【正文】 轉(zhuǎn)換，如要實(shí)現(xiàn)某個(gè)運(yùn)動(dòng)必須 使它所對(duì)應(yīng)的某個(gè)電磁閥或離合器動(dòng)作，除此之外就是添加各運(yùn)動(dòng)中的正負(fù)限位開關(guān)，這主要是起到各運(yùn)動(dòng)在動(dòng)作時(shí)的保護(hù)作用 [4]。 T68 臥式鏜床主要技術(shù)參數(shù) 圖 31 鏜床主軸部件結(jié)構(gòu)圖 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 鏜軸直徑（ mm）： 130 主軸最大鈕矩 （ ）： 3136 主軸最大轉(zhuǎn)向力 （ N）： 31360 主軸最大行程 （ mm）： 900 工作臺(tái)工作面 積（ mm）： 1600*1400 主電機(jī)功率 （ kW）： 機(jī)床重量 （ kg）： 25500 圖 32 是臥式鏜床的外觀圖。它主要是由床身、主軸箱、前立柱、帶后支承的后立柱、下滑座、上滑座和工 作臺(tái)等部分組成。加工時(shí)，刀具裝在主軸箱的鏜軸和平旋盤上，由主軸箱獲得各種轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。主軸箱可沿前立柱的導(dǎo)軌上下移動(dòng)。工件安裝在工作臺(tái)上，可與工作臺(tái)一起隨下滑座或上滑座作縱向或橫向移動(dòng)。此外，工作臺(tái)還可繞上滑座 12 的圓導(dǎo)軌的水平面內(nèi)調(diào)整至一定的角度位置，以便加工互成一定角度的孔。裝在鏜軸上的鏜刀還可隨鏜軸作軸向運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給或調(diào)整刀具的軸向位置。當(dāng)鏜桿及刀桿伸出較長(zhǎng)時(shí)，可用后立柱上的去承來從左端加以支承，以增加刀桿及鏜軸的剛性。當(dāng)?shù)毒哐b在平旋盤徑向滑板的徑向刀架上時(shí)，徑向帶著刀具徑向給，可車削端面 [5]。 圖 32 鏜床外觀圖 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 主電路工作原理分析 T68 臥式鏜床是使用最為廣泛的一種鏜床，現(xiàn)以該型號(hào)鏜床為例 ， 圖 33 所示為T68 型臥式鏜床 的 主電路 。 圖 33 T68鏜床主電路 主電路的分析 本機(jī)床的電力拖動(dòng)系統(tǒng)由兩臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)組成。因?yàn)楣β瘦^小，所以均采用接觸器直接起動(dòng)控制線路。 M1 是主電動(dòng)機(jī)，由交流接觸器 KM1 與 KM2 控制其正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)的起動(dòng)與停止。交流接觸器 KM3 用來短路限流電 R。 M1 的過載保護(hù)繼電器是 FR1。 M2 是主軸箱和工作臺(tái)的快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，功率為 ，轉(zhuǎn)速為 1460r/min。因?yàn)榭焖僖苿?dòng)是短時(shí)間工作，所以不設(shè)過載保護(hù)。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 （ 1） 主電動(dòng)機(jī)為雙速電動(dòng)機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，功率為，轉(zhuǎn)速為 1460/2880 r/min。主電動(dòng)機(jī)高低速的變換由主軸孔盤變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的限位開關(guān) SHY 控制。在常態(tài)下， SHY 斷開低速；當(dāng) SHY 被壓下時(shí)，接通高速。接觸器 KM KM7 以及 KM8 用來改變主電動(dòng)機(jī)定子繞組的聯(lián)接方法。當(dāng) KM6 的主觸點(diǎn)閉合，繞組接成三角形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1460r/min。當(dāng) KM6 的主觸點(diǎn)斷開，KM7 和 KM8 的主觸點(diǎn)閉合時(shí)，繞組接成雙星形，主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 為 2880r/min。 （ 2） 主電動(dòng)機(jī)可以正反轉(zhuǎn)和正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，也可以反接制動(dòng)。為限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和反接制動(dòng)電流，在點(diǎn)動(dòng)和反接制動(dòng)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)定子繞組中串聯(lián)了限流電阻。 （ 3） 主電動(dòng)機(jī)低速時(shí)可直接起動(dòng)，在主電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)之前要保證先接通低速轉(zhuǎn)動(dòng)電路，經(jīng)過一段延時(shí)再自動(dòng)轉(zhuǎn)換到高速，以減小主電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流 [6]。 電力拖動(dòng)及控制要求 T68 型鏜床的主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由同一臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī) M1 拖動(dòng)，各方向的運(yùn)動(dòng)由相應(yīng)手柄選擇，各自的快速移動(dòng)由另一臺(tái)電動(dòng)機(jī) M2 拖動(dòng)。上述運(yùn)動(dòng)對(duì) T68 型臥式鏜床控制提出了以下要求。 （ 1） 為了適應(yīng) 各種工件的加工工藝要求，主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給都應(yīng)有較大的調(diào)速范圍。因此，該機(jī)床采用雙速籠型異步電動(dòng)機(jī) M1 作為主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并采用機(jī)電聯(lián)合調(diào)速，這樣既擴(kuò)大了調(diào)速范圍又使機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化。 （ 2） 進(jìn)給傳動(dòng)和主軸及花盤旋轉(zhuǎn)采用同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有幾個(gè)方向 (主軸軸向、花盤徑向、主軸垂直方向、工作臺(tái)橫向、工作臺(tái)縱向 )，所以要求電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn)，并有高、低速度選擇。高速運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)先低速起動(dòng)，各方向的進(jìn)給應(yīng)有電氣聯(lián)鎖。 （ 3） 進(jìn)給方向均能快速移動(dòng)。因此，該機(jī)床采用另一臺(tái)快速電動(dòng)機(jī) M2 拖動(dòng)，正反兩個(gè)方向都能短時(shí)點(diǎn)動(dòng)。 （ 4） 為適應(yīng)調(diào)整需要， 要求主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)能正反向點(diǎn)動(dòng)，并且?guī)в兄苿?dòng)。為此，該機(jī)床采用電磁鐵帶動(dòng)的機(jī)械制動(dòng)裝置。 原有繼電器控制線路存在的問題 因長(zhǎng)年使用 繼電器會(huì) 產(chǎn)生了以下問題：原來的繼電器控制回路接線復(fù)雜容易出故障；繼電器長(zhǎng)期使用后常出現(xiàn)接頭氧化、接觸不良和線圈燒損等現(xiàn)象，經(jīng)常發(fā)生故障，可靠性很差；時(shí)間繼電器老化不穩(wěn)定，時(shí)間參數(shù)需經(jīng)常校正調(diào)整，機(jī)床電子元器件市場(chǎng)上缺乏相應(yīng)的配件；維修費(fèi)用高因故障率高，總體控制系統(tǒng)老化導(dǎo)致加工精度的降石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 低。這些問題的存在是設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)停機(jī)，不能滿足生產(chǎn)的需要。因此，我們決定用高性能價(jià)格比的自 動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。對(duì)各種方案進(jìn)行對(duì)比可以看出，采用可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢(shì)， T68 鏜床的改造總方案是：對(duì)鏜床的繼電器 ,接觸器控制系統(tǒng)改為 PLC 控制系統(tǒng) [7]。 PLC 硬件接線圖 通過對(duì) T68 鏜床的分析對(duì)其 PLC 的硬件接線進(jìn)行了設(shè)計(jì)，如圖 34 所示 圖 34 PLC硬件接線圖 FX2N32R 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 電氣元件選型 PLC 的選擇：由于系統(tǒng)需要 14 個(gè)輸入點(diǎn)， 7 個(gè)輸出點(diǎn)，又基于三菱的 PLC 在市場(chǎng)上被廣泛使用且價(jià)格便宜，適用于經(jīng)濟(jì)型的改造，因此，我選用三菱型號(hào)為FX2N32MR 的 PLC。 