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基于 FX2NPLC 的 T6112 鏜床電氣控制系統(tǒng)智能改造

2019-8-21 來源：平頂山學(xué)院電氣與機(jī)械工程學(xué)院作者：卞和營，杜豪杰

摘要: 針對 T6112 鏜床因?yàn)槎嗄晔褂茫瑢?dǎo)致電氣控制系統(tǒng)線路及電器元件老化、故障頻發(fā)、能耗大和加工效率低等現(xiàn)象，選用 FX2NPLC 對 T6112 鏜床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，詳細(xì)闡述了具體的改造方案．實(shí)踐證明改造后的 PLC 控制系統(tǒng)加工效率比原來提高了 3 倍左右，且性能穩(wěn)定可靠。

關(guān) 鍵詞: FX2NPLC; T6112 鏜床; 電氣控制系統(tǒng); 智能改造

0 引言

T6112 臥式鏜床主要用于加工孔、加工端面、銑削平面、鉆削及加工螺紋等，是鏜床中應(yīng)用最廣泛的一種．筆者針對某機(jī)械廠的 5 臺 T6112 型臥式鏜床因?yàn)槎嗄晔褂脤?dǎo)致電氣控制系統(tǒng)元件與線路老化，以及加工產(chǎn)品質(zhì)量差、效率低、成本高等突出問題，提出了基于 FX2NPLC 的智能改造方案．

1 、T6112 臥式鏜床電氣控制線路分析

T6112 臥式鏜床電氣控制線路主要由主電路、控制電路和照明電路 3 部分組成．主軸電機(jī) M1 與進(jìn)給電機(jī) M2 構(gòu)成主電路; 照明電路 12 V 電源由變壓器 TC 提供并由開關(guān) Q1 控制; 電氣控制電路供電電壓為 220 V，電氣控制電路原理圖如圖 1 所示。

圖 1 T6112 臥式鏜床電氣控制電路原理圖

由圖 1 可知，主軸電機(jī) M1 的控制主要包括正轉(zhuǎn)低速、正轉(zhuǎn)高速、反轉(zhuǎn)低速、反轉(zhuǎn)高速、正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)、反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)、制動(dòng)和變速沖動(dòng); 進(jìn)給電機(jī) M2 的控制主要為正反轉(zhuǎn)控制．主軸電機(jī) M1 的具體控制過程分析如下:

1) 正轉(zhuǎn) 低速控制，按下啟動(dòng) 按鈕SB2→KA1 線圈通電并自鎖 → KM3 線圈通電 →KM1 線圈通電→KM4 線圈通電→電機(jī) M1 正轉(zhuǎn)低速運(yùn)行;

2) 正轉(zhuǎn)高速控制，按下啟動(dòng)按鈕 SB2 →KA1 線圈通電并自鎖→KM3 線圈通電→KM1 線圈通電→SQ7 動(dòng)作→時(shí)間繼電器 KT 開始計(jì)時(shí)→KT計(jì)時(shí)時(shí)間到→KM4 線圈斷電，KM5

線圈通電→電機(jī) M1 正轉(zhuǎn)高速運(yùn)行;

3) 反轉(zhuǎn)低速控制，按下啟動(dòng)按鈕 SB3 →KA2 線圈通電并自鎖→KM3 線圈通電→KM2 線圈通電→KM4 線圈通電→電機(jī) M1 反轉(zhuǎn)低速運(yùn) 行;

4) 反轉(zhuǎn) 高速控制，按下啟動(dòng) 按鈕SB3→KA2 線圈通電并自鎖 → KM3 線圈通電 →KM2 線圈通電→SQ7 動(dòng)作→ 時(shí)間繼電器 KT 開始計(jì)時(shí)→KT 計(jì)時(shí)時(shí)間到→KM4

線圈斷電而 KM5 線圈通電→電機(jī) M1 反轉(zhuǎn)高速運(yùn)行;

5) 正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，按下啟動(dòng)按鈕 SB4 →KM1 線圈通電→KM4 線圈通電→電機(jī) M1 正轉(zhuǎn)，松開啟動(dòng)按鈕 SB4→KM1 線圈斷電→KM4 線圈斷電→電機(jī) M1 停止;

6) 反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，按下啟動(dòng)按鈕 SB5→KM2 線圈通電→KM4 線圈通電→電機(jī) M1 反轉(zhuǎn)，松開啟動(dòng)按鈕 SB5→KM2線圈斷電→KM4 線圈斷電→電機(jī) M1 停止;

