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     摘要： 通過對(duì)傳統(tǒng)T68 鏜床控制系統(tǒng)的分析， 提出了選用西門子S7-300PLC、西門子MM420 變頻器對(duì)T68 鏜床控制系統(tǒng)的自動(dòng)化改造方案， 并給出了詳細(xì)的硬件和軟件設(shè)計(jì)過程，改造后系統(tǒng)具有控制線路簡(jiǎn)單、可靠性高、易維護(hù)等特點(diǎn)，另外鏜床控制電路的穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度也得到提高，生產(chǎn)效率也相對(duì)提高，對(duì)相關(guān)企業(yè)具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。

     關(guān)鍵詞： PLC； 變頻器； 鏜床
 

     1、 T68 鏜床簡(jiǎn)介

    （1）T68 鏜床的主要結(jié)構(gòu)及改造前的電氣原理T68 鏜床是由床身、工作臺(tái)、前立柱、鏜頭架、后立柱、上下滑板和尾架構(gòu)成。

     床身是個(gè)整體鑄件，一端固定有前立柱，前立柱的垂直導(dǎo)軌上裝有鏜頭架。鏜頭架可沿著導(dǎo)軌垂直移動(dòng)。鏜頭架里集中裝有主軸、變速箱、進(jìn)給箱與操縱機(jī)構(gòu)等部件。切削刀具固定在鏜軸前端錐形孔里，或裝在花盤的刀具溜板上。工作時(shí)，鏜軸一邊旋轉(zhuǎn)，一邊沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。花盤只能旋轉(zhuǎn)，刀具溜板可作垂直于主軸軸線方向的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。后立柱的尾架用來支承裝夾在鏜軸上的鏜桿末端，它與鏜頭架同時(shí)升降，兩者的軸線在一條直線上。后立柱可沿床身水平導(dǎo)軌在鏜軸的軸線方向調(diào)整位置。安裝工件的工作臺(tái)安裝在床身的導(dǎo)軌上，由上下滑板與可轉(zhuǎn)動(dòng)的臺(tái)面組成。工作臺(tái)可以進(jìn)行平行和垂直于鏜軸軸線方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。

      T68 型臥室鏜床運(yùn)動(dòng)形式有3 種：主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。

      繼電器控制的T68 鏜床電氣原理如圖1 所示。

                            圖1 繼電器控制的T68 鏜床電氣原理圖

     （2）T68 鏜床工作原理

     ①主軸電機(jī)M1 的正反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動(dòng)控制按下正轉(zhuǎn)控制按鈕SB1 或者反轉(zhuǎn)控制按鈕SB2，接觸器KM1或者KM2 通電吸合并自鎖。主電路中KM1 或者KM2主觸頭閉合，為電動(dòng)機(jī)M1 正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)準(zhǔn)備；
 
     ②主電動(dòng)機(jī)M1 的變速控制電動(dòng)機(jī)需要運(yùn)轉(zhuǎn)必須將接觸器KM3 或接觸器KM4 和KM5 通電吸合。KM3 的吸合， 電機(jī)M2 接成三角形低速運(yùn)轉(zhuǎn)，KM4 和KM5 的吸合， 電機(jī)M2 接成雙星形高速運(yùn)轉(zhuǎn)。變速控制由變速手柄操作；
   
     ③變速?zèng)_動(dòng)在鏜削時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)速度不合適，將變速手柄拉出，這時(shí)手柄將壓住位置開關(guān)SQ2，使SQ2 斷開，無論KM3 或KM4、KM5 均斷電，電動(dòng)機(jī)立即被制動(dòng)，選擇好轉(zhuǎn)速后，將手柄推進(jìn)去，SQ2 將復(fù)位；
  
     ④快速移動(dòng)控制鏜頭架在前立柱垂直導(dǎo)軌上升降、工作臺(tái)、尾架和后立柱的水平快速移動(dòng)。當(dāng)位置開關(guān)SQ5 壓合，接觸器KM6 通電吸合，電動(dòng)機(jī)M2 正轉(zhuǎn)。當(dāng)位置開關(guān)SQ6 壓合，接觸器KM7 通電吸合，電動(dòng)機(jī)M2 反轉(zhuǎn)；
 
     ⑤安全保護(hù)聯(lián)鎖其中SQ3 受快速移動(dòng)手柄操作，SQ4 受主軸和平旋盤進(jìn)給手柄操作。當(dāng)2 個(gè)手柄中只有一個(gè)處于“進(jìn)給”位置，則SQ3 或者SQ4 壓合，由于SQ3 和SQ4 是并聯(lián)的，所以壓合一個(gè)，另一個(gè)仍然可工作。若是正在快速移動(dòng)，同時(shí)鏜頭在進(jìn)給，則SQ3 和SQ4 都被壓合，控制電路斷電，機(jī)床停止工作。
 