熔斷器的選擇：保護(hù)單臺(tái)電機(jī)是考 慮到電動(dòng)機(jī)受啟動(dòng)電流沖擊熔斷器的額定電流應(yīng)大于等于 到 倍的電動(dòng)機(jī)額定電流。 低壓斷路器的選擇：斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)大于或等于電路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流，熔斷器的極限通斷能力應(yīng)大于或等于最大短路電路電流。欠電壓脫扣器的額定電壓等于電路的額定電壓。過電流脫扣器的額定電流應(yīng)大于或等于電路最大負(fù)載電流，選擇 C65N/3P D 型 32A。 交流接觸器的選擇：接觸器的額定電壓應(yīng)等于負(fù)載的額定電壓。額定電流應(yīng)等于或稍大于負(fù)載的額定電流，選擇 CJ2016 220V。 熱繼電器的選擇：熱繼電器的整定 電流通常等于或大于電動(dòng)機(jī)的額定電流，所以選用熱繼電器型號(hào) JR1620/3 整定電流 1016A。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第 4 章 T68 鏜床控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PLC 改造方案 采用 PLC 實(shí)現(xiàn) T68 鏜床電氣控制時(shí)，照明、電源指示燈、低壓備用電源插座及控制電源變壓器及相關(guān)電路保持原電路配置連接。繼電一接觸器系統(tǒng)中按鈕、速度繼電器、行程開關(guān)為 PLC 的輸入設(shè)備，接觸器線圈為 PLC 的輸出設(shè)備。為了節(jié)省 PLC的 I／ O 點(diǎn)數(shù)， SQ SQ2 的常開觸點(diǎn)并聯(lián)， SQ SQ4 的常開觸點(diǎn)串聯(lián)， SQ SQ4的常閉觸點(diǎn)并聯(lián)， SQ SQ6 的常開觸點(diǎn)并 聯(lián)之后接在 PLC 的輸入端。經(jīng)過這樣處理后，僅需要 13 個(gè)輸入點(diǎn)， 7 個(gè)輸出點(diǎn)，因此，又基于三菱的 PLC 在市場(chǎng)上被廣泛使用且價(jià)格便宜，適用于經(jīng)濟(jì)型的改造，因此，我選用三菱型號(hào)為 FX2N32MR 的PLC。 梯形圖程序的設(shè)計(jì)方案 T68 鏜床的 PLC 梯形圖程序參照 T68 鏜床電氣控制線路《附件 3： T68 電氣控制圖》設(shè)計(jì)。采用繼電一接觸器控制移植法設(shè)計(jì)梯形圖程序。 （ 1） 設(shè)置中間單元在梯形圖中，為簡(jiǎn)化電路，多個(gè)線圈都受某一觸點(diǎn)串并聯(lián)電路的控制，在梯形圖中設(shè)置用該電路控制的中間繼電器。 （ 2） 設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)以線圈為單位，分別考慮 繼電器電路圖中每個(gè)線圈受到哪些觸點(diǎn)和電路的控制，然后畫出相應(yīng)的等效梯形圖電路。 （ 3） 常閉觸點(diǎn)提供的輸入信號(hào)的處理設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，盡量采用常開觸點(diǎn)。如果只能用常閉觸點(diǎn)，梯形圖中對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)的常開，常閉類型應(yīng)與繼電器電路相反。 （ 4） 外部聯(lián)鎖電路的設(shè)計(jì)在梯形圖中設(shè)置對(duì)應(yīng)的輸出繼電器的線圈串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)組成的軟件互鎖外，還應(yīng)在 PLC 外部設(shè)置硬件互鎖電路。 設(shè)計(jì)時(shí)，將 SQ1 常閉、 SQ3 常閉并聯(lián)、 KM1 常開， KM2 常開 SB1 常開并聯(lián)，將 SQ SQ2 常開與 SRZ 常閉的串聯(lián)、反轉(zhuǎn)速度繼電器 SRZ 常開、 SQ2 常開與 SRZ常開并聯(lián)，即設(shè) 置了中間環(huán)節(jié)，這樣大大簡(jiǎn)化了梯形圖程序，使梯形圖簡(jiǎn)明順暢。