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    摘要：主要闡述了對于普通車床電氣線路的 ＰＬＣ改造，分析了傳統(tǒng)繼電器電氣線路的弊端，以 及 對 其 進(jìn) 行 ＰＬＣ改造的目的及意義，詳細(xì)闡述了利用 ＰＬＣ改造車床電氣線路的步驟和改造結(jié)果。主要以 ＣＡ６１５０車床 為例，利用三菱 ＦＸ２Ｎ 系列 ＰＬＣ對其進(jìn)行改造。

    車床作為機(jī)械加工中的重要設(shè)備，在機(jī)械加工作業(yè)中一直起著至關(guān)重要的作用，但是傳統(tǒng)繼電器線路面對長期的加工作業(yè)，受工作環(huán)境的影響，會逐漸老化或損壞。此時設(shè)備的損壞以及維修，都會對于機(jī)械加工造成一定的影響。為解決這些問題，可以采用 ＰＬＣ 改造車床的傳統(tǒng)繼電器線路。相比之下，繼電器線路體積大，觸點有限，線路復(fù)雜不易維修，而ＰＬＣ 可以克服上述繼電器線路的缺點。合理的利用 ＰＬＣ 改造，可以拓展車床的使用功能，減少維修，提高工作效率。ＣＡ６１５０車床 作 為 一種常見車床，本文以其為例討論 ＰＬＣ 對于普通車床電路的改造。普通車床電氣線路的 ＰＬＣ 改造應(yīng)最大限度地滿足機(jī)械生產(chǎn)需要和機(jī)床控制要求，充分發(fā)揮 ＰＬＣ 的功能。因此，在進(jìn)行改造前首先要先深入了解機(jī)床的工作過程，分析其工作方式，從而了解該車床的控制要求。再根據(jù)控制要求進(jìn)行相應(yīng)的 ＰＬＣ 改造，并在改造過程中分析是否可以加以改進(jìn)，或在改造過程中留出改進(jìn)余地，方便后續(xù)的升級改造。

    車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，其主軸水平放置，是屬于臥式車床的一種，能夠完成車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋、切斷及割槽等機(jī)械操作，主要由床身、床座、主軸箱、溜板箱、進(jìn)給箱、刀架、掛輪架、絲杠、光杠、卡盤和尾架等組成。 

    （１）主運動：主軸通過卡盤或頂尖帶動工件的旋轉(zhuǎn)運動。主軸電動機(jī)選用的是三相籠型異步電動機(jī)，不進(jìn)行電氣調(diào)速，而采用齒輪箱進(jìn)行機(jī)械有級調(diào)速；車削螺紋時要求主軸有正反轉(zhuǎn)，這個一般由機(jī)械方法實現(xiàn)，主軸電動機(jī)只做單向運轉(zhuǎn)；主軸電動機(jī)容量不大，可采用直接啟動。

    （３）輔助運動：刀架的快速移動、尾架的縱向移動、工件的夾緊與放松、加工過程的冷卻。刀架的快速移動由刀架快速移動電動機(jī)拖動，可直接啟動，不需要正反轉(zhuǎn)和調(diào)速；尾架的縱向移動和工件的夾緊與放松均由手動操作控制；加工過程中的冷卻由冷卻泵電動機(jī)控制，冷卻泵電動機(jī)和主軸電動機(jī)要實現(xiàn)順序控制，不需要正反轉(zhuǎn)和調(diào)速。

    對車床電路進(jìn)行 ＰＬＣ改造之前，需先行分析原車床電氣線路的工作原理，以達(dá)到滿足其控制要求的目的。根據(jù)車床的主要運動形式來看，在ＣＡ６１５０型車床主電路中，主要控制了３臺 電動機(jī)，分別為：主軸電動 機(jī)Ｍ１、冷卻泵電動機(jī)Ｍ２、刀架快速移動電動機(jī) Ｍ３。這３臺電動機(jī)的通斷主要通過控制電路控制，此外控制電路中還有照明及顯示電路和保護(hù)電路，以下是各電路的原理分析：