 
    （3）T68 鏜床原系統(tǒng)存在的問題及改造思路傳統(tǒng)T68 鏜床采用繼電器、接觸器控制存在電路復(fù)雜，動(dòng)作速度慢、可靠性差、故障診斷與排除困難等缺點(diǎn)，針對(duì)這一現(xiàn)象，在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來一種新型工業(yè)控制設(shè)備，可編程控制器。它具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，組合靈活使用方便，功能強(qiáng)通用性好等優(yōu)點(diǎn)。本文將詳細(xì)介紹利用西門子S7-300PLC 對(duì)鏜床的控制電路進(jìn)行改造的方案，并給出詳細(xì)的硬件和軟件設(shè)計(jì)過程。傳統(tǒng)T68 鏜床加工過程中要實(shí)現(xiàn)調(diào)速，利用的是繼電器、接觸器的斷開與導(dǎo)通來控制電機(jī)不同的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，當(dāng)電機(jī)通過這樣的控制方法來實(shí)現(xiàn)高低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生很大的電流。這個(gè)電流值將增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量， 從而降低電機(jī)的壽命。而變頻器調(diào)速性能好，控制精度和調(diào)速的平滑性很高，通用性強(qiáng)，且調(diào)速范圍廣，能滿足任何工況運(yùn)行對(duì)傳動(dòng)速度范圍和精度的調(diào)節(jié)要求，實(shí)現(xiàn)平滑無級(jí)變速。電機(jī)的維護(hù)成本得到降低，利用變頻器來實(shí)現(xiàn)鏜床主軸電機(jī)高低速運(yùn)轉(zhuǎn)具有實(shí)際意義，本文將詳細(xì)介紹利用西門子、MM420 變頻器對(duì)傳統(tǒng)T68 鏜床主軸電機(jī)進(jìn)行控制及調(diào)速的設(shè)計(jì)過程。

       2 、T68 鏜床系統(tǒng)改造的硬件設(shè)計(jì)

     （1）T68 鏜床系統(tǒng)改造后的PLC 輸入輸出T68 鏜床系統(tǒng)改造后的PLC 輸入、輸出如表1、表2 所示。

                         表1 T68 鏜床改造后TCL 輸入表

                     表2 T68 鏜床系統(tǒng)改造后的PLC 輸出表

     （2）T68 鏜床系統(tǒng)改造后的電氣控制線路

 
      T68 鏜床系統(tǒng)改造后電氣控制線路如圖2 所示。

                     圖2 T68 鏜床系統(tǒng)改造后的電氣控制線路圖

      3 、T68 鏜床系統(tǒng)改造的軟件設(shè)計(jì)

     （1）變頻器參數(shù)設(shè)置

     PLC 控制變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)高低速正反轉(zhuǎn)操作步驟：
 
     參數(shù)設(shè)置目標(biāo)：P0003=2，P0700=2，P0701=16，P0702=16，P0703=12，P1000=3，P1001=20.00 （低速運(yùn)行頻率為20 Hz），P1002=30.00（高速運(yùn)行頻率為30 Hz），P1120 （加速時(shí)間）=1.50 s，P1121 （減速時(shí)間）=1.00 s。
 
     ①將變頻器參數(shù)恢復(fù)出廠設(shè)置；
     ②按P 鍵，顯示“r0000”，按邙鍵至P0003，按P鍵顯示“1”， 按按邙鍵調(diào)整至“2”， 按P 鍵顯示“P0003”（以下參數(shù)設(shè)置步驟參考本步）；
     ③按邙鍵至P0700， 由于變頻器參數(shù)恢復(fù)出廠設(shè)置后該參數(shù)默認(rèn)為“2”，所以無需設(shè)置本參數(shù)；
     ④按邙鍵至P0701，將參數(shù)設(shè)置為“16”；
     ⑤按邙鍵至P0702，將參數(shù)設(shè)置為“16”；

                                       圖3 PLC 程序設(shè)計(jì)

     4、 結(jié)語

    本文采用西門子S7-300PLC、西門子MM420變頻器對(duì)T68 鏜床的控制系統(tǒng)的進(jìn)行了自動(dòng)化改造，改造后鏜床的控制電路體積變小，可靠性提高，實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中對(duì)鏜床的維護(hù)和改造會(huì)更加方便，降低了維護(hù)成本。此外，也提高鏜床控制電路的穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度， 可以延長(zhǎng)鏜床的使用壽命，提高生產(chǎn)效率，因此，對(duì)T68 鏜床的改造具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。