7) 制動(dòng)，假設(shè) M1 正在正轉(zhuǎn)，當(dāng)按下停止按鈕 SB1 后松開時(shí)，KM1、KM3 均斷電，而由于 M1 運(yùn)轉(zhuǎn)的慣性有一定的速度，13 － 18 之間的速度繼電器的 KS 觸點(diǎn)是閉合的，且 18 － 19 之間的 KM1 常閉觸點(diǎn)也是閉合的，導(dǎo)致 KM2 線圈通電，電機(jī) M1 通上反向電源，從而使電機(jī) M1 快速停下;

8) 沖動(dòng)，a．正常運(yùn)行時(shí)的變速沖動(dòng)，控制電路中 SQ3 與 SQ4 分別為主軸變速手柄與進(jìn)給變速手柄，變速時(shí) SQ3 或 SQ4復(fù)位，KM3 與 KT 線圈斷電，KM1 與 KM2 線圈通電狀態(tài)切換，而 KA1 與 KA2 由于自鎖仍保持原狀態(tài)，當(dāng)手柄推回原位時(shí)完成變速，b．變速時(shí)齒輪嚙合不良的沖動(dòng)控制，主要由 SQ5 或 SQ6 控制，當(dāng)齒輪嚙合不良時(shí)，SQ3 與 SQ4 的常開觸點(diǎn)不能閉合，SQ5 或 SQ6 與 13 － 18 之間的常開觸點(diǎn) KS 及 13 －15 之間的常閉觸點(diǎn) KS 使 KM1 與 KM2 的線圈交替接通與斷開，產(chǎn)生沖動(dòng)直到齒輪嚙合良好使 SQ3與 SQ4 的常開觸點(diǎn)閉合完成沖動(dòng)．

進(jìn)給電機(jī) M2 的正反轉(zhuǎn)控制主要通過 SQ8 與 SQ9 手柄控制．

2、 T6112 臥式鏜床電氣控制線路的 PLC 智能改造

2． 1 PLC 機(jī)型選擇與輸入輸出地址分配

通過對 T6112 臥式鏜床的電氣控制線路的分析，可知輸入信號有 15 個(gè)，輸出信號有 7 個(gè)，在遵循保證系統(tǒng)性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低以及系統(tǒng)功能可再擴(kuò)展原則的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了 PLC 智能改造方案，本智能改造方案采用三菱公司的 FX2N －48MＲ繼電器輸出型 PLC．

該智能系統(tǒng)相應(yīng)的輸入及輸出地址分配見表 1 和表 2．

表 1 PLC 輸入地址分配表

表 2 PLC 輸出地址分配表

2． 2 PLC 外部硬件電路接線圖

根據(jù) T6112 臥式鏜床的控制要求以及 PLC 的輸入輸出地址分配，T6112 鏜床的 PLC 外部硬件電路接線如圖 2 所示．在圖 2 中接觸器 KM1 和 KM2、KM6 和 KM7 分別進(jìn)行了聯(lián)鎖保護(hù)，提高了控制系統(tǒng)的可靠性．

圖 2 PLC 外部硬件電路

2． 3 T6112 鏜床 PLC 控制程序設(shè)計(jì)

根據(jù) T6112 臥式鏜床的控制要求，結(jié)合 PLC的輸入輸出地址分配及外部硬件電路的設(shè)計(jì)，控制梯形圖程序如圖 3 所示。

2． 4 調(diào)試及改造

首先進(jìn)行模擬調(diào)試，將各輸入主令設(shè)備按圖 2接到 PLC 的輸入端，用 7個(gè) LED 燈代替 KM1 －KM7 接到 PLC 的輸出端，把如圖 3 所示的 PLC 控制梯形圖程序下載到 FX2N 的 CPU，按 T6112 鏜床的控制要求順序操作接在 PLC 輸入端的指令開關(guān)，觀察 LED 燈的狀態(tài)( 燈亮相當(dāng)于接通，燈滅相當(dāng)于斷開) ，調(diào)試程序直至完全符合 T6112 鏜床的控制要求; 然后按圖 2 接上 KM1 － KM7 線圈但不連接電機(jī)，運(yùn)行 PLC 觀察 KM1 － KM7 的動(dòng)作情況，調(diào)試到完全符合要求; 最后接通電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試滿足要求后完成改造工作。

圖 3 控制梯形圖程序

3 、結(jié)論

應(yīng)用 FX2NPLC 對 T6112 鏜床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后的 5 臺 T6112 型臥式鏜床的 PLC控制系統(tǒng)不僅體積變小，故障大大減少，安全性能和響應(yīng)速度明顯提高，而且設(shè)備的生產(chǎn)效率提高了3 倍左右．

筆者提供的應(yīng)用 FX2NPLC 對 T6112 型臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)改造的方案，能夠?qū)ο嚓P(guān)行業(yè)技術(shù)改造提供技術(shù)支持，有一定的實(shí)際借鑒意義。

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