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      摘　要：針對T6216 鏜床原先采用的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)電氣元件較多、電路復(fù)雜、可靠性差、電氣故障頻繁等缺點(diǎn)，提出了采用可編程控制器（ＰＬＣ）對鏜床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，給出了改造后控制系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)。說明了用ＰＬＣ控制取代繼電器—接觸器控制，能根據(jù)ＰＬＣ運(yùn)行狀態(tài)指示燈及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，快速排除故障，使操作維護(hù)方便，從而降低設(shè)備故障率，提高設(shè)備利用率。
  
  

      0 引言

      鏜床是冷加工中使用比較普遍的設(shè)備，主要用于加工精度、光潔度要求較高的孔及各孔間的距離要求較為精確的零件，如一些箱體零件，屬于精密機(jī)床。該鏜床原控制電路為繼電器控制，觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜、故障多，操作人員維修任務(wù)較大。在工業(yè)控制領(lǐng)域，繼電器系統(tǒng)曾被廣泛使用并占主導(dǎo)地位，具有結(jié)構(gòu)簡單、易學(xué)易懂、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但其控制過程是由硬件接線方式實(shí)現(xiàn)的，如果某一個(gè)繼電器損壞，甚至僅僅是一對觸點(diǎn)接觸不良，就可能造成系統(tǒng)癱瘓，而往往故障排查難度又較大，需要花費(fèi)很長時(shí)間。如果產(chǎn)品更新?lián)Q代，則需要改變整個(gè)控制系統(tǒng)，并且設(shè)計(jì)施工周期長。可見，繼電器控制系統(tǒng)存在著可靠性低、適應(yīng)性差的缺點(diǎn)。而對鏜床的控制，要求電氣控制抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行可靠，且控制方式簡化，以提高機(jī)床的電氣使用壽命。針對這種情況，我們用ＰＬＣ改造鏜床繼電器控制電路，克服了以上缺點(diǎn)，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備使用效率，運(yùn)行效果非常好。

      1、改造方案的確定

      （1）原鏜床的工藝加工方法不變。
      （2）在保留主電路原有元件的基礎(chǔ)上，不改變原控制系統(tǒng)電氣操作方法。
      （3）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）作用與原電氣線路相同。
      （4）主軸和進(jìn)給仍采用直流調(diào)速不變。
      （5）將原繼電器控制中的硬件接線改為PLC編程實(shí)現(xiàn)。

      PLC以其可靠性高、邏輯控制功能強(qiáng)、體積小、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢在工業(yè)測控領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，已大量替代由中間繼電器和時(shí)間繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電器—接觸器控制系統(tǒng)。為此，決定采用PLC控制的形式對原控制系統(tǒng)進(jìn)行改造 。

      2、PLC控制電路設(shè)計(jì)

      2.1　PLC機(jī)型選擇及硬件電路設(shè)計(jì)

      目前，世界上有上百個(gè)廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的PLC生產(chǎn)廠家主要有美國的AB、通用（CE），日本的三菱（MITSUBISHI）、歐姆龍（OMRON），德國的西門子
（SIMENS），法國的TE，韓國的三星（SUＭSUNG）、LS等。本設(shè)計(jì)選擇的是日本歐姆龍公司產(chǎn)品。歐姆龍系列PLC是一種小型PLC，其許多功能達(dá)到了大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC一樣，因此它一經(jīng)推出，即受到了廣泛關(guān)注。同時(shí)，該公司有多臺歐姆龍系列PLC產(chǎn)品在使用，為本設(shè)計(jì)提供了很好的參考，也為日后的維修維護(hù)和備品備件提供了方便。

   
      (1)本控制系統(tǒng)有27個(gè)輸入開關(guān)量，分別為：主軸機(jī)械變速１ＺＫ，占用４點(diǎn)；主軸變速良好時(shí)壓合１ＸＫ、２ＸＫ、３ＸＫ、４ＸＫ，占用４點(diǎn)；進(jìn)給方向（主軸、徑向刀架、滑座、自動(dòng)斷開）選擇２ＺＫ，占用４點(diǎn)；手動(dòng)、自動(dòng)選擇３ＺＫ，占用１點(diǎn)；限位開關(guān)，正向９ＸＫ、反向１０ＸＫ，占用２點(diǎn)；主軸控制，正向點(diǎn)動(dòng)３ＡＮ、反向點(diǎn)動(dòng)４ＡＮ、正轉(zhuǎn)５ＡＮ、反轉(zhuǎn)６ＡＮ、停止７ＡＮ，占用５點(diǎn)；進(jìn)給控制，正向點(diǎn)動(dòng)８ＡＮ、反向點(diǎn)動(dòng)９ＡＮ、正轉(zhuǎn)１０ＡＮ、反轉(zhuǎn)１１ＡＮ、停止１２ＡＮ，占用５點(diǎn)；油泵１ＡＮ、風(fēng)機(jī)２ＡＮ，占用2點(diǎn)。

