PLC改造T68卧式镗床控制系统
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【摘要】早期卧式镗床多数采用继电器控制系统，受限于当时控制技术及使用期限延长，生产中经常发生故障。为了让机器继续发挥余热，引入可编程逻辑控制器plc，使用程序控制改造原来的继电器控制。t68卧式镗床采用传统继电器控制，存在系统复杂、故障率高、维护工作量大、可靠性差、灵活性差等弊端，通过PLC改造后的T68卧式镗床具有使用方便、运行可靠、控制程序段设计简单等优点，大大降低电气控制维修难度，节约维修时间和费用。
【关键词】T68镗床;电气控制线路分析;PLC控制;梯形图
PLC（可编程逻辑控制器）作为现代工业控制核心，将传统的继电器―接触器控制技术与计算机技术和通信技术融为一体，具有功能大、环境适应性好、运行稳定可靠、编程简单、使用维护方便等优点。近年来，PLC在工业自动化控制、机电一体化改造传统产业等方面，得到广泛的应用。T68卧式镗床是常用的一种精密加工机床，主要用于加工精确孔和孔间距离要求较为精确的零件。因T68卧式镗床采用继电器控制系统，存在结构复杂、故障率高、可靠性差和灵活性差等缺点，给生产与维护带来诸多不便。利用PLC改造T68卧式镗床的电气控制系统，能提高系统运行的可靠性和抗干扰能力，保证系统能快速、准确操作，更好地满足实际生产的需要，提高了经济效益。
一、T68卧式镗床电气控制线路分析
图1是T68卧式镗床电气控制电路图，它包括主电路、控制电路、照明指示电路及各种保护控制电路。
1.主电路分析
主电路有两台电动机，M1为主拖动双速电动机，由KM1和KM2的主触头控制其正、反转，以带动主轴旋转和进给。M1能正反向运转及正反向点动运转、制动及高、低速调速，并且主轴旋转和进给量都有足够的调节范围。当电动机定子绕组连接成三角形时为低速运行;当定子绕组连接成双星型时为高速运行。M2为快速移动电动机，由KM6和KM7的主触头来控制其正、反转，通过不同的齿轮、齿条和丝杆的不同连接来完成各运动方向的快速移动。QS为总电源开关，熔断器FU1起主电路短路保护作用，热继电器FR起主拖动电动机M1过载保护作用。T68卧式镗床采用电磁铁控制机械制动装置，电路中YB是机械制动电磁铁线圈，由KM3和KM5触点控制。M1无论是正向还是反向运转，YB均通电吸合，使电动机轴上的制动轮松开，电动机即可自由转动。M1和YB同时断电时，在弹簧作用下，杠杆将制动带紧箍在制动轮上制动，电动机快速停转。
2.控制电路分析
（1）主拖动电动机M1控制
主拖动电动机M1控制由接触器KM1～ KM5、按钮SB1～SB5、时间继电器KT、限位开关SQ11、SQ12、SQ2等组成。
（2）低速启动控制
将变速手柄扳到低速挡，此时SQ11闭合、SQ12断开。压下按钮SB3，KM1吸合并自锁，自锁回路由SB5、SB4的常闭触点及KM1辅助触点组成。接触器KM1主触点闭合，为M1通电做好准备。KM1辅助动合触点闭合，使接触器KM3得电，其主触点闭合，YB获电，松开制动轮，主电动机M1以三角形连接（KM3通，KM4、KM5断）低速启动运转，接触器KM3联锁断开，对KM4、KM5联锁。
（3）高速启动控制
将变速手柄扳到高速挡，行程开关SQ11断开，SQ12闭合，压下按钮SB3，接触器KM1闭合，时间继电器KT通电吸合，KT的瞬动触点马上闭合，接触器KM3吸合，主电动机M1为三角形连接低速启动。时间继电器KT触点延时断开后，接触器KM3释放，M1切除三角形连接，接触器的动断触点又闭合，接触器KM4、KM5吸合，制动轮保持放松状态，主电动机M1以双星型连接高速启动，完成两级启动。反向运转时压下按钮SB2，工作过程和正向运转控制相同，不再重复。
（4）主轴点动控制
