C650臥式車床電氣控制PLC改造

趙林

【摘要】對C650臥式車床電氣控制PLC改造，用PLC代替普通繼電器接觸器控制系統，實現機電一體化，可大大提高系統的可靠性和工作效率。本文闡述了用三菱（MITSUBISHI）PLC改造C650臥式車床繼電器控制電路，詳細介紹了改造設計的基本過程，包括繼電器控制電路分析、PLC機型選擇、I/O地址分配與接線、PLC程序設計，以及改造中要注意的問題。

【關鍵詞】C650臥式車床 PLC技術設計改造 三菱PLC

引言

隨著微電子技術的不斷發展，制造業現代化水平的不斷提高，要求機床數控化率相應提高，根據我國目前國情，采取改造舊機床來提高設備的性能，是一個極其有效地的途徑。

通常傳統C650臥式車床電氣控制采用落后的繼電器----接觸器式控制方式，因此，其缺點是功能少、壽命短、電路復雜、觸點多而造成的故障也多、可靠性差、維修困難等?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是一種以微處理器為核心，綜合了計算機技術、通信技術而發展起來的新型通用的自動控制裝置，具有結構簡單、性能優越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優點，近年來在工業自動控制、機電一體化，采用PLC替換原有設備控制中龐大而復雜的繼電器控制裝置，改造傳統產業等方面得到了廣泛的應用。本文利用三菱PLC對C650臥式車床繼電器---接觸器式控制電路進行改造，從而提高設備的可靠性和使用率。

1、C650臥式車床電力拖動的特點及控制要求

1.1臥式車床電氣控制系統分析

臥式車床的工藝特征為對各種回轉體類零件進行加工，如各種軸類、套類和盤類零件，可以車削出內外圓柱面、圓錐面及成型回轉面、各種常用的螺紋及端面等。其運動特征為主軸帶動工件旋轉，形成切削主運動，刀架移動形成進給運動，刀架的進給運動由主電動機提供動力，刀架的快速運動由快速電動機提供，操作形式為點動。

1.2臥式車床的電力拖動及控制要求分析

一般臥式車床配置三臺三相籠型異步電動機，分別為提供工作進給動力和主運動電動機M1、驅動冷卻泵供液的電動機M2、驅動刀架快速移動電動機M3，電動機的控制要求分述如下：

1）正常加工時一般不需反轉，但加工螺紋時需反轉退刀，且工件旋轉速度與刀具的進給速度要保持嚴格的比例關系，為此主軸的轉動和溜板箱的移動由同一臺電動機拖動。主電動機M1，電動機采用直接起動的方式，可正反兩個方向旋轉，為加工調整方便，還具有點動功能。由于加工的工件比較大，加工時其轉動慣量也比較大，為提高工作效率，停車時不易立即停止轉動，必須有停車制動的功能。

2）電動機M2在加工時帶動冷卻泵工作，提供切削液。車削加工時，刀具與工件的溫度較高，需設一冷卻泵電動機，實現刀具與工件的冷卻。冷卻泵電動機M2單向旋轉，采用直接起動、停止方式，且與主電動機有必要的聯鎖保護。

3）快速移動電動機M3，為減輕工人的勞動強度和節省輔助工作時間，利用M3帶動刀架和溜板箱快速移動。電動機可根據使用需要，隨時手動控制起停。

2.C650臥式車床的PLC控制

C650臥式車床電氣控制系統電路如圖1所示。將此控制電路改為PLC控制，如果僅僅將各元件直接用PLC軟元件替換并不能實現梯形圖功能，必須根據工作原理寫出邏輯關系式，才能完成梯形圖轉換。