  
     (2)本控制系統(tǒng)有23個(gè)輸出開關(guān)量，分別為：主軸和進(jìn)給運(yùn)行控制，占用１點(diǎn)；主軸變速良好，占用１點(diǎn)；正反向給定控制，占用１點(diǎn)；主軸制動(dòng)電磁離合器９ＤＬ，占用１點(diǎn)；油泵接觸器ＣＪ１，占用１點(diǎn)；主軸速度給定、點(diǎn)動(dòng)控制Ｗ１、Ｗ２、Ｗ５、Ｗ６，占用４點(diǎn)；進(jìn)給速度給定、點(diǎn)動(dòng)控制Ｗ３、Ｗ４、Ｗ７、Ｗ８，占用４點(diǎn)；滑座、主軸箱、徑向刀架、主軸移動(dòng)進(jìn)給工作方向選擇電磁閥３ＤＬ～８ＤＬ，占用６點(diǎn)；徑向刀架、滑座換檔變速電磁閥１ＤＦ～４ＤＦ，占用４點(diǎn)。

     (3)確定Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)是設(shè)計(jì)整個(gè)ＰＬＣ控制系統(tǒng)首先需要解決的問題，決定著PLC機(jī)型的選擇，系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)軟件編寫的前提。分析Ｔ６２１６鏜床電氣控制要求可知，該系統(tǒng)共有２７個(gè)輸入點(diǎn)、２３個(gè)輸出點(diǎn)，因此，確定選用歐姆龍Ｃ６０Ｐ－ＣＤＲ－Ａ　PLC，該型號PLC共有３２個(gè)輸入點(diǎn)、２８個(gè)輸出點(diǎn)，輸出類型為繼電器輸出 ，既能滿足控制要求，又能留有一定的余量。PLC外部接線及輸入、輸出分配如圖１所示。

                                            圖１　PLC外部接線圖

      2.2　PLCＣ控制程序設(shè)計(jì)

      2.2.1主軸機(jī)械變速控制PLC程序設(shè)計(jì)

            圖２　主軸機(jī)械變速控制梯形圖
 

                             表１　主軸機(jī)械變速表

     2.2.2主軸控制ＰＬＣ程序設(shè)計(jì)

                     圖３　主軸控制梯形圖 

      2.2.3 進(jìn)給方向選擇控制ＰＬＣ程序設(shè)計(jì)

           圖４　進(jìn)給方向選擇控制梯形圖

                                 表２　進(jìn)給工作方向選擇表

      2.2.4 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制ＰＬＣ程序設(shè)計(jì)

      T6216鏜床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、正向點(diǎn)動(dòng)和反向點(diǎn)動(dòng)等動(dòng)作 。當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕１０ＡＮ時(shí)，輸入繼電器０１１１得電，通過輔助繼電器１２００接通輸出繼電器０５０８，接通＋１５Ｖ 電源，接通輸出繼電器０５１０，接通進(jìn)給直流電機(jī)速度給定，進(jìn)給按正向給定速度運(yùn)行。當(dāng)按下反轉(zhuǎn)按鈕１１ＡＮ時(shí)，輸入繼電器０１１２得電，通過輔助繼電器１２０１接通輸出繼電器０５０９，接通－１５Ｖ電源，接通輸出繼電器０５１０，接通進(jìn)給直流電機(jī)速度給定，進(jìn)給按反向給定速度運(yùn)行。按下停止按鈕１２ＡＮ，輸入繼電器０１１０接通，通過輔助繼電器１１１５斷開輸出繼電器０５０８或０５０９及０５１０，斷開進(jìn)給直流電機(jī)給定，停止進(jìn)給。當(dāng)按下正向點(diǎn)動(dòng)按鈕８ＡＮ 時(shí)，輸入繼電器０１０８得電，通過輔助繼電器１１１３接通輸出繼電器０５０８，接通＋１５Ｖ 電源，接通輸出繼電器０５１０，接通進(jìn)給直流電機(jī)速度點(diǎn)動(dòng)給定，進(jìn)給按正向點(diǎn)定速度運(yùn)行。當(dāng)按下反向點(diǎn)動(dòng)按鈕９ＡＮ時(shí)，輸入繼電器０１０９得電，通過輔助繼電器１１１４接通輸出繼電器０５０９，接通－１５Ｖ電源，接通輸出繼電器０５１０，接通進(jìn)給直流電機(jī)速度點(diǎn)動(dòng)給定，進(jìn)給按反向點(diǎn)定速度運(yùn)行。ＰＬＣ共計(jì)需輸入５點(diǎn)、輸出５點(diǎn)，控制梯形圖如圖５所示。

               圖５　進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制梯形圖

     3 、結(jié)語
 

     雖然PLC 一次性投資相對較大，但 T6216鏜床原繼電器—接觸器控制系統(tǒng)經(jīng)PLC改造后，無論在設(shè)備安全性還是可靠性方面和原有控制系統(tǒng)相比都有了顯著的提高，大大降低了運(yùn)行故障率，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了日常維護(hù)成本，并可避免因誤操作而引起的事故出現(xiàn)。改造后設(shè)備經(jīng)使用運(yùn)行，結(jié)果表明效果非常好，極大地提高了生產(chǎn)效率。