主轴点动控制是在低速方式下进行，点动控制时需压下点动按钮SB4或SB5。点动按钮是复合按钮，其常闭触点断开，断开KM1或KM2的自锁回路。压住按钮SB4或SB5时，接触器KM1或KM2吸合，KM3也吸合，YB通电，制动轮松开，主电动机M1旋转。当松开按钮时，接触器KM1、KM2及KM3即断电释放，主电动机M1停转，实现点动控制。
（5）主轴停止和制动
压下停止按钮SB1，接触器KM1或KM2即断电释放，主轴电动机M1停止运转，并进行机械制动。M1断电时制动电磁铁YB线圈也断电，由于弹簧的作用抱闸制动，电动机很快停止转动。
（6）主轴变速及进给变速控制
主轴变速和进给变速控制在电动机M1运转时进行，当主轴手柄拉出时，行程限位开关SQ2被断开，使接触器KM3、KM4、KM5断电释放，主轴电动机M1停止运转。主轴转速选好后推回调速手柄，行程开关SQ2复位，M1停止转动;当进给量选好后，将变速手柄推回，SQ2复位，主轴电动机M1自动工作。
图1 T68卧式镗床电气控制电路
图2 PLC控制系统I/O连接图
图3 PLC控制系统梯形图
当变速手柄推不上时可来回推动，使手柄轴通过弹簧装置作用于行程开关SQ2，使主轴电动机M1通断时进行冲动，这样便于齿轮啮合，变速完成后正常进行工作。
（7）快速移动电动机M2控制
机床各部分的快速移动由单独的电动机M2来拖动。由快速移动手柄压下限位开关SQ5或SQ6使其闭合，接触器KM6或KM7吸合，电动机M2旋转实现快速移动。
（8）机械和电气联锁保护
联锁行程开关SQ4的机械结构和工作台及主轴箱进给操作手柄相连。操作手柄处于“进给”位置时，联锁行程开关SQ4的常闭触头处于断开状态。行程开关SQ3的机械结构和主轴及花盘进给与操作手柄相连，当操作手柄处在“进给”位置时，SQ3的常闭触头也处于断开状态。这两个手柄任一手柄处于“进给”位置时，主轴电动机M1和快速移动电动机M2均可启动。若两个手柄同时扳到“进给”位置时，则联锁行程开关SQ3和SQ4的触头都处于断开状态，切断控制电路，电动机M1和M2则无法启动，避免误操作时造成事故，起到联锁保护作用。
3.辅助电路分析
控制电路使用电器种类较多，所以采用一台控制变压器TC供电，控制电路电压为110V，并有36V安全电压给局部照明灯EL供电，SA为照明灯开关，HL为电源指示灯。
二、PLC改造T68卧式镗床控制系统
1.改造目的
T68机床电气线路比较复杂，接线以及继电器相当多，控制机构庞大。电气线路复杂容易造成故障，并且发生故障后检修维护比较困难;体积庞大，占据更多的空间，造成机床整体轮廓增加;控制器件数量过多，除受到空间环境制约及其相互干扰外，还会造成机器能耗增加。因此，为提高系统运行可靠性，便于维护与维修、降低维修成本，选择用PLC改造T68卧式镗床是比较经济的一种方式。
2.改造原则
（1）机床原来的操作方式不变，加工工艺方法不变。
（2）机床原有的按钮、行程开关、控制变压器、交流接触器及热继电器等继续使用，其控制器件作用保持不变。
（3）将原有继电器控制线路改由PLC编程实现。
3.实施改造
（1）根据控制要求，画出I/O分配表，见表1所示。
（2）根据I/O分配表，画出I/O连接图，如图2所示。
（3）梯形图控制程序如图3所示。
三、结束语
经过合理严谨的施工布线，反复调试后，T68卧式镗床全部控制功能均可正常使用，加工控制流程与原来相同。通过这次成功的改造，借此抛砖引玉，PLC在传统的老式机械、机电技术相结合的产品中，还能升级或替换原控制系统和控制方式，不失为一种经济、高效的改造方案，用PLC改造传统机床电气控制线路有着广阔的市场前景。同时，PLC具备较完善的自诊断、自测试能力，使得控制系统性能更稳定，可靠性更高，更能适应经常变动的工艺条件，取得较好的经济效益。
参考文献
[1]史国生编著.电气控制与可编程控制器技术[M].化学工业出版社，2007.
[2]吴作明编著.PLC开发与应用实例详解[M].北京航空航天大学出版社，2007.
[3]刘晓东编著.普通机床电气控制线路故障诊断与维修[M].北京师范大学出版社，2011.