孫小春

( 楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

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T68鏜床的PLC改造

孫小春

( 楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

摘要：介紹了利用三菱FX1S系列PLC對(duì)T68 鏜床的改造， 闡述了系統(tǒng)的改造方案，同時(shí)配合T68 鏜床的工作要求和特點(diǎn)，確定了 PLC 的輸入輸出分配，改進(jìn)了原有繼電器控制電路的缺陷，設(shè)計(jì)出梯形圖并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

關(guān)鍵詞：PLC； 鏜床； 梯形圖

0引言

鏜床是冷加工中使用比較普遍的設(shè)備，主要用于孔的精加工，通常有臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、金剛鏜床等類型。其中以臥式鏜床的使用比較普遍，它可以進(jìn)行的操作有鉆孔、鉸孔、鏜孔、加工端面等。在加工過程中，常將工件固定在工作臺(tái)上，由鏜桿或壓平旋盤上固定的刀具進(jìn)行相關(guān)加工。目前，部分企業(yè)及高校仍在使用傳統(tǒng)機(jī)床，這些機(jī)床經(jīng)歷了比較長(zhǎng)的時(shí)間，雖然它能在一定范圍內(nèi)可以滿足單機(jī)或者自動(dòng)生產(chǎn)線的操作需求，但由于它的電氣控制系統(tǒng)是以繼電器、接觸器等的硬件設(shè)備連接為基礎(chǔ)的[1]，中間環(huán)節(jié)比較多，線路復(fù)雜；電器元件及強(qiáng)電線路電纜線嚴(yán)重老化、故障頻繁；操作人員維修任務(wù)較大，直接影響了加工產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。另外此機(jī)床一直無數(shù)顯裝置，現(xiàn)在試制件品種多，且工藝都是帶孔系有位移要求，無法滿足試制件及工件加工工藝要求；而且機(jī)床潤(rùn)滑為手動(dòng)潤(rùn)滑，經(jīng)常存在潤(rùn)滑不到位現(xiàn)象。本文將采用PLC對(duì)T68進(jìn)行技術(shù)改造。

1T68主電路和控制要求分析

圖1中M1為主軸與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，M2為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)。其中M1為一臺(tái)4/2極的雙速電動(dòng)機(jī)，繞組接法為△/YY。電動(dòng)機(jī)M1由5只接觸器控制，其中KM1、KM2為電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)接觸器，KM3、KM4、KM5接觸器控制低速、高速變換。設(shè)有短路保護(hù)和過載保護(hù)。電動(dòng)機(jī)M2由接觸器KM6、KM7實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，設(shè)有短路保護(hù)，因快速移動(dòng)為點(diǎn)動(dòng)控制，所以M2為短時(shí)運(yùn)行，無須過載保護(hù)。主電機(jī)M停止時(shí)，由KM8控制的直流電壓進(jìn)行能耗制動(dòng)。

(1) 主運(yùn)動(dòng)。主軸的旋轉(zhuǎn)與平旋盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主軸電動(dòng)機(jī)為M1,M1采用雙速電動(dòng)機(jī)，由三個(gè)接觸器KM3、KM4和KM5作定子繞組三角形和雙星形的變換，得到主電動(dòng)機(jī)M1的低速和高速。當(dāng)KM3接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)接成“三角形”連接，低速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)KM4 和KM5同時(shí)接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)接成“雙星形”，磁極對(duì)數(shù)減半，高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)須經(jīng)兩級(jí)加速，即主軸電動(dòng)機(jī)M1在低速狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)充足后(PLC控制中有延時(shí))，才能接通KM4和KM5變換至高速運(yùn)行。

M1電動(dòng)機(jī)通過變速箱等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為主軸及花盤提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。

(2) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主軸在主軸箱中的進(jìn)出進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；平旋盤上刀具的徑向進(jìn)給；主軸箱的升降或者垂直進(jìn)給；工作臺(tái)的橫向、縱向進(jìn)給。這些進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都可以進(jìn)行手動(dòng)或者機(jī)動(dòng)控制。主軸箱、工作臺(tái)或主軸的快速移動(dòng)由電動(dòng)機(jī)M2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

