基于 FX2NPLC 的 T6112 鏜床電氣控制系統智能改造
2019-8-21 來源：平頂山學院 電氣與機械工程學院 作者：卞和營，杜豪杰
摘 要: 針對 T6112 鏜床因為多年使用，導致電氣控制系統線路及電器元件老化、故障頻發、能耗大和加工效率低等現象，選用 FX2NPLC 對 T6112 鏜床的電氣控制系統進行改造，詳細闡述了具體的改造方案． 實踐證明改造后的 PLC 控制系統加工效率比原來提高了 3 倍左右，且性能穩定可靠。
關 鍵 詞: FX2NPLC; T6112 鏜床; 電氣控制系統; 智能改造
0 引言
T6112 臥式鏜床主要用于加工孔、加工端面、銑削平面、鉆削及加工螺紋等，是鏜床中應用最廣泛的一種． 筆者針對某機械廠的 5 臺 T6112 型臥式鏜床因為多年使用導致電氣控制系統元件與線路老化，以及加工產品質量差、效率低、成本高等突出問題，提出了基于 FX2NPLC 的智能改造方案．
1 、T6112 臥式鏜床電氣控制線路分析
T6112 臥式鏜床電氣控制線路主要由主電路、控制電路和照明電路 3 部分組成． 主軸電機 M1 與進給電機 M2 構成主電路; 照明電路 12 V 電源由變壓器 TC 提供并由開關 Q1 控制; 電氣控制電路供電電壓為 220 V，電氣控制電路原理圖如圖 1 所示。
圖 1 T6112 臥式鏜床電氣控制電路原理圖
由圖 1 可知，主軸電機 M1 的控制主要包括正轉低速、正轉高速、反轉低速、反轉高速、正轉點動、反轉點動、制動和變速沖動; 進給電機 M2 的控制主要為正反轉控制． 主軸電機 M1 的具體控制過程分析 如 下:
1) 正 轉 低 速 控 制，按 下 啟 動 按 鈕SB2→KA1 線圈通電并自鎖 → KM3 線圈通電 →KM1 線圈通電→KM4 線圈通電→電機 M1 正轉低速運行;
2) 正轉高速控制，按下啟動按鈕 SB2 →KA1 線圈通電并自鎖→KM3 線圈通電→KM1 線圈通電→SQ7 動作→時間繼電器 KT 開始計時→KT計時時間到→KM4 線圈斷電，KM5
線圈通電→電機 M1 正轉高速運行;
3) 反轉低速控制，按下啟動按鈕 SB3 →KA2 線圈通電并自鎖→KM3 線圈通電→KM2 線圈通電→KM4 線圈通電→電機 M1 反轉低 速 運 行;
4) 反 轉 高 速 控 制，按 下 啟 動 按 鈕SB3→KA2 線圈通電并自鎖 → KM3 線圈通電 →KM2 線圈通電→SQ7 動作→ 時間繼電器 KT 開始計時→KT 計時時間到→KM4
線圈斷電而 KM5 線圈通電→電機 M1 反轉高速運行;
5) 正轉點動，按下啟動按鈕 SB4 →KM1 線圈通電→KM4 線圈通電→電機 M1 正轉，松開啟動按鈕 SB4→KM1 線圈斷電→KM4 線圈斷電→電機 M1 停止;
6) 反轉點動，按下啟動按鈕 SB5→KM2 線圈通電→KM4 線圈通電→電機 M1 反轉，松開啟動按鈕 SB5→KM2線圈斷電→KM4 線圈斷電→電機 M1 停止;
7) 制動，假設 M1 正在正轉，當按下停止按鈕 SB1 后松開時，KM1、KM3 均斷電，而由于 M1 運轉的慣性有一定的速度，13 － 18 之間的速度繼電器的 KS 觸點是閉合的，且 18 － 19 之間的 KM1 常閉觸點也是閉合的，導致 KM2 線圈通電，電機 M1 通上反向電源，從而使電機 M1 快速停下;
8) 沖動，a． 正常運行時的變速沖動，控制電路中 SQ3 與 SQ4 分別為主軸變速手柄與進給變速手柄，變速時 SQ3 或 SQ4復位，KM3 與 KT 線圈斷電，KM1 與 KM2 線圈通電狀態切換，而 KA1 與 KA2 由于自鎖仍保持原狀態，當手柄推回原位時完成變速，b． 變速時齒輪嚙合不良的沖動控制，主要由 SQ5 或 SQ6 控制，當齒輪嚙合不良時，SQ3 與 SQ4 的常開觸點不能閉合，SQ5 或 SQ6 與 13 － 18 之間的常開觸點 KS 及 13 －15 之間的常閉觸點 KS 使 KM1 與 KM2 的線圈交替接通與斷開，產生沖動直到齒輪嚙合良好使 SQ3與 SQ4 的常開觸點閉合完成沖動．
進給電機 M2 的正反轉控制主要通過 SQ8 與 SQ9 手柄控制．
2、 T6112 臥式鏜床電氣控制線路的 PLC 智能改造
2． 1 PLC 機型選擇與輸入輸出地址分配
通過對 T6112 臥式鏜床的電氣控制線路的分析，可知輸入信號有 15 個，輸出信號有 7 個，在遵循保證系統性能可靠、結構簡單、價格低以及系統功能可再擴展原則的基礎上設計了 PLC 智能改造方案，本智能改造方案采用三菱公司的 FX2N －48MＲ 繼電器輸出型 PLC．
該智能系統相應的輸入及輸出地址分配見表 1 和表 2．
表 1 PLC 輸入地址分配表
表 2 PLC 輸出地址分配表
2． 2 PLC 外部硬件電路接線圖
根據 T6112 臥式鏜床的控制要求以及 PLC 的輸入輸出地址分配，T6112 鏜床的 PLC 外部硬件電路接線如圖 2 所示． 在圖 2 中接觸器 KM1 和 KM2、KM6 和 KM7 分別進行了聯鎖保護，提高了控制系統的可靠性．
圖 2 PLC 外部硬件電路
2． 3 T6112 鏜床 PLC 控制程序設計
根據 T6112 臥式鏜床的控制要求，結合 PLC的輸入輸出地址分配及外部硬件電路的設計，控制梯形圖程序如圖 3 所示。
2． 4 調試及改造
首先進行模擬調試，將各輸入主令設備按圖 2接到 PLC 的輸入端，用 7個 LED 燈代替 KM1 －KM7 接到 PLC 的輸出端，把如圖 3 所示的 PLC 控制梯形圖程序下載到 FX2N 的 CPU，按 T6112 鏜床的控制要求順序操作接在 PLC 輸入端的指令開關，觀察 LED 燈的狀態( 燈亮相當于接通，燈滅相當于斷開) ，調試程序直至完全符合 T6112 鏜床的控制要求; 然后按圖 2 接上 KM1 － KM7 線圈但不連接電機，運行 PLC 觀察 KM1 － KM7 的動作情況，調試到完全符合要求; 最后接通電機進行調試，調試滿足要求后完成改造工作。
圖 3 控制梯形圖程序
3 、結論
應用 FX2NPLC 對 T6112 鏜床的電氣控制系統進行改造，改造后的 5 臺 T6112 型臥式鏜床的 PLC控制系統不僅體積變小，故障大大減少，安全性能和響應速度明顯提高，而且設備的生產效率提高了3 倍左右．
筆者提供的應用 FX2NPLC 對 T6112 型臥式鏜床電氣控制系統改造的方案，能夠對相關行業技術改造提供技術支持，有一定的實際借鑒意義。
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