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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，分析了傳統繼電器電氣線路的弊端，以 及 對 其 進 行 ＰＬＣ改造的目的及意義，詳細闡述了利用 ＰＬＣ改造車床電氣線路的步驟和改造結果。主要以 ＣＡ６１５０車床 為例，利用三菱 ＦＸ２Ｎ 系列 ＰＬＣ對其進行改造。

    車床作為機械加工中的重要設備，在機械加工作業中一直起著至關重要的作用，但是傳統繼電器線路面對長期的加工作業，受工作環境的影響，會逐漸老化或損壞。此時設備的損壞以及維修，都會對于機械加工造成一定的影響。為解決這些問題，可以采用 ＰＬＣ 改造車床的傳統繼電器線路。相比之下，繼電器線路體積大，觸點有限，線路復雜不易維修，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 改造應最大限度地滿足機械生產需要和機床控制要求，充分發揮 ＰＬＣ 的功能。因此，在進行改造前首先要先深入了解機床的工作過程，分析其工作方式，從而了解該車床的控制要求。再根據控制要求進行相應的 ＰＬＣ 改造，并在改造過程中分析是否可以加以改進，或在改造過程中留出改進余地，方便后續的升級改造。

    車床是一種應用極為廣泛的金屬切削機床，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、內圓、端面、螺紋、切斷及割槽等機械操作，主要由床身、床座、主軸箱、溜板箱、進給箱、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運動。主軸電動機選用的是三相籠型異步電動機，不進行電氣調速，而采用齒輪箱進行機械有級調速；車削螺紋時要求主軸有正反轉，這個一般由機械方法實現，主軸電動機只做單向運轉；主軸電動機容量不大，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拖動，可直接啟動，不需要正反轉和調速；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控制，冷卻泵電動機和主軸電動機要實現順序控制，不需要正反轉和調速。

    對車床電路進行 ＰＬＣ改造之前，需先行分析原車床電氣線路的工作原理，以達到滿足其控制要求的目的。根據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，分別為：主軸電動 機Ｍ１、冷卻泵電動機Ｍ２、刀架快速移動電動機 Ｍ３。這３臺電動機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電路，以下是各電路的原理分析：

   （１）主軸電動機 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 Ｍ１得電連續運轉；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 Ｍ１失電停轉。

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

   （３）刀架快速移動電動機 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 Ｍ３得電運轉；松開ＳＢ３，ＫＭ３線圈失電，同時 ＫＭ３主觸頭斷開，Ｍ３失電停轉。

     ＰＬＣ對于車床電氣線路的改造，是在保留主電路的基礎上對于控制電路進行改造，并保證滿足車床的運行要求，在此基礎上不改變原控制系統的操作方法，各電氣控制元件作用與原繼電器線路相同。根 據 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，可以很好地滿足設計要求，并且擁有進一步的升級改造能力。 

    根據上述分析可以得知，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 ＱＳ２、刀架快速移動按鈕 ＳＢ３、照明 開 關 ＳＡ、熱繼 電 器 ＦＲ１好熱繼電器 ＦＲ２。輸出信號 共 ７ 個，分 別 為：主軸電動機控制接觸器ＫＭ１、冷卻泵電動機控制接觸器 ＫＭ２、刀架快速移動電動機控制 接 觸 器 ＫＭ３、照 明 燈 ＥＬ、主軸電動機指示燈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）利用仿真軟件進行仿真，此步驟可在進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境進行操作，配合 ＰＬＣ監控，觀察結果是否正確，并對出現的問題進行改正。

    主軸電動機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得電、主軸電動機指示亮；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失電、主軸電動機指示滅。冷卻泵電機 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，Ｘ４斷開，Ｙ３失電斷開，通過仿真觀察照明燈滅。保護環節的仿真：在仿真軟件上將 ＦＲ１與 ＦＲ２的動作觸頭模擬為按鈕或開關，操 作 后 觀 察 Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２線圈是否能夠斷開，以及相應的電動機與指示燈是否失電。

    （３）安裝調試，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床控制要求運行，即主運動、進給運動、輔助運動、照明顯示以及保護環節是否可按要求運行。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型車床進行改造的目的、過程以及結果。基本達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展，用 ＰＬＣ對車床進行合理的改造不僅可明顯改善一些傳統車床電氣線路的弊端，而且可以在此基礎上進行進一步的升級改造，比如電動機的正反轉，電機的調速均可進行電氣控制。以此類推 大多機床電氣線路都可進行 ＰＬＣ改造，在進行 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械成本。

    隨著技術的發展，ＰＬＣ 的應用也越來越廣泛，進行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，并且便于整個機床電氣系統的監控、維修、升級和改造。因此，利用 ＰＬＣ改造機床的電氣系統是一種切實可行的改造辦法。