   （１）主軸電動機(jī) Ｍ１的控制：Ｍ１通過接觸器 ＫＭ１線圈的得電與斷電控制，ＫＭ１線圈的得電與否由按鈕 ＳＢ２和ＳＢ１控制：按下啟動按鈕ＳＢ２時，ＫＭ１線圈得電，同時ＫＭ１自鎖觸頭閉合、ＫＭ１主觸頭閉合，主軸電機(jī) Ｍ１得電連續(xù)運轉(zhuǎn)；按下停止按鈕ＳＢ１，ＫＭ１線圈失電，同時ＫＭ１自鎖觸頭斷開、ＫＭ１主觸頭斷開，電動機(jī) Ｍ１失電停轉(zhuǎn)。

   （２）冷卻泵電動機(jī) Ｍ２的控制：Ｍ２通過接觸器 ＫＭ２線圈的得電與斷電控制，因為 Ｍ１與 Ｍ２為順序啟動的關(guān)系，所以 ＫＭ２線圈的得電與否通過冷卻泵開關(guān) ＱＳ２與ＫＭ１的輔助常開觸頭共同控制：當(dāng)按下主軸啟動按鈕ＳＢ１，ＫＭ１線圈得電，ＫＭ１輔助常開觸頭閉合后，再操作冷卻泵開 關(guān) ＱＳ２，ＫＭ２線圈得電，同時ＫＭ２主觸頭閉合，冷卻泵電機(jī)得電運轉(zhuǎn)；當(dāng) Ｍ１停止運轉(zhuǎn)或操作冷卻泵開關(guān) ＱＳ３時，ＫＭ２線圈失電，同時 ＫＭ２主觸頭斷開，Ｍ２失電停轉(zhuǎn)。

   （３）刀架快速移動電動機(jī) Ｍ３的控 制：Ｍ３通過接觸器 ＫＭ３線圈的得電與斷電控制，ＫＭ１線圈的得電與否由快速移動按鈕 ＳＢ３控制，由于快速移動不需要連續(xù)運行，所以刀架快速移動電路無自鎖觸點：按下快速移動按鈕ＳＢ３，ＫＭ３線圈得電，同時 ＫＭ３主觸 頭 閉 合，刀 架 快速移動電動機(jī) Ｍ３得電運轉(zhuǎn)；松開ＳＢ３，ＫＭ３線圈失電，同時 ＫＭ３主觸頭斷開，Ｍ３失電停轉(zhuǎn)。

     ＰＬＣ對于車床電氣線路的改造，是在保留主電路的基礎(chǔ)上對于控制電路進(jìn)行改造，并保證滿足車床的運行要求，在此基礎(chǔ)上不改變原控制系統(tǒng)的操作方法，各電氣控制元件作用與原繼電器線路相同。根 據(jù) 需 求，本文選擇三菱 ＦＸ３Ｕ－４８ＭＲ型ＰＬＣ。該ＰＬＣ成本低、體型小并且安裝方便，可以很好地滿足設(shè)計要求，并且擁有進(jìn)一步的升級改造能力。 

    根據(jù)上述分析可以得知，輸入信號共７個，分別為：主軸啟動按鈕ＳＢ２、主軸停止按鈕ＳＢ１、冷卻泵開關(guān) ＱＳ２、刀架快速移動按鈕 ＳＢ３、照明 開 關(guān) ＳＡ、熱繼 電 器 ＦＲ１好熱繼電器 ＦＲ２。輸出信號 共 ７ 個，分 別 為：主軸電動機(jī)控制接觸器ＫＭ１、冷卻泵電動機(jī)控制接觸器 ＫＭ２、刀架快速移動電動機(jī)控制 接 觸 器 ＫＭ３、照 明 燈 ＥＬ、主軸電動機(jī)指示燈ＨＬ１、刀架快速移動指示燈 ＨＬ２和冷卻泵指示燈 ＨＬ３。由此可以做出Ｉ／Ｏ 分配表，如表１所示。

   （２）利用仿真軟件進(jìn)行仿真，此步驟可在進(jìn)行外部接線前先行檢查程序是否可以按控制要求運行，省 去 未 知情況下操作的麻煩。通過仿真軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行操作，配合 ＰＬＣ監(jiān)控，觀察結(jié)果是否正確，并對出現(xiàn)的問題進(jìn)行改正。

