基于 PLC、變頻器和觸摸屏的 T68 型鏜床電控系統(tǒng)改造
2019-3-1 來源： 淮海技師學(xué)院 作者：湯波紅
摘 要：T68 型臥式鏜床是我國(guó)目前普遍使用的一種機(jī)床，對(duì)加工精度要求較高。部分企業(yè)及高校仍采用傳統(tǒng)的繼電接觸器對(duì) T68 型臥式鏜床的電路進(jìn)行控制，使 T68 型臥式鏜床存在線路復(fù)雜、可靠性差、故障檢測(cè)與排除難度大等問題。本文提出了采用可編程控制器（PLC）、變頻器和觸摸屏對(duì) T68 型臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改造，提高了 T68 臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，減少了維護(hù)、維修的工作量，保證了 T68 型臥式鏜床電控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、合理性 , 提高了經(jīng)濟(jì)效益，使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)得到優(yōu)化。
關(guān)鍵詞：T68 鏜床； PLC；觸摸屏；變頻器；改造
鏜床是精密加工機(jī)床的一種，在冷加工中使用較多，大多用來加工精度、光潔度要求較高的孔以及各孔間的距離要求比較精確的零件。T6 型臥式鏜床主要用于鏜孔、鉸孔、鉆孔、加工端平面。隨著先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是 PLC、變頻器、觸摸頻等自動(dòng)化新型控制策略的應(yīng)用，控制方法由手動(dòng)控制到由 PLC 控制，控制功能由簡(jiǎn)單控制發(fā)展到智能控制，控制原理由硬接線繼電接觸器控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)。如果繼電接觸控制系統(tǒng)的某一個(gè)接觸器壞了，都有可能使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，而故障的查找和排除又非常困難。由于繼電接觸器控制系統(tǒng)存在的可靠性低、適應(yīng)性差等問題，不但影響生產(chǎn)效率，而且維護(hù)也不方便。基于這些問題 , 本文通過用 PLC 變頻器、觸摸屏控制系統(tǒng)改造了原來的 T68 鏜床繼電接觸控制系統(tǒng)，改善了其性能，提高了自動(dòng)化程度，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率，并能準(zhǔn)確地保證其加工精度。
1 、T68 臥式鏜床概述
1.1 T68 臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)
T68 臥式鏜床主要由床身、前立柱、后立柱、工作臺(tái)、鏜頭架、尾架等構(gòu)成。
1.2 T68 型臥式鏜床電氣原理圖及控制要求
（1）各方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都有正反兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，故主電機(jī)必須能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)；（2）根據(jù)快速進(jìn)給要求，主電動(dòng)機(jī)要能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的點(diǎn)動(dòng)控制；（3）主電動(dòng)機(jī)為雙速電機(jī)，可提供高、低兩種速供選擇，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)先經(jīng)低速啟動(dòng)再換接到高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
2、 PLC、變頻器、觸摸屏改造 T68 型鏜床
2.1 確定改造方案
（1）按照 T68 鏜床電氣控制原理及控制要求，明確改造思路；（2）原線路中的主令電器（按鈕、行程開關(guān)等）不可變動(dòng)；（3）采用單臺(tái)變頻器替代 T68 臥式鏜床原有雙速電機(jī)電路，用變頻器驅(qū)動(dòng)普通三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸電動(dòng)機(jī)調(diào)速，省去時(shí)間繼電器；（4）確定人機(jī)界面的控制功能，使用觸摸屏進(jìn)行操作，使操作得以簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)觸摸屏畫面；（5）用 PLC 編程控制
T68 臥式鏜床繼電器控制中的硬接線，使用晶體管輸出型 PLC，增加 DC24V 繼電器，以驅(qū)動(dòng)接觸器線圈。
2.2 確定變頻器型號(hào)、改造優(yōu)點(diǎn)
（1）選擇變頻器型號(hào)：本文選用三菱型號(hào)為 FR-
E740 的變頻器。
（2）變頻器改造優(yōu)點(diǎn)：1）節(jié)能，提高生產(chǎn)效率；2）應(yīng)用變頻調(diào)速能實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速；3）運(yùn)用變頻調(diào)速能優(yōu)化生產(chǎn)工藝過程，提高產(chǎn)品性能，提高生產(chǎn)線自動(dòng)化和改善適用環(huán)境等。
2.3 選擇觸摸屏型號(hào)、設(shè)計(jì)觸摸頻畫面
（1）選擇觸摸屏型號(hào)：本文中擬采用三菱 GT1055觸摸屏
（2）觸摸屏畫面要求能實(shí)現(xiàn)：1）進(jìn)入 T68 臥式鏜床操作系統(tǒng)；2）觸摸屏操作有效與無效控制；3）主軸正轉(zhuǎn) M0、反轉(zhuǎn)啟動(dòng) M1 控制；4）主軸點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn) M2、點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn) M3 控制；5）主軸停止 M4 控制。
（3）設(shè)計(jì)觸摸屏畫面。
2.4 T68 型臥式鏜床控制線路的 PLC 改造
（1）選擇 PLC 型號(hào)：根據(jù)控制要求，僅需要 11 個(gè)輸入點(diǎn)，7 個(gè)輸出點(diǎn)，又基于三菱的 PLC 價(jià)格便宜且在市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛，適用于經(jīng)濟(jì)型的改造，因此，選用三菱型號(hào)為 FX3U-48MT 的 PLC。
（2）繪制改造后的電氣控制線路圖：根據(jù)改造方案，設(shè)計(jì) T68 臥式鏜床改造后的電氣控制線路圖，增加斷路器 QF 為必要的保護(hù)。
（3）設(shè)計(jì) PLC 程序。
3 、控制系統(tǒng)改造后的調(diào)試
用戶程序設(shè)計(jì)完成后，一般先做模擬調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的程序是否符合要求。在模擬調(diào)試時(shí)，外接部分的輸入開關(guān)作為模擬輸入信號(hào)，通過觀察輸出模塊上二極管的發(fā)光情況來判斷 PLC 的輸出是否正常，發(fā)現(xiàn)問題立即檢查和修改程序，直至達(dá)到控制要求。其次再進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，即將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步連接設(shè)備調(diào)試，循序漸進(jìn)的進(jìn)行，先連接 PLC 輸入設(shè)備，再連接輸出設(shè)備，最后接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試，逐一排除調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題 , 直至調(diào)試成功。
4 、結(jié)語
以原有的 T68 型臥式鏜床控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，經(jīng)三菱FX3U-48MT 的 PLC、GT1055 觸 摸 屏、FR-E740 的變頻器改造后，并利用三菱 FX3U-48MT 型號(hào)的 PLC對(duì)編程結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。設(shè)計(jì)出了符合生產(chǎn)要求，自動(dòng)化程度相對(duì)較高，應(yīng)用前景廣泛的基于 PLC 觸摸屏、變頻器控制的 T68 型臥式鏜床電控系統(tǒng)。通過調(diào)試運(yùn)行，證明了控制系統(tǒng)改造的合理性和整個(gè)系統(tǒng)方案的正確性，通過改造使傳統(tǒng)的鏜床成為機(jī)電一體化的新產(chǎn)品 ,提高了生產(chǎn)過程的效率、降低了成本、節(jié)省了能源。控制系統(tǒng)能滿足所需要求，達(dá)到了預(yù)期的目的。
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