摘要： 通過對傳統T68 鏜床控制系統的分析， 提出了選用西門子S7-300PLC、西門子MM420 變頻器對T68 鏜床控制系統的自動化改造方案， 并給出了詳細的硬件和軟件設計過程，改造后系統具有控制線路簡單、可靠性高、易維護等特點，另外鏜床控制電路的穩定性和自動化程度也得到提高，生產效率也相對提高，對相關企業具有實踐指導意義。
關鍵詞： PLC； 變頻器； 鏜床
1、 T68 鏜床簡介
（1）T68 鏜床的主要結構及改造前的電氣原理T68 鏜床是由床身、工作臺、前立柱、鏜頭架、后立柱、上下滑板和尾架構成。
床身是個整體鑄件，一端固定有前立柱，前立柱的垂直導軌上裝有鏜頭架。鏜頭架可沿著導軌垂直移動。鏜頭架里集中裝有主軸、變速箱、進給箱與操縱機構等部件。切削刀具固定在鏜軸前端錐形孔里，或裝在花盤的刀具溜板上。工作時，鏜軸一邊旋轉，一邊沿軸向作進給運動。花盤只能旋轉，刀具溜板可作垂直于主軸軸線方向的徑向進給運動。后立柱的尾架用來支承裝夾在鏜軸上的鏜桿末端，它與鏜頭架同時升降，兩者的軸線在一條直線上。后立柱可沿床身水平導軌在鏜軸的軸線方向調整位置。安裝工件的工作臺安裝在床身的導軌上，由上下滑板與可轉動的臺面組成。工作臺可以進行平行和垂直于鏜軸軸線方向的移動和轉動。
T68 型臥室鏜床運動形式有3 種：主運動、進給運動和輔助運動。
繼電器控制的T68 鏜床電氣原理如圖1 所示。
圖1 繼電器控制的T68 鏜床電氣原理圖
（2）T68 鏜床工作原理
①主軸電機M1 的正反轉及點動控制按下正轉控制按鈕SB1 或者反轉控制按鈕SB2，接觸器KM1或者KM2 通電吸合并自鎖。主電路中KM1 或者KM2主觸頭閉合，為電動機M1 正轉或者反轉準備；
②主電動機M1 的變速控制電動機需要運轉必須將接觸器KM3 或接觸器KM4 和KM5 通電吸合。KM3 的吸合， 電機M2 接成三角形低速運轉，KM4 和KM5 的吸合， 電機M2 接成雙星形高速運轉。變速控制由變速手柄操作；
③變速沖動在鏜削時發現運轉速度不合適，將變速手柄拉出，這時手柄將壓住位置開關SQ2，使SQ2 斷開，無論KM3 或KM4、KM5 均斷電，電動機立即被制動，選擇好轉速后，將手柄推進去，SQ2 將復位；
④快速移動控制鏜頭架在前立柱垂直導軌上升降、工作臺、尾架和后立柱的水平快速移動。當位置開關SQ5 壓合，接觸器KM6 通電吸合，電動機M2 正轉。當位置開關SQ6 壓合，接觸器KM7 通電吸合，電動機M2 反轉；
⑤安全保護聯鎖其中SQ3 受快速移動手柄操作，SQ4 受主軸和平旋盤進給手柄操作。當2 個手柄中只有一個處于“進給”位置，則SQ3 或者SQ4 壓合，由于SQ3 和SQ4 是并聯的，所以壓合一個，另一個仍然可工作。若是正在快速移動，同時鏜頭在進給，則SQ3 和SQ4 都被壓合，控制電路斷電，機床停止工作。
（3）T68 鏜床原系統存在的問題及改造思路傳統T68 鏜床采用繼電器、接觸器控制存在電路復雜，動作速度慢、可靠性差、故障診斷與排除困難等缺點，針對這一現象，在集成電路、計算機技術基礎上發展起來一種新型工業控制設備，可編程控制器。它具有可靠性高，抗干擾能力強，組合靈活使用方便，功能強通用性好等優點。本文將詳細介紹利用西門子S7-300PLC 對鏜床的控制電路進行改造的方案，并給出詳細的硬件和軟件設計過程。傳統T68 鏜床加工過程中要實現調速，利用的是繼電器、接觸器的斷開與導通來控制電機不同的運轉情況，當電機通過這樣的控制方法來實現高低速運轉時，將會產生很大的電流。這個電流值將增加電機繞組的電應力并產生熱量， 從而降低電機的壽命。而變頻器調速性能好，控制精度和調速的平滑性很高，通用性強，且調速范圍廣，能滿足任何工況運行對傳動速度范圍和精度的調節要求，實現平滑無級變速。電機的維護成本得到降低，利用變頻器來實現鏜床主軸電機高低速運轉具有實際意義，本文將詳細介紹利用西門子、MM420 變頻器對傳統T68 鏜床主軸電機進行控制及調速的設計過程。
2 、T68 鏜床系統改造的硬件設計
（1）T68 鏜床系統改造后的PLC 輸入輸出T68 鏜床系統改造后的PLC 輸入、輸出如表1、表2 所示。
表1 T68 鏜床改造后TCL 輸入表
表2 T68 鏜床系統改造后的PLC 輸出表
（2）T68 鏜床系統改造后的電氣控制線路
T68 鏜床系統改造后電氣控制線路如圖2 所示。
圖2 T68 鏜床系統改造后的電氣控制線路圖
3 、T68 鏜床系統改造的軟件設計
（1）變頻器參數設置
PLC 控制變頻器驅動電動機高低速正反轉操作步驟：
參數設置目標：P0003=2，P0700=2，P0701=16，P0702=16，P0703=12，P1000=3，P1001=20.00 （低速運行頻率為20 Hz），P1002=30.00（高速運行頻率為30 Hz），P1120 （加速時間）=1.50 s，P1121 （減速時間）=1.00 s。
①將變頻器參數恢復出廠設置；
②按P 鍵，顯示“r0000”，按邙鍵至P0003，按P鍵顯示“1”， 按按邙鍵調整至“2”， 按P 鍵顯示“P0003”（以下參數設置步驟參考本步）；
③按邙鍵至P0700， 由于變頻器參數恢復出廠設置后該參數默認為“2”，所以無需設置本參數；
④按邙鍵至P0701，將參數設置為“16”；
⑤按邙鍵至P0702，將參數設置為“16”；
圖3 PLC 程序設計
4、 結語
本文采用西門子S7-300PLC、西門子MM420變頻器對T68 鏜床的控制系統的進行了自動化改造，改造后鏜床的控制電路體積變小，可靠性提高，實際生產運用中對鏜床的維護和改造會更加方便，降低了維護成本。此外，也提高鏜床控制電路的穩定性和自動化程度， 可以延長鏜床的使用壽命，提高生產效率，因此，對T68 鏜床的改造具有實際的應用價值。
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