基于 FX2NPLC 的 T6112 镗床电气控制系统智能改造
2019-8-21 来源：平顶山学院 电气与机械工程学院 作者：卞和营，杜豪杰
摘 要: 针对 T6112 镗床因为多年使用，导致电气控制系统线路及电器元件老化、故障频发、能耗大和加工效率低等现象，选用 FX2NPLC 对 T6112 镗床的电气控制系统进行改造，详细阐述了具体的改造方案． 实践证明改造后的 PLC 控制系统加工效率比原来提高了 3 倍左右，且性能稳定可靠。
关 键 词: FX2NPLC; T6112 镗床; 电气控制系统; 智能改造
0 引言
T6112 卧式镗床主要用于加工孔、加工端面、铣削平面、钻削及加工螺纹等，是镗床中应用最广泛的一种． 笔者针对某机械厂的 5 台 T6112 型卧式镗床因为多年使用导致电气控制系统元件与线路老化，以及加工产品质量差、效率低、成本高等突出问题，提出了基于 FX2NPLC 的智能改造方案．
1 、T6112 卧式镗床电气控制线路分析
T6112 卧式镗床电气控制线路主要由主电路、控制电路和照明电路 3 部分组成． 主轴电机 M1 与进给电机 M2 构成主电路; 照明电路 12 V 电源由变压器 TC 提供并由开关 Q1 控制; 电气控制电路供电电压为 220 V，电气控制电路原理图如图 1 所示。
图 1 T6112 卧式镗床电气控制电路原理图
由图 1 可知，主轴电机 M1 的控制主要包括正转低速、正转高速、反转低速、反转高速、正转点动、反转点动、制动和变速冲动; 进给电机 M2 的控制主要为正反转控制． 主轴电机 M1 的具体控制过程分析 如 下:
1) 正 转 低 速 控 制，按 下 启 动 按 钮SB2→KA1 线圈通电并自锁 → KM3 线圈通电 →KM1 线圈通电→KM4 线圈通电→电机 M1 正转低速运行;
2) 正转高速控制，按下启动按钮 SB2 →KA1 线圈通电并自锁→KM3 线圈通电→KM1 线圈通电→SQ7 动作→时间继电器 KT 开始计时→KT计时时间到→KM4 线圈断电，KM5
线圈通电→电机 M1 正转高速运行;
3) 反转低速控制，按下启动按钮 SB3 →KA2 线圈通电并自锁→KM3 线圈通电→KM2 线圈通电→KM4 线圈通电→电机 M1 反转低 速 运 行;
4) 反 转 高 速 控 制，按 下 启 动 按 钮SB3→KA2 线圈通电并自锁 → KM3 线圈通电 →KM2 线圈通电→SQ7 动作→ 时间继电器 KT 开始计时→KT 计时时间到→KM4
线圈断电而 KM5 线圈通电→电机 M1 反转高速运行;
5) 正转点动，按下启动按钮 SB4 →KM1 线圈通电→KM4 线圈通电→电机 M1 正转，松开启动按钮 SB4→KM1 线圈断电→KM4 线圈断电→电机 M1 停止;
6) 反转点动，按下启动按钮 SB5→KM2 线圈通电→KM4 线圈通电→电机 M1 反转，松开启动按钮 SB5→KM2线圈断电→KM4 线圈断电→电机 M1 停止;
7) 制动，假设 M1 正在正转，当按下停止按钮 SB1 后松开时，KM1、KM3 均断电，而由于 M1 运转的惯性有一定的速度，13 － 18 之间的速度继电器的 KS 触点是闭合的，且 18 － 19 之间的 KM1 常闭触点也是闭合的，导致 KM2 线圈通电，电机 M1 通上反向电源，从而使电机 M1 快速停下;
8) 冲动，a． 正常运行时的变速冲动，控制电路中 SQ3 与 SQ4 分别为主轴变速手柄与进给变速手柄，变速时 SQ3 或 SQ4复位，KM3 与 KT 线圈断电，KM1 与 KM2 线圈通电状态切换，而 KA1 与 KA2 由于自锁仍保持原状态，当手柄推回原位时完成变速，b． 变速时齿轮啮合不良的冲动控制，主要由 SQ5 或 SQ6 控制，当齿轮啮合不良时，SQ3 与 SQ4 的常开触点不能闭合，SQ5 或 SQ6 与 13 － 18 之间的常开触点 KS 及 13 －15 之间的常闭触点 KS 使 KM1 与 KM2 的线圈交替接通与断开，产生冲动直到齿轮啮合良好使 SQ3与 SQ4 的常开触点闭合完成冲动．
进给电机 M2 的正反转控制主要通过 SQ8 与 SQ9 手柄控制．
2、 T6112 卧式镗床电气控制线路的 PLC 智能改造
2． 1 PLC 机型选择与输入输出地址分配
通过对 T6112 卧式镗床的电气控制线路的分析，可知输入信号有 15 个，输出信号有 7 个，在遵循保证系统性能可靠、结构简单、价格低以及系统功能可再扩展原则的基础上设计了 PLC 智能改造方案，本智能改造方案采用三菱公司的 FX2N －48MＲ 继电器输出型 PLC．
该智能系统相应的输入及输出地址分配见表 1 和表 2．
表 1 PLC 输入地址分配表
表 2 PLC 输出地址分配表
2． 2 PLC 外部硬件电路接线图
根据 T6112 卧式镗床的控制要求以及 PLC 的输入输出地址分配，T6112 镗床的 PLC 外部硬件电路接线如图 2 所示． 在图 2 中接触器 KM1 和 KM2、KM6 和 KM7 分别进行了联锁保护，提高了控制系统的可靠性．
图 2 PLC 外部硬件电路
2． 3 T6112 镗床 PLC 控制程序设计
根据 T6112 卧式镗床的控制要求，结合 PLC的输入输出地址分配及外部硬件电路的设计，控制梯形图程序如图 3 所示。
2． 4 调试及改造
首先进行模拟调试，将各输入主令设备按图 2接到 PLC 的输入端，用 7个 LED 灯代替 KM1 －KM7 接到 PLC 的输出端，把如图 3 所示的 PLC 控制梯形图程序下载到 FX2N 的 CPU，按 T6112 镗床的控制要求顺序操作接在 PLC 输入端的指令开关，观察 LED 灯的状态( 灯亮相当于接通，灯灭相当于断开) ，调试程序直至完全符合 T6112 镗床的控制要求; 然后按图 2 接上 KM1 － KM7 线圈但不连接电机，运行 PLC 观察 KM1 － KM7 的动作情况，调试到完全符合要求; 最后接通电机进行调试，调试满足要求后完成改造工作。
图 3 控制梯形图程序
3 、结论
应用 FX2NPLC 对 T6112 镗床的电气控制系统进行改造，改造后的 5 台 T6112 型卧式镗床的 PLC控制系统不仅体积变小，故障大大减少，安全性能和响应速度明显提高，而且设备的生产效率提高了3 倍左右．
笔者提供的应用 FX2NPLC 对 T6112 型卧式镗床电气控制系统改造的方案，能够对相关行业技术改造提供技术支持，有一定的实际借鉴意义。
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