2.1 分配輸入/輸出點

圖2所示PLC改造C650車床的電氣原理圖，在改造C650車床中主要采取了以下幾點措施：

1）將硬件上有互鎖關系的輸出元件，如接觸器KM1和KM2，與輸出端口連接就實現互鎖。

2）將熱繼電器常閉觸點，速度繼電器的正、反向觸點與輸入端口連接，直接將觸點狀態傳入PLC中。

3）時間繼電器的線圈直接與PLC輸出端口連接，沒有采用PLC中的定時器，有利于簡化控制。

4）原來的中間繼電器KA用輔助繼電器代替，不占輸出端口。

5）反接制動采用輔助繼電器M2、M3來記載當前的旋轉方向，以便制動時反接控制。

6）熱繼電器的觸點與輸入端口連接時，如果用其常閉觸點，PLC回路中無須反接。

2.2 PLC端口分配表（見表3）

2.3 PLC的選型

根據目前可編程控制的市場使用情況和C650臥式車床的使用價值，選用三菱公司的FX系列的PLC。FX系列PLC是繼F1/F2系列之后，三菱公司新推出的小型機。主要有FXos、FXon、FX2、FX2N、FX2C等幾種機型。FX系列PLC配有許多擴展單元和擴展模塊，這些單元、模塊與基本單元連接配合使用，可方便的增加PLC的輸入點數或輸出點數，以改變系統的輸入、輸出點數的比例，滿足實際控制要求。該公司的PLC產品指令系統功能強大，處理復雜控制的功能強；具有控制方便、可靠性高、容易掌握、體積小、價格適宜等顯著特點。

結合輸入、輸出點數，最終選用三菱FX2N系列FX2N—32MR型號，采用的是整體式結構，基本單元由電源、CPU、存儲器、輸入/輸出器件組成，輸出方式有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出?？蓪崿F模擬控制、定位控制、高速計數、數字通信等功能。

根據C650臥式車床電器的動作、現場信號、控制命令、作用等條件，確定輸入點11個，輸出點6個，按照設備更新改進，對PLC的選擇輸入輸出點數需要預留，故選擇三菱PLC型號為FX2N---32MR---001，該型號PLC具有I/O點數為32點， DC24V，16點輸入，16點繼電器輸出，工作電源為交流100-240V.

2.4設計梯形圖（見圖4）

2.5 安裝和調試

按工具、材料清單把元器件準備好，并合理布置各個元器件。一般用PLC對機床設備改造時，主電路保持不動，只對控制電路進行改造即可。

接線完成檢查無誤后，把程序傳入PLC，可以通電調試。

注意事項如下.

1）程序輸入編輯完成后，先進行模擬調試。

2）接線完成后，要在不接電動機的前提下試車，確認無誤后方可連接電動機。

3）通電調試的整個過程中，要有專人在現場監護。

3.改造C650車床的體會

3.1用PLC改造C650臥式車床控制電路的一般步驟

1）熟悉加工工藝流程，弄清老設備的繼電器控制原理。其中包括：控制過程的組成環節；各環節的技術要求和相互間的控制關系；輸入輸出的邏輯關系和測量方法；設備的控制方法與要求。

2）列出機床電器在元件，根據現場信號、控制命令、作用等條件，確定現場輸入輸出信號和分配到PLC內與其相連的輸入輸出點。并應繪出PLC改造電氣原理圖。

3）確定PLC機型，主要依據輸入輸出形式和點數。

4）根據控制流程，設計可編程序制器的梯形圖，并由梯形圖指令語程序。

5）將程序輸入到PLC中并接線調試。

3.2用PLC改造C650臥式車床控制線路的辦法

對那些已成熟的繼電器接觸器控制電路的生產機械，在改用PLC控制時，只要把原有的控制電路作適當的改動，使之成為符合PLC要求的梯形圖。

3.3改造中必須要注意的幾個問題

1）選擇PLC機型時要有定的裕量，為日后系統的修改及工藝的變更提供方便。

2）原有繼電控制電路較復雜，利用繼電器控制電路畫PLC的梯形圖時要注意在梯形圖中對電動機正反轉控制進行互鎖保護，同時結合正反轉接觸器常閉觸點在輸出電路中互鎖實現雙重電源短路有效保證安全。

4 結束語：

通過PLC對C650臥式車床的設計改造，進一步闡明了PLC在機械行業的廣泛應用，開發大量機電技術相結合的產品和設備，是PLC發展的重要方向；同時軟件編程設計時應了解硬件的工作原理，在整個編制過程中，互相協調，以利于提高工作效率；其次，在應用過程中使其具備了較完善的自診斷、自測試功能，性能更穩定，可靠性更高。因此，用PLC改造機床電氣控制線路有著廣闊的前景。

參考文獻：

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