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C650卧式车床电气控制PLC改造

引言

随着微电子技术的不断发展，制造业现代化水平的不断提高，要求机床数控化率相应提高，根据我国目前国情，采取改造旧机床来提高设备的性能，是一个极其有效地的途径。

通常传统C650卧式车床电气控制采用落后的继电器----接触器式控制方式，因此，其缺点是功能少、寿命短、电路复杂、触点多而造成的故障也多、可靠性差、维修困难等。可编程序控制器（PLC）是一种以微处理器为核心，综合了计算机技术、通信技术而发展起来的新型通用的自动控制装置，具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点，近年来在工业自动控制、机电一体化，采用PLC替换原有设备控制中庞大而复杂的继电器控制装置，改造传统产业等方面得到了广泛的应用。本文利用三菱PLC对C650卧式车床继电器---接触器式控制电路进行改造，从而提高设备的可靠性和使用率。 1、C650卧式车床电力拖动的特点及控制要求 1.1卧式车床电气控制系统分析

卧式车床的工艺特征为对各种回转体类零件进行加工，如各种轴类、套类和盘类零件，可以车削出内外圆柱面、圆锥面及成型回转面、各种常用的螺纹及端面等。其运动特征为主轴带动工件旋转，形成切削主运动，刀架移动形成进给运动，刀架的进给运动由主电动机提供动力，刀架的快速运动由快速电动机提供，操作形式为点动。 1.2卧式车床的电力拖动及控制要求分析

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一般卧式车床配置三台三相笼型异步电动机，分别为提供工作进给动力和主运动电动机M1、驱动冷却泵供液的电动机M2、驱动刀架快速移动电动机M3，电动机的控制要求分述如下：

1）正常加工时一般不需反转，但加工螺纹时需反转退刀，且工件旋转速度与刀具的进给速度要保持严格的比例关系，为此主轴的转动和溜板箱的移动由同一台电动机拖动。主电动机M1，电动机采用直接起动的方式，可正反两个方向旋转，为加工调整方便，还具有点动功能。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，为提高工作效率，停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能。

2）电动机M2在加工时带动冷却泵工作，提供切削液。车削加工时，刀具与工件的温度较高，需设一冷却泵电动机，实现刀具与工件的冷却。冷却泵电动机M2单向旋转，采用直接起动、停止方式，且与主电动机有必要的联锁保护。

3）快速移动电动机M3，为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，利用M3带动刀架和溜板箱快速移动。电动机可根据使用需要，随时手动控制起停。

2.C650卧式车床的PLC控制

C650卧式车床电气控制系统电路如图1所示。将此控制电路改为PLC控制，如果仅仅将各元件直接用PLC软元件替换并不能实现梯形图功能，必须根据工作原理写出逻辑关系式，才能完成梯形图转换。 2.1 分配输入/输出点

图2所示PLC改造C650车床的电气原理图，在改造C650车床中主要

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采取了以下几点措施：

1）将硬件上有互锁关系的输出元件，如接触器KM1和KM2，与输出端口连接就实现互锁。

2）将热继电器常闭触点，速度继电器的正、反向触点与输入端口连接，直接将触点状态传入PLC中。

3）时间继电器的线圈直接与PLC输出端口连接，没有采用PLC中的定时器，有利于?化控制。

4）原来的中间继电器KA用辅助继电器代替，不占输出端口。 5）反接制动采用辅助继电器M2、M3来记载当前的旋转方向，以便制动时反接控制。

6）热继电器的触点与输入端口连接时，如果用其常闭触点，PLC回路中无须反接。

2.2 PLC端口分配表（见表3） 2.3 PLC的选型

根据目前可编程控制的市场使用情况和C650卧式车床的使用价值，选用三菱公司的FX系列的PLC。FX系列PLC是继F1/F2系列之后，三菱公司新推出的小型机。主要有FXos、FXon、FX2、FX2N、FX2C等几种机型。FX系列PLC配有许多扩展单元和扩展模块，这些单元、模块与基本单元连接配合使用，可方便的增加PLC的输入点数或输出点数，以改变系统的输入、输出点数的比例，满足实际控制要求。该公司的PLC产品指令系统功能强大，处理复杂控制的功能强；具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等显著特点。

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结合输入、输出点数，最终选用三菱FX2N系列FX2N―32MR型号，采用的是整体式结构，基本单元由电源、CPU、存储器、输入/输出器件组成，输出方式有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。可实现模拟控制、定位控制、高速计数、数字通信等功能。

根据C650卧式车床电器的动作、现场信号、控制命令、作用等条件，确定输入点11个，输出点6个，按照设备更新改进，对PLC的选择输入输出点数需要预留，故选择三菱PLC型号为FX2N---32MR---001，该型号PLC具有I/O点数为32点， DC24V，16点输入，16点继电器输出，工作电源为交流100-240V. 2.4设计梯形图（见图4） 2.5 安装和调试

按工具、材料清单把元器件准备好，并合理布置各个元器件。一般用PLC对机床设备改造时，主电路保持不动，只对控制电路进行改造即可。 接线完成检查无误后，把程序传入PLC，可以通电调试。 注意事项如下.

2）接线完成后，要在不接电动机的前提下试车，确认无误后方可连接电动机。

3）通电调试的整个过程中，要有专人在现场监护。 3.改造C650车床的体会

3.1用PLC改造C650卧式车床控制电路的一般步骤

1）熟悉加工工艺流程，弄清老设备的继电器控制原理。其中包括：控制过程的组成环节；各环节的技术要求和相互间的控制关系；输入输出

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