(3)主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)變速控制。通過變速操縱盤改變傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比來實(shí)現(xiàn)的。電氣上要求電動(dòng)機(jī)先制動(dòng)，然后在低速狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)機(jī)械換檔，接著再起動(dòng)。運(yùn)行中變速是指機(jī)床拖動(dòng)系統(tǒng)正在運(yùn)行中，拉出主軸或進(jìn)給變速手柄進(jìn)行變速，此時(shí)先進(jìn)行制動(dòng)，然后進(jìn)行連續(xù)低速?zèng)_動(dòng)。這樣有利齒輪嚙合，待變速完成，將變速手柄推回后又能使主電動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并使主軸或進(jìn)給在新的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1　T68鏜床主電路

2確定PLC改造方案

保持原鏜床的工藝加工方法不變，在保證主電路實(shí)現(xiàn)功能不變的基礎(chǔ)上，不改變?cè)刂葡到y(tǒng)電氣操作方法。對(duì)機(jī)床控制方式采用PLC可編程控制器，重新設(shè)計(jì)梯形圖，重新配盤；電氣控制系統(tǒng)控制元件包括按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器、接觸器，其作用與原電氣線路相同[2]；同時(shí)，主軸和進(jìn)給起動(dòng)、制動(dòng)、低速、高速和變速?zèng)_動(dòng)的操作方法不變，將改造原繼電器控制中的硬件接線，改為PLC編程實(shí)現(xiàn)。

對(duì)T68(X、Y兩個(gè)方向)補(bǔ)充加裝球柵尺及數(shù)顯裝置；重新設(shè)計(jì)安裝自動(dòng)潤(rùn)滑裝置。

3利用PLC 對(duì) T68 鏜床的改造

PLC選用三菱FX1S-30MR-001型、16點(diǎn)輸入/14點(diǎn)輸出[3～4]。

3.1I/O點(diǎn)分配見圖23.2梯形圖設(shè)計(jì)見圖3

圖2　I/0分配圖

圖3　梯形圖

3.3機(jī)床控制說明

① 主軸電機(jī)M1具有兩種速度，由接觸器KM3、KM4、KM5控制，控制線路中的變速開關(guān)SQ1(SQ1A為常閉點(diǎn)，SQ1B為常開點(diǎn))由變速機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)控制。

② 當(dāng)KM3接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)接成“三角形”低速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)KM4和KM5同時(shí)接通時(shí)，電動(dòng)機(jī)接成“雙星形”高速運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)須經(jīng)兩級(jí)加速，主軸電動(dòng)機(jī)M1在低速狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)充足后(PLC控制中有延時(shí))，才能接通KM4和KM5變至高速。變速開關(guān)SQ1各觸頭的接通或斷開，控制主軸電動(dòng)機(jī)M1轉(zhuǎn)速的高低或停止。

③主軸或進(jìn)給轉(zhuǎn)速變換時(shí)，無需先停止M1，拉出變速手柄變換主軸轉(zhuǎn)速，變速?zèng)_動(dòng)開關(guān)SQ2由于手柄的聯(lián)動(dòng)作用，使接觸器KM3或KM4、KM5斷開，主軸電機(jī)M1即在變換轉(zhuǎn)速期間自動(dòng)停止，SQ2的作用只能在進(jìn)給齒輪組變換期間，使接觸器斷開電源，手柄推到變換完成的位置時(shí)，SQ1或SQ2立即恢復(fù)原狀態(tài)使M1又自動(dòng)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，推進(jìn)變換手柄，如遇變速齒輪不能對(duì)合時(shí)，手柄軸即通過彈簧裝置作用于SQ2使M1通電突動(dòng)，以消除齒輪不能對(duì)合現(xiàn)象。

④ X、Y、Z各坐標(biāo)的快速移動(dòng)由電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)。鏜桿的前后也由電動(dòng)機(jī)M2控制。SQ3主軸進(jìn)給(也就是鏜桿進(jìn)給)和SQ4工作臺(tái)進(jìn)給是坐標(biāo)互鎖，兩個(gè)不能同時(shí)接通。意思就是：工作臺(tái)向前走時(shí)，鏜桿不能向前伸。

