摘要： 通过对传统T68 镗床控制系统的分析， 提出了选用西门子S7-300PLC、西门子MM420 变频器对T68 镗床控制系统的自动化改造方案， 并给出了详细的硬件和软件设计过程，改造后系统具有控制线路简单、可靠性高、易维护等特点，另外镗床控制电路的稳定性和自动化程度也得到提高，生产效率也相对提高，对相关企业具有实践指导意义。

     关键词： PLC； 变频器； 镗床
 

     1、 T68 镗床简介

    （1）T68 镗床的主要结构及改造前的电气原理T68 镗床是由床身、工作台、前立柱、镗头架、后立柱、上下滑板和尾架构成。

     床身是个整体铸件，一端固定有前立柱，前立柱的垂直导轨上装有镗头架。镗头架可沿着导轨垂直移动。镗头架里集中装有主轴、变速箱、进给箱与操纵机构等部件。切削刀具固定在镗轴前端锥形孔里，或装在花盘的刀具溜板上。工作时，镗轴一边旋转，一边沿轴向作进给运动。花盘只能旋转，刀具溜板可作垂直于主轴轴线方向的径向进给运动。后立柱的尾架用来支承装夹在镗轴上的镗杆末端，它与镗头架同时升降，两者的轴线在一条直线上。后立柱可沿床身水平导轨在镗轴的轴线方向调整位置。安装工件的工作台安装在床身的导轨上，由上下滑板与可转动的台面组成。工作台可以进行平行和垂直于镗轴轴线方向的移动和转动。

      T68 型卧室镗床运动形式有3 种：主运动、进给运动和辅助运动。

      继电器控制的T68 镗床电气原理如图1 所示。

                            图1 继电器控制的T68 镗床电气原理图

     （2）T68 镗床工作原理

     ①主轴电机M1 的正反转及点动控制按下正转控制按钮SB1 或者反转控制按钮SB2，接触器KM1或者KM2 通电吸合并自锁。主电路中KM1 或者KM2主触头闭合，为电动机M1 正转或者反转准备；
 
     ②主电动机M1 的变速控制电动机需要运转必须将接触器KM3 或接触器KM4 和KM5 通电吸合。KM3 的吸合， 电机M2 接成三角形低速运转，KM4 和KM5 的吸合， 电机M2 接成双星形高速运转。变速控制由变速手柄操作；
   
     ③变速冲动在镗削时发现运转速度不合适，将变速手柄拉出，这时手柄将压住位置开关SQ2，使SQ2 断开，无论KM3 或KM4、KM5 均断电，电动机立即被制动，选择好转速后，将手柄推进去，SQ2 将复位；
  
     ④快速移动控制镗头架在前立柱垂直导轨上升降、工作台、尾架和后立柱的水平快速移动。当位置开关SQ5 压合，接触器KM6 通电吸合，电动机M2 正转。当位置开关SQ6 压合，接触器KM7 通电吸合，电动机M2 反转；
 
     ⑤安全保护联锁其中SQ3 受快速移动手柄操作，SQ4 受主轴和平旋盘进给手柄操作。当2 个手柄中只有一个处于“进给”位置，则SQ3 或者SQ4 压合，由于SQ3 和SQ4 是并联的，所以压合一个，另一个仍然可工作。若是正在快速移动，同时镗头在进给，则SQ3 和SQ4 都被压合，控制电路断电，机床停止工作。
 
 
    （3）T68 镗床原系统存在的问题及改造思路传统T68 镗床采用继电器、接触器控制存在电路复杂，动作速度慢、可靠性差、故障诊断与排除困难等缺点，针对这一现象，在集成电路、计算机技术基础上发展起来一种新型工业控制设备，可编程控制器。它具有可靠性高，抗干扰能力强，组合灵活使用方便，功能强通用性好等优点。本文将详细介绍利用西门子S7-300PLC 对镗床的控制电路进行改造的方案，并给出详细的硬件和软件设计过程。传统T68 镗床加工过程中要实现调速，利用的是继电器、接触器的断开与导通来控制电机不同的运转情况，当电机通过这样的控制方法来实现高低速运转时，将会产生很大的电流。这个电流值将增加电机绕组的电应力并产生热量， 从而降低电机的寿命。而变频器调速性能好，控制精度和调速的平滑性很高，通用性强，且调速范围广，能满足任何工况运行对传动速度范围和精度的调节要求，实现平滑无级变速。电机的维护成本得到降低，利用变频器来实现镗床主轴电机高低速运转具有实际意义，本文将详细介绍利用西门子、MM420 变频器对传统T68 镗床主轴电机进行控制及调速的设计过程。

       2 、T68 镗床系统改造的硬件设计

     （1）T68 镗床系统改造后的PLC 输入输出T68 镗床系统改造后的PLC 输入、输出如表1、表2 所示。

                         表1 T68 镗床改造后TCL 输入表

                     表2 T68 镗床系统改造后的PLC 输出表

     （2）T68 镗床系统改造后的电气控制线路

 
      T68 镗床系统改造后电气控制线路如图2 所示。

                     图2 T68 镗床系统改造后的电气控制线路图

      3 、T68 镗床系统改造的软件设计

     （1）变频器参数设置

     PLC 控制变频器驱动电动机高低速正反转操作步骤：
 
     参数设置目标：P0003=2，P0700=2，P0701=16，P0702=16，P0703=12，P1000=3，P1001=20.00 （低速运行频率为20 Hz），P1002=30.00（高速运行频率为30 Hz），P1120 （加速时间）=1.50 s，P1121 （减速时间）=1.00 s。
 
     ①将变频器参数恢复出厂设置；
     ②按P 键，显示“r0000”，按邙键至P0003，按P键显示“1”， 按按邙键调整至“2”， 按P 键显示“P0003”（以下参数设置步骤参考本步）；
     ③按邙键至P0700， 由于变频器参数恢复出厂设置后该参数默认为“2”，所以无需设置本参数；
     ④按邙键至P0701，将参数设置为“16”；
     ⑤按邙键至P0702，将参数设置为“16”；

                                       图3 PLC 程序设计

     4、 结语

    本文采用西门子S7-300PLC、西门子MM420变频器对T68 镗床的控制系统的进行了自动化改造，改造后镗床的控制电路体积变小，可靠性提高，实际生产运用中对镗床的维护和改造会更加方便，降低了维护成本。此外，也提高镗床控制电路的稳定性和自动化程度， 可以延长镗床的使用寿命，提高生产效率，因此，对T68 镗床的改造具有实际的应用价值。