摘　要：针对T6216 镗床原先采用的继电器—接触器控制系统电气元件较多、电路复杂、可靠性差、电气故障频繁等缺点，提出了采用可编程控制器（ＰＬＣ）对镗床电气控制系统进行改造，给出了改造后控制系统的硬件组成和软件设计。说明了用ＰＬＣ控制取代继电器—接触器控制，能根据ＰＬＣ运行状态指示灯及时发现故障点，快速排除故障，使操作维护方便，从而降低设备故障率，提高设备利用率。
  
  

      0 引言

      镗床是冷加工中使用比较普遍的设备，主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔及各孔间的距离要求较为精确的零件，如一些箱体零件，属于精密机床。该镗床原控制电路为继电器控制，触点多、线路复杂、故障多，操作人员维修任务较大。在工业控制领域，继电器系统曾被广泛使用并占主导地位，具有结构简单、易学易懂、价格便宜的优点，但其控制过程是由硬件接线方式实现的，如果某一个继电器损坏，甚至仅仅是一对触点接触不良，就可能造成系统瘫痪，而往往故障排查难度又较大，需要花费很长时间。如果产品更新换代，则需要改变整个控制系统，并且设计施工周期长。可见，继电器控制系统存在着可靠性低、适应性差的缺点。而对镗床的控制，要求电气控制抗干扰能力强，运行可靠，且控制方式简化，以提高机床的电气使用寿命。针对这种情况，我们用ＰＬＣ改造镗床继电器控制电路，克服了以上缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用效率，运行效果非常好。

      1、改造方案的确定

      （1）原镗床的工艺加工方法不变。
      （2）在保留主电路原有元件的基础上，不改变原控制系统电气操作方法。
      （3）电气控制系统控制元件（包括按钮、行程开关、热继电器、接触器）作用与原电气线路相同。
      （4）主轴和进给仍采用直流调速不变。
      （5）将原继电器控制中的硬件接线改为PLC编程实现。

      PLC以其可靠性高、逻辑控制功能强、体积小、适应性强等优势在工业测控领域广泛运用，已大量替代由中间继电器和时间继电器等组成的传统继电器—接触器控制系统。为此，决定采用PLC控制的形式对原控制系统进行改造 。

      2、PLC控制电路设计

      2.1　PLC机型选择及硬件电路设计

      目前，世界上有上百个厂家生产可编程控制器产品，比较著名的PLC生产厂家主要有美国的AB、通用（CE），日本的三菱（MITSUBISHI）、欧姆龙（OMRON），德国的西门子
（SIMENS），法国的TE，韩国的三星（SUＭSUNG）、LS等。本设计选择的是日本欧姆龙公司产品。欧姆龙系列PLC是一种小型PLC，其许多功能达到了大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC一样，因此它一经推出，即受到了广泛关注。同时，该公司有多台欧姆龙系列PLC产品在使用，为本设计提供了很好的参考，也为日后的维修维护和备品备件提供了方便。

   
      (1)本控制系统有27个输入开关量，分别为：主轴机械变速１ＺＫ，占用４点；主轴变速良好时压合１ＸＫ、２ＸＫ、３ＸＫ、４ＸＫ，占用４点；进给方向（主轴、径向刀架、滑座、自动断开）选择２ＺＫ，占用４点；手动、自动选择３ＺＫ，占用１点；限位开关，正向９ＸＫ、反向１０ＸＫ，占用２点；主轴控制，正向点动３ＡＮ、反向点动４ＡＮ、正转５ＡＮ、反转６ＡＮ、停止７ＡＮ，占用５点；进给控制，正向点动８ＡＮ、反向点动９ＡＮ、正转１０ＡＮ、反转１１ＡＮ、停止１２ＡＮ，占用５点；油泵１ＡＮ、风机２ＡＮ，占用2点。

  
     (2)本控制系统有23个输出开关量，分别为：主轴和进给运行控制，占用１点；主轴变速良好，占用１点；正反向给定控制，占用１点；主轴制动电磁离合器９ＤＬ，占用１点；油泵接触器ＣＪ１，占用１点；主轴速度给定、点动控制Ｗ１、Ｗ２、Ｗ５、Ｗ６，占用４点；进给速度给定、点动控制Ｗ３、Ｗ４、Ｗ７、Ｗ８，占用４点；滑座、主轴箱、径向刀架、主轴移动进给工作方向选择电磁阀３ＤＬ～８ＤＬ，占用６点；径向刀架、滑座换档变速电磁阀１ＤＦ～４ＤＦ，占用４点。

     (3)确定Ｉ／Ｏ点数是设计整个ＰＬＣ控制系统首先需要解决的问题，决定着PLC机型的选择，系统硬件部分的设计，也是系统软件编写的前提。分析Ｔ６２１６镗床电气控制要求可知，该系统共有２７个输入点、２３个输出点，因此，确定选用欧姆龙Ｃ６０Ｐ－ＣＤＲ－Ａ　PLC，该型号PLC共有３２个输入点、２８个输出点，输出类型为继电器输出 ，既能满足控制要求，又能留有一定的余量。PLC外部接线及输入、输出分配如图１所示。

                                            图１　PLC外部接线图

      2.2　PLCＣ控制程序设计

      2.2.1主轴机械变速控制PLC程序设计

            图２　主轴机械变速控制梯形图
 

                             表１　主轴机械变速表

     2.2.2主轴控制ＰＬＣ程序设计

                     图３　主轴控制梯形图 

      2.2.3 进给方向选择控制ＰＬＣ程序设计

           图４　进给方向选择控制梯形图

                                 表２　进给工作方向选择表

      2.2.4 进给运动控制ＰＬＣ程序设计

      T6216镗床进给运动控制可以实现进给电机的正转、反转、停止、正向点动和反向点动等动作 。当按下正转按钮１０ＡＮ时，输入继电器０１１１得电，通过辅助继电器１２００接通输出继电器０５０８，接通＋１５Ｖ 电源，接通输出继电器０５１０，接通进给直流电机速度给定，进给按正向给定速度运行。当按下反转按钮１１ＡＮ时，输入继电器０１１２得电，通过辅助继电器１２０１接通输出继电器０５０９，接通－１５Ｖ电源，接通输出继电器０５１０，接通进给直流电机速度给定，进给按反向给定速度运行。按下停止按钮１２ＡＮ，输入继电器０１１０接通，通过辅助继电器１１１５断开输出继电器０５０８或０５０９及０５１０，断开进给直流电机给定，停止进给。当按下正向点动按钮８ＡＮ 时，输入继电器０１０８得电，通过辅助继电器１１１３接通输出继电器０５０８，接通＋１５Ｖ 电源，接通输出继电器０５１０，接通进给直流电机速度点动给定，进给按正向点定速度运行。当按下反向点动按钮９ＡＮ时，输入继电器０１０９得电，通过辅助继电器１１１４接通输出继电器０５０９，接通－１５Ｖ电源，接通输出继电器０５１０，接通进给直流电机速度点动给定，进给按反向点定速度运行。ＰＬＣ共计需输入５点、输出５点，控制梯形图如图５所示。

               图５　进给运动控制梯形图

     3 、结语
 

     虽然PLC 一次性投资相对较大，但 T6216镗床原继电器—接触器控制系统经PLC改造后，无论在设备安全性还是可靠性方面和原有控制系统相比都有了显著的提高，大大降低了运行故障率，提高了设备运行的稳定性和效率，减轻了工人的劳动强度，降低了日常维护成本，并可避免因误操作而引起的事故出现。改造后设备经使用运行，结果表明效果非常好，极大地提高了生产效率。