3.4PLC 控制工作原理分析

首先使 SQ3 或 SQ4 其中一個(gè)按下。

① 主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2時(shí) ，接觸器KM1 線圈得電， KM1 常開閉合自鎖，另一常開閉合，接觸器KM3 線圈得電，KM1、KM3主觸頭閉合電機(jī)M1低速正向運(yùn)行。同理，按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB3，原理同上，不同的是 KM2 接觸器得電吸合；

② 主電機(jī)制動(dòng)控制。按下停止按鈕 SB1，接觸器KM1 斷電釋放，KM3、KM4、KM5也斷電釋放，接通接觸器KM8線圈，電機(jī)M1由KM8控制的直流電壓進(jìn)行能耗制動(dòng)。

③ 主軸電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制。按下正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4，KM1 線圈得電吸合，KM1 主觸頭閉合，KM1 常開閉合，KM3 線圈得電吸合，由于沒有自鎖電路，電機(jī) M1 點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)同理。

④ 主軸電機(jī)的高、低速運(yùn)行。若讓電機(jī) M1 低速運(yùn)行，可把變速開關(guān) SQ1A 置于閉合狀態(tài)。如需電機(jī)高速運(yùn)行，先將變速開關(guān) SQ1B 壓合接通，處于高速位置，然后按正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2 (或反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3 )，KM1(或KM2 )先得電吸合，常開閉合，KM3 線圈得電，電機(jī)先低速運(yùn)行，同時(shí)，定時(shí)器開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到其常閉斷開 KM3 電路，接通 KM4 和KM5 電路電機(jī)高速運(yùn)行。

⑤ 快移電機(jī) M2 的控制。將手柄扳到正向快速位置，行程開關(guān) SQ5 被壓下，接觸器 KM6 線圈得電吸合，電機(jī) M2 正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正向快速移動(dòng)。同理，手柄扳到反向位置，SQ6 被壓下，KM7 線圈得電吸合，電機(jī) M2 反向快速移動(dòng)。

⑥ 加裝自動(dòng)潤(rùn)滑裝置。潤(rùn)滑主電路見圖4。

⑦ 加裝球柵尺及數(shù)顯裝置。

圖4　潤(rùn)滑電機(jī)接線圖

4結(jié)語(yǔ)

實(shí)施效果：用 PLC 控制改造其繼電器硬件控制電路后，機(jī)床故障率大大減少，PLC程序控制操作靈活方便，便于系統(tǒng)的監(jiān)控、維護(hù)以及參數(shù)設(shè)置和修改等，且機(jī)床的可靠性提高；加裝球柵尺和數(shù)顯裝置后機(jī)床能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)量的精確測(cè)量和顯示，提高了加工精度和測(cè)量效率；加裝自動(dòng)潤(rùn)滑裝置后，機(jī)床潤(rùn)滑到位，增加了機(jī)床使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳遠(yuǎn)齡.機(jī)床電氣自動(dòng)控制 [ M ].重慶：重慶大學(xué)出版社，2010.

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[3]賀哲榮.流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì)[ M ].西安: 西安電子科技大學(xué)出版社，2010.

[4]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

PLC Transformation of T68 Boring Lathe

SUN Xiao-chun

(Yangling Vocational and Technical College, Yangling, Shaanxi 712100, China)

Abstract:This paper describes the transformation of T68 boring lathe with Mitsubishi FX1S series PLC，and states the transforming scheme of the system, meantime, according to the working requirements and characteristics of T68 boring lathe, the assignments of PLC input and output was confirmed. The defects of relay control circuits were improved, and a ladder diagram was designed and spot adjustment was performed.

Key words:PLC； boring lathe；ladder diagram

中圖分類號(hào)：TM571

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-9131(2015)02-0028-04

作者簡(jiǎn)介：孫小春(1976-)，女，陜西富平人，碩士研究生，講師，主要從事電氣自動(dòng)化方面的教學(xué)與科研。

收稿日期：2014-12-22