T68镗床的PLC改造

孙小春

( 杨凌职业技术学院， 陕西 杨凌 712100)



T68镗床的PLC改造

孙小春

( 杨凌职业技术学院， 陕西 杨凌 712100)

摘要：介绍了利用三菱FX1S系列PLC对T68 镗床的改造， 阐述了系统的改造方案，同时配合T68 镗床的工作要求和特点，确定了 PLC 的输入输出分配，改进了原有继电器控制电路的缺陷，设计出梯形图并进行现场调试。

关键词：PLC； 镗床； 梯形图

0引言

镗床是冷加工中使用比较普遍的设备，主要用于孔的精加工，通常有卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等类型。其中以卧式镗床的使用比较普遍，它可以进行的操作有钻孔、铰孔、镗孔、加工端面等。在加工过程中，常将工件固定在工作台上，由镗杆或压平旋盘上固定的刀具进行相关加工。目前，部分企业及高校仍在使用传统机床，这些机床经历了比较长的时间，虽然它能在一定范围内可以满足单机或者自动生产线的操作需求，但由于它的电气控制系统是以继电器、接触器等的硬件设备连接为基础的[1]，中间环节比较多，线路复杂；电器元件及强电线路电缆线严重老化、故障频繁；操作人员维修任务较大，直接影响了加工产品的质量和生产效率。另外此机床一直无数显装置，现在试制件品种多，且工艺都是带孔系有位移要求，无法满足试制件及工件加工工艺要求；而且机床润滑为手动润滑，经常存在润滑不到位现象。本文将采用PLC对T68进行技术改造。

1T68主电路和控制要求分析

图1中M1为主轴与进给电动机，M2为快速移动电动机。其中M1为一台4/2极的双速电动机，绕组接法为△/YY。电动机M1由5只接触器控制，其中KM1、KM2为电动机正、反转接触器，KM3、KM4、KM5接触器控制低速、高速变换。设有短路保护和过载保护。电动机M2由接触器KM6、KM7实现正反转控制，设有短路保护，因快速移动为点动控制，所以M2为短时运行，无须过载保护。主电机M停止时，由KM8控制的直流电压进行能耗制动。

(1) 主运动。主轴的旋转与平旋盘的旋转运动。主轴电动机为M1,M1采用双速电动机，由三个接触器KM3、KM4和KM5作定子绕组三角形和双星形的变换，得到主电动机M1的低速和高速。当KM3接通时，电动机接成“三角形”连接，低速运转；当KM4 和KM5同时接通时，电动机接成“双星形”，磁极对数减半，高速运转。

电动机的高速运转须经两级加速，即主轴电动机M1在低速状态运转充足后(PLC控制中有延时)，才能接通KM4和KM5变换至高速运行。

M1电动机通过变速箱等传动机构为主轴及花盘提供旋转动力。

(2) 进给运动。主轴在主轴箱中的进出进给运动；平旋盘上刀具的径向进给；主轴箱的升降或者垂直进给；工作台的横向、纵向进给。这些进给运动都可以进行手动或者机动控制。主轴箱、工作台或主轴的快速移动由电动机M2进行驱动。

(3)主运动与进给运动变速控制。通过变速操纵盘改变传动链的传动比来实现的。电气上要求电动机先制动，然后在低速状态下实现机械换档，接着再起动。运行中变速是指机床拖动系统正在运行中，拉出主轴或进给变速手柄进行变速，此时先进行制动，然后进行连续低速冲动。这样有利齿轮啮合，待变速完成，将变速手柄推回后又能使主电动机自动起动运转，并使主轴或进给在新的速度下运转。

图1　T68镗床主电路

2确定PLC改造方案

保持原镗床的工艺加工方法不变，在保证主电路实现功能不变的基础上，不改变原控制系统电气操作方法。对机床控制方式采用PLC可编程控制器，重新设计梯形图，重新配盘；电气控制系统控制元件包括按钮、行程开关、热继电器、接触器，其作用与原电气线路相同[2]；同时，主轴和进给起动、制动、低速、高速和变速冲动的操作方法不变，将改造原继电器控制中的硬件接线，改为PLC编程实现。