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 設(shè)計(jì)流程圖 Y Y Y N N 開始 QF 是否閉合 SP1和 SP2是否都不閉合 SB2 低速 高速 SHY 主軸電機(jī)低速正轉(zhuǎn) 主軸電機(jī)高速正轉(zhuǎn) SB3 主軸電機(jī)高速反轉(zhuǎn) 低速 高速 SHY SB4 主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) 主軸電機(jī)低速反轉(zhuǎn) SB5 主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) SB1 主軸電機(jī)反接制動(dòng) SQ5 SQ6 是否 有鍵按下 快速移動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn) 快速移動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn) 圖 41 設(shè)計(jì)流程圖 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 PLC 的 I/O分配 根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì) PLC 的輸入輸出元件進(jìn)行分配見表 41 輸入元件名稱、代號(hào) 輸入點(diǎn) 主軸停、制動(dòng) SB1 X0 主軸正轉(zhuǎn) SB2 X1 主軸反轉(zhuǎn) SB3 X2 主軸正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) SB4 X3 主軸反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) SB5 X4 主軸轉(zhuǎn)速切換 SHY X5 行程開關(guān) SP1 與 SP2 常開并聯(lián) X6 主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量變換 SQ1 與 SQ3 常閉并聯(lián) X7 主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量變換 SQ1 與 SQ3 常開串聯(lián) X10 主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量變換 SQ2 與 SQ4 常開并聯(lián) X11 工作臺(tái)快速正轉(zhuǎn)行程開關(guān) SQ6 X12 工作臺(tái)快速反轉(zhuǎn)行程開關(guān) SQ5 X13 速度繼電器（正轉(zhuǎn)） SRZ X14 速度繼電器（反轉(zhuǎn)） SRF X15 熱繼電器 FR X16 輸出元件名稱、代號(hào) 輸出點(diǎn) 主軸正轉(zhuǎn) KM1 Y1 主軸反轉(zhuǎn) KM2 Y2 主軸制動(dòng) KM3 Y3 主軸低速 KM4 Y4 主軸高速 KM5 Y5 工作臺(tái)快速正轉(zhuǎn) KM6 Y6 工作臺(tái)快速反轉(zhuǎn) KM7 Y7 主軸正轉(zhuǎn)中間 單元 KA1 M1 表 41 PLC的 I/O分配 表 42 PLC的 I/O分配 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 表 42續(xù) PLC的 I/O分配 輸出元件名稱、代號(hào) 輸出點(diǎn) 主軸反轉(zhuǎn)中間單元 KA2 M2 時(shí)間繼電器 KT TIM T0 設(shè)計(jì)梯形圖 主控電路。 SP1 與 SP2 常閉并聯(lián)（ X006）和 FR（ X016)控制整個(gè)系統(tǒng)是否接通在相同條件下控制多路輸出梯形圖如圖 41 所示 主軸正反轉(zhuǎn)與中間繼電器 KA1（ M1）、 KA2（ M2）間的自鎖互鎖梯形圖如圖 42所示。 主軸電機(jī)反接制動(dòng)模塊，梯形圖如圖 43 所示 簡(jiǎn)化模塊，梯形圖如圖 44 圖 41 主控模塊 圖 42 中間環(huán)節(jié)模塊 圖 43 反接制動(dòng)模塊 圖 44 簡(jiǎn)化模塊 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 電機(jī) 正反轉(zhuǎn)控制模塊，梯形圖如圖 45 所示 主軸電機(jī)高低速控制模塊，梯形圖如圖 46 所示 快速移動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊， 梯形圖如圖 47 所示 主控結(jié)束返回母線，程序結(jié)束。 梯形圖如圖 48 所示 圖 45 正反轉(zhuǎn)控制模塊 圖 46 高低速控制模塊 圖 47 M2正反轉(zhuǎn)控制模塊 圖 48 程序結(jié)束 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 指令表 0 LDI X006 36 OR X003 1 ANI X016 37 ANI X000 2 MC N0 M100 38 ORB 5 LD X001 39 ANI Y002 6 OR M1 40 OUT Y001 7 ANI M2 41 LD M3 8 ANI X000 42 AND X014 9 OUT M1 43 LD Y003 10 LD X002 44 AND M2 11 OR M2 45 OR X004 12 ANI M1 46 AND