基于 PLC、变频器和触摸屏的 T68 型镗床电控系统改造
2019-3-1 来源： 淮海技师学院 作者：汤波红
摘 要：T68 型卧式镗床是我国目前普遍使用的一种机床，对加工精度要求较高。部分企业及高校仍采用传统的继电接触器对 T68 型卧式镗床的电路进行控制，使 T68 型卧式镗床存在线路复杂、可靠性差、故障检测与排除难度大等问题。本文提出了采用可编程控制器（PLC）、变频器和触摸屏对 T68 型卧式镗床电气控制系统进行设计、改造，提高了 T68 卧式镗床电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，减少了维护、维修的工作量，保证了 T68 型卧式镗床电控系统的快速性、准确性、合理性 , 提高了经济效益，使整个生产系统得到优化。
关键词：T68 镗床； PLC；触摸屏；变频器；改造
镗床是精密加工机床的一种，在冷加工中使用较多，大多用来加工精度、光洁度要求较高的孔以及各孔间的距离要求比较精确的零件。T6 型卧式镗床主要用于镗孔、铰孔、钻孔、加工端平面。随着先进技术的不断发展，特别是 PLC、变频器、触摸频等自动化新型控制策略的应用，控制方法由手动控制到由 PLC 控制，控制功能由简单控制发展到智能控制，控制原理由硬接线继电接触器控制系统发展到以微处理器为核心的自动控制系统。如果继电接触控制系统的某一个接触器坏了，都有可能使整个系统瘫痪，而故障的查找和排除又非常困难。由于继电接触器控制系统存在的可靠性低、适应性差等问题，不但影响生产效率，而且维护也不方便。基于这些问题 , 本文通过用 PLC 变频器、触摸屏控制系统改造了原来的 T68 镗床继电接触控制系统，改善了其性能，提高了自动化程度，同时也提高了生产效率，并能准确地保证其加工精度。
1 、T68 卧式镗床概述
1.1 T68 卧式镗床的主要结构
T68 卧式镗床主要由床身、前立柱、后立柱、工作台、镗头架、尾架等构成。
1.2 T68 型卧式镗床电气原理图及控制要求
（1）各方向的进给运动都有正反两个方向的转动，故主电机必须能实现正、反转；（2）根据快速进给要求，主电动机要能实现正、反转的点动控制；（3）主电动机为双速电机，可提供高、低两种速供选择，运转时应先经低速启动再换接到高速运转。
2、 PLC、变频器、触摸屏改造 T68 型镗床
2.1 确定改造方案
（1）按照 T68 镗床电气控制原理及控制要求，明确改造思路；（2）原线路中的主令电器（按钮、行程开关等）不可变动；（3）采用单台变频器替代 T68 卧式镗床原有双速电机电路，用变频器驱动普通三相异步电动机实现主轴电动机调速，省去时间继电器；（4）确定人机界面的控制功能，使用触摸屏进行操作，使操作得以简化，设计触摸屏画面；（5）用 PLC 编程控制
T68 卧式镗床继电器控制中的硬接线，使用晶体管输出型 PLC，增加 DC24V 继电器，以驱动接触器线圈。
2.2 确定变频器型号、改造优点
（1）选择变频器型号：本文选用三菱型号为 FR-
E740 的变频器。
（2）变频器改造优点：1）节能，提高生产效率；2）应用变频调速能实现无极调速；3）运用变频调速能优化生产工艺过程，提高产品性能，提高生产线自动化和改善适用环境等。
2.3 选择触摸屏型号、设计触摸频画面
（1）选择触摸屏型号：本文中拟采用三菱 GT1055触摸屏
（2）触摸屏画面要求能实现：1）进入 T68 卧式镗床操作系统；2）触摸屏操作有效与无效控制；3）主轴正转 M0、反转启动 M1 控制；4）主轴点动正转 M2、点动反转 M3 控制；5）主轴停止 M4 控制。
（3）设计触摸屏画面。
2.4 T68 型卧式镗床控制线路的 PLC 改造
（1）选择 PLC 型号：根据控制要求，仅需要 11 个输入点，7 个输出点，又基于三菱的 PLC 价格便宜且在市场上应用广泛，适用于经济型的改造，因此，选用三菱型号为 FX3U-48MT 的 PLC。
（2）绘制改造后的电气控制线路图：根据改造方案，设计 T68 卧式镗床改造后的电气控制线路图，增加断路器 QF 为必要的保护。
（3）设计 PLC 程序。
3 、控制系统改造后的调试
用户程序设计完成后，一般先做模拟调试，验证设计的程序是否符合要求。在模拟调试时，外接部分的输入开关作为模拟输入信号，通过观察输出模块上二极管的发光情况来判断 PLC 的输出是否正常，发现问题立即检查和修改程序，直至达到控制要求。其次再进行联机调试，即将通过模拟调试的程序进一步连接设备调试，循序渐进的进行，先连接 PLC 输入设备，再连接输出设备，最后接上实际负载等逐步进行调试，逐一排除调试中发现的问题 , 直至调试成功。
4 、结语
以原有的 T68 型卧式镗床控制系统为基础，经三菱FX3U-48MT 的 PLC、GT1055 触 摸 屏、FR-E740 的变频器改造后，并利用三菱 FX3U-48MT 型号的 PLC对编程结果进行验证。设计出了符合生产要求，自动化程度相对较高，应用前景广泛的基于 PLC 触摸屏、变频器控制的 T68 型卧式镗床电控系统。通过调试运行，证明了控制系统改造的合理性和整个系统方案的正确性，通过改造使传统的镗床成为机电一体化的新产品 ,提高了生产过程的效率、降低了成本、节省了能源。控制系统能满足所需要求，达到了预期的目的。
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