对T68(X、Y两个方向)补充加装球栅尺及数显装置；重新设计安装自动润滑装置。

3利用PLC 对 T68 镗床的改造

PLC选用三菱FX1S-30MR-001型、16点输入/14点输出[3～4]。

3.1I/O点分配见图23.2梯形图设计见图3

图2　I/0分配图

图3　梯形图

3.3机床控制说明

① 主轴电机M1具有两种速度，由接触器KM3、KM4、KM5控制，控制线路中的变速开关SQ1(SQ1A为常闭点，SQ1B为常开点)由变速机构的联动控制。

② 当KM3接通时，电动机接成“三角形”低速运转，当KM4和KM5同时接通时，电动机接成“双星形”高速运转，电动机的高速运转须经两级加速，主轴电动机M1在低速状态运转充足后(PLC控制中有延时)，才能接通KM4和KM5变至高速。变速开关SQ1各触头的接通或断开，控制主轴电动机M1转速的高低或停止。

③主轴或进给转速变换时，无需先停止M1，拉出变速手柄变换主轴转速，变速冲动开关SQ2由于手柄的联动作用，使接触器KM3或KM4、KM5断开，主轴电机M1即在变换转速期间自动停止，SQ2的作用只能在进给齿轮组变换期间，使接触器断开电源，手柄推到变换完成的位置时，SQ1或SQ2立即恢复原状态使M1又自动继续运转，推进变换手柄，如遇变速齿轮不能对合时，手柄轴即通过弹簧装置作用于SQ2使M1通电突动，以消除齿轮不能对合现象。

④ X、Y、Z各坐标的快速移动由电动机M2拖动。镗杆的前后也由电动机M2控制。SQ3主轴进给(也就是镗杆进给)和SQ4工作台进给是坐标互锁，两个不能同时接通。意思就是：工作台向前走时，镗杆不能向前伸。

3.4PLC 控制工作原理分析

首先使 SQ3 或 SQ4 其中一个按下。

① 主轴电机的正反转控制。按下正转启动按钮SB2时 ，接触器KM1 线圈得电， KM1 常开闭合自锁，另一常开闭合，接触器KM3 线圈得电，KM1、KM3主触头闭合电机M1低速正向运行。同理，按下反转启动按钮 SB3，原理同上，不同的是 KM2 接触器得电吸合；

② 主电机制动控制。按下停止按钮 SB1，接触器KM1 断电释放，KM3、KM4、KM5也断电释放，接通接触器KM8线圈，电机M1由KM8控制的直流电压进行能耗制动。

③ 主轴电机的点动控制。按下正转点动按钮SB4，KM1 线圈得电吸合，KM1 主触头闭合，KM1 常开闭合，KM3 线圈得电吸合，由于没有自锁电路，电机 M1 点动运行。反转点动同理。

④ 主轴电机的高、低速运行。若让电机 M1 低速运行，可把变速开关 SQ1A 置于闭合状态。如需电机高速运行，先将变速开关 SQ1B 压合接通，处于高速位置，然后按正转启动按钮 SB2 (或反转启动按钮SB3 )，KM1(或KM2 )先得电吸合，常开闭合，KM3 线圈得电，电机先低速运行，同时，定时器开始定时，定时时间到其常闭断开 KM3 电路，接通 KM4 和KM5 电路电机高速运行。

⑤ 快移电机 M2 的控制。将手柄扳到正向快速位置，行程开关 SQ5 被压下，接触器 KM6 线圈得电吸合，电机 M2 正转启动，实现正向快速移动。同理，手柄扳到反向位置，SQ6 被压下，KM7 线圈得电吸合，电机 M2 反向快速移动。

⑥ 加装自动润滑装置。润滑主电路见图4。

⑦ 加装球栅尺及数显装置。

图4　润滑电机接线图

4结语

实施效果：用 PLC 控制改造其继电器硬件控制电路后，机床故障率大大减少，PLC程序控制操作灵活方便，便于系统的监控、维护以及参数设置和修改等，且机床的可靠性提高；加装球栅尺和数显装置后机床能实现移动量的精确测量和显示，提高了加工精度和测量效率；加装自动润滑装置后，机床润滑到位，增加了机床使用寿命。

参考文献：

[1]陈远龄.机床电气自动控制 [ M ].重庆：重庆大学出版社，2010.

[2]刘红平.三菱FX2N系列PLC对T68 镗床的改造[J]. 装备制造技术，2013,(2)：154-155.

[3]贺哲荣.流行 PLC 实用程序及设计[ M ].西安: 西安电子科技大学出版社，2010.

[4]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，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

中图分类号：TM571

文献标识码：A

文章编号：1671-9131(2015)02-0028-04

作者简介：孙小春(1976-)，女，陕西富平人，硕士研究生，讲师，主要从事电气自动化方面的教学与科研。

收稿日期：2014-12-22