X000 13 ANI X000 47 ORB 14 OUT M2 48 ANI Y001 15 LD M1 49 OUT Y002 16 OR M2 50 LD M3 17 AND X010 51 ANI T0 18 ANI X000 52 ANI Y005 19 OUT Y003 53 OUT Y004 20 AND X005 54 LD M3 21 OUT T0 K10 55 AND T0 24 LD X000 56 ANI Y004 25 ORI X007 57 OUT Y005 26 OR Y001 58 LDI X012 27 OR Y002 59 AND X013 28 OUT M3 60 ANI Y007 29 LD X015 61 OUT Y006 30 AND M3 62 LD X012 31 LD X011 63 ANI X013 32 ANI X014 64 ANI Y006 33 ORB 65 OUT Y007 34 LD Y003 66 MCR N0 35 AND M1 68 END 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 5 章 改造后 控制系統(tǒng)的調(diào)試 （準(zhǔn)備：將 SQ1 與 SQ3 常開串聯(lián)（ X10）， SQ1 與 SQ3 常閉并聯(lián)（ X7）置 1） （ 1） 主軸正轉(zhuǎn)低速 按下 SB2（ X001）→中間繼電器 KA1（ M1）得電且自鎖→接觸器 KM3（ Y3）得電→ KA1 和 KM3 的常開觸點(diǎn)都吸合→ KM1（ Y1）得電→其常開觸點(diǎn)吸合→ KM4（ Y4）得電→ M1（雙速電動(dòng)機(jī)）接成三角形低速正向運(yùn)行。 （ 2） 主軸正轉(zhuǎn)高速 將變速手柄扳在“高速”位置，使微動(dòng)開關(guān) SHY（ X5）受壓而閉合，為 KT（ T0）和 KM3（ Y3）的工作做準(zhǔn)備；當(dāng)按下 SB2（ X1）時(shí)→ KA1（ M1）得電且自鎖→ KM3和 KT 都得電→ KM1 得電， M1（雙速電動(dòng)機(jī)）先低速正向起動(dòng)；當(dāng) KT 延時(shí) 1s 后→ KT 的常閉觸點(diǎn)（ T0）斷開→ KM4（ Y4）失電，同時(shí) KT 的常開觸點(diǎn)（ T0）閉合→ KM5（ Y5）得電→ M1接成雙 Y 形切換為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 3） 主軸正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) 按下 SB4（ X3）→ KM1（ Y1）得電→ KM4（ Y4）得電。由于 此時(shí) KA1（ M1）、KM3（ Y3）、 KT（ T0）都沒有通電，所以 M1（雙速電動(dòng)機(jī)）只能接成△形進(jìn)行低速轉(zhuǎn)動(dòng)；松開按鈕 SB4 后，因電路沒有自鎖作用，而且 SB1（ X0）的常開觸點(diǎn)沒有閉合，則 KM1 和 KM4 都失電，使 M1 停轉(zhuǎn)。 （ 4） 主軸反轉(zhuǎn)低速 按下 SB3（ X2），繼電器和接觸器的通電順序 KA2（ M2）→ KM3（ Y3）→ KM2（ Y2）→ KM4（ Y4），使 M1（雙速電動(dòng)機(jī)）接成三角形形低速反向運(yùn)行。 （ 5） 主軸反轉(zhuǎn)高速 將變速手柄扳在“高速”位置，使微動(dòng)開關(guān) SHY（ X5）受壓而閉合，為 KT（ T0）和 KM3（ Y3）的工作做準(zhǔn)備 ；當(dāng)按下 SB3（ X2）時(shí)→ KA2（ M2）得電且自鎖→ KM3和 KT 都得電→ KM2（ Y2）得電， M1（雙速電動(dòng)機(jī)）先低速反向起動(dòng)；當(dāng) KT 延時(shí)（ 1s）后→ KT 的常閉觸點(diǎn)（ T0）斷開→ KM4（ Y4）失電 M1 停轉(zhuǎn)，同時(shí) KT 的常開觸點(diǎn)（ T0）閉合→ KM5（ Y5）得電→ M1 接成雙 Y 形切換為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 6） 主軸反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng) 按下 SB5（ X4）→ KM2（ Y2）得電→ KM4（ Y4）得電。由于此時(shí) KA2（ M2）、KM3（ M3）、 KT（ T0）都沒有通電，所以 M1 只能接成三角形進(jìn)行低速轉(zhuǎn)動(dòng)；松開按鈕 SB5 后，因電路沒有自鎖作用，而且 SB1（ X0）的常開觸點(diǎn)沒有閉合，則 KM2石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 和 KM4 都失電，使 M1 停轉(zhuǎn)。 （ 7） 正向反接制動(dòng) 采用速度繼電器來實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)