    主軸電動機(jī)Ｍ１的仿 真：按下ＳＢ２，軟元件 Ｘ０獲得信號接通閉合，Ｙ０接通并自鎖，Ｙ０常開觸點閉合，Ｙ４接通。通過仿真觀察到此時主軸電動機(jī)得電、主軸電動機(jī)指示亮；按下ＳＢ１，Ｘ１常閉觸點斷開，Ｙ０線圈斷開，Ｙ０常開觸點斷開，Ｙ４斷開，通過仿真觀察到此時主軸電動機(jī)失電、主軸電動機(jī)指示滅。冷卻泵電機(jī) Ｍ２的仿真：先按下 ＳＢ２使 Ｙ０接通，Ｙ０常開觸點閉合，再合上 ＱＳ２，Ｘ２常開觸點閉合，Ｙ１接通，Ｙ１常開觸點閉合，Ｙ６接通，通過仿真觀察到此時冷卻泵電機(jī)得電，冷卻泵指示燈亮；打開 ＱＳ２，Ｘ２斷開，Ｙ１線圈斷開，Ｙ１常開 觸 點 斷 開，Ｙ６斷開，通過仿真觀察到此時冷卻泵電機(jī)失電，冷卻泵指示燈滅。

    刀架快速移動按鈕 Ｍ３的仿真：按下ＳＢ３，Ｘ３常開觸點閉合，Ｙ２接通，Ｙ２常開 觸 點 閉 合，Ｙ５接通，通 過 仿 真觀察到此時刀架快速移動電機(jī)得電，刀架快速移動指示燈亮；松開ＳＢ３，Ｘ３常開觸點斷開，Ｙ２線圈斷開，Ｙ２常開觸點斷開，Ｙ５斷開，通過仿真觀察到此時刀架快速移動電機(jī)失電，刀架快速移動指示燈滅。照明的仿真：操作ＳＡ 至開，Ｘ４常開觸點閉合，Ｙ３接通，通過仿真觀察照明燈亮；操 作 ＳＡ 至關(guān)，Ｘ４斷開，Ｙ３失電斷開，通過仿真觀察照明燈滅。保護(hù)環(huán)節(jié)的仿真：在仿真軟件上將 ＦＲ１與 ＦＲ２的動作觸頭模擬為按鈕或開關(guān)，操 作 后 觀 察 Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２線圈是否能夠斷開，以及相應(yīng)的電動機(jī)與指示燈是否失電。

    （３）安裝調(diào)試，連接好外部接線，通電試車，逐個檢測各部位功能是否按原機(jī)床控制要求運行，即主運動、進(jìn)給運動、輔助運動、照明顯示以及保護(hù)環(huán)節(jié)是否可按要求運行。接線時要做注意 ＰＬＣ 的電源連接，以及輸入和輸出公共端的連接。

    本文著重闡述了利用三菱 ＰＬＣ對 ＣＡ６１５０型車床進(jìn)行改造的目的、過程以及結(jié)果。基本達(dá)到了本次的改造目的，提高了車床的整體性能，一定程度上提高了車床的使用壽命，節(jié)約維修成本，提高效率，并為未來的升級改造提供了可行空間。

    隨著自動化的逐漸發(fā)展，用 ＰＬＣ對車床進(jìn)行合理的改造不僅可明顯改善一些傳統(tǒng)車床電氣線路的弊端，而且可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的升級改造，比如電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，電機(jī)的調(diào)速均可進(jìn)行電氣控制。以此類推 大多機(jī)床電氣線路都可進(jìn)行 ＰＬＣ改造，在進(jìn)行 ＰＬＣ改造的同時也可加入觸摸屏、變 頻 器，更加簡化繼電器線路，簡化機(jī)床操作，提高工作效率，并且使其在以后的升級改造中相對減少人工和機(jī)械成本。

    隨著技術(shù)的發(fā)展，ＰＬＣ 的應(yīng)用也越來越廣泛，進(jìn)行ＰＬＣ改造后的車床，因為減少了硬件電路的接線，所以克服了硬件電路接線帶來的電路老化、不易維修等缺點，在安裝使用上也更加快速便捷，其工作的可靠性也大大提高，并且便于整個機(jī)床電氣系統(tǒng)的監(jiān)控、維修、升級和改造。因此，利用 ＰＬＣ改造機(jī)床的電氣系統(tǒng)是一種切實可行的改造辦法。