接線圖

4.觸摸屏人機(jī)界面控制思路

設(shè)備需要的操作控制，目前比較先進(jìn)的是使用觸摸屏——“人機(jī)對(duì)話”的控制方式。傳統(tǒng)的輸入控制采用按鈕、開關(guān)等操作元件及狀態(tài)監(jiān)測(cè)的指示燈、儀表燈等顯示元件，其控制方式雖然比較簡(jiǎn)單，但是需要較大的操作面板，而且接線復(fù)雜煩瑣易錯(cuò)漏，也不美觀。采用觸摸屏——“人機(jī)對(duì)話”的控制方式，學(xué)生可以自由地組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來(lái)處理并監(jiān)控設(shè)備，學(xué)生容易接受和實(shí)際操作方便。同時(shí)，它還使機(jī)器配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，可以減少PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。小型的PLC也易滿足需要，不但提高了控制性能及減少操作面板，而且提高了設(shè)備的附加價(jià)值。觸摸屏人機(jī)界面由觸控面板、液晶顯示面板及主控機(jī)板三部分組成，實(shí)際操作面板如圖5所示。

圖5 T68臥式鏜床觸摸屏實(shí)際控制面板

T68鏜床電氣控制線路的PLC改造，不但使控制性能穩(wěn)定可靠、接線少，減少了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩，而且編程容易、使用方便，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和集散系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)，并能根據(jù)要求隨時(shí)改變“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣的隨意改變，使調(diào)試周期短，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

（作者單位：廣州市輕工高級(jí)技工學(xué)校）endprint