摘要：主要阐述了对于普通车床电气线路的 ＰＬＣ改造，分析了传统继电器电气线路的弊端，以 及 对 其 进 行 ＰＬＣ改造的目的及意义，详细阐述了利用 ＰＬＣ改造车床电气线路的步骤和改造结果。主要以 ＣＡ６１５０车床 为例，利用三菱 ＦＸ２Ｎ 系列 ＰＬＣ对其进行改造。

    车床作为机械加工中的重要设备，在机械加工作业中一直起着至关重要的作用，但是传统继电器线路面对长期的加工作业，受工作环境的影响，会逐渐老化或损坏。此时设备的损坏以及维修，都会对于机械加工造成一定的影响。为解决这些问题，可以采用 ＰＬＣ 改造车床的传统继电器线路。相比之下，继电器线路体积大，触点有限，线路复杂不易维修，而ＰＬＣ 可以克服上述继电器线路的缺点。合理的利用 ＰＬＣ 改造，可以拓展车床的使用功能，减少维修，提高工作效率。ＣＡ６１５０车床 作 为 一种常见车床，本文以其为例讨论 ＰＬＣ 对于普通车床电路的改造。普通车床电气线路的 ＰＬＣ 改造应最大限度地满足机械生产需要和机床控制要求，充分发挥 ＰＬＣ 的功能。因此，在进行改造前首先要先深入了解机床的工作过程，分析其工作方式，从而了解该车床的控制要求。再根据控制要求进行相应的 ＰＬＣ 改造，并在改造过程中分析是否可以加以改进，或在改造过程中留出改进余地，方便后续的升级改造。

    车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，其主轴水平放置，是属于卧式车床的一种，能够完成车削外圆、内圆、端面、螺纹、切断及割槽等机械操作，主要由床身、床座、主轴箱、溜板箱、进给箱、刀架、挂轮架、丝杠、光杠、卡盘和尾架等组成。 

    （１）主运动：主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动。主轴电动机选用的是三相笼型异步电动机，不进行电气调速，而采用齿轮箱进行机械有级调速；车削螺纹时要求主轴有正反转，这个一般由机械方法实现，主轴电动机只做单向运转；主轴电动机容量不大，可采用直接启动。

    （３）辅助运动：刀架的快速移动、尾架的纵向移动、工件的夹紧与放松、加工过程的冷却。刀架的快速移动由刀架快速移动电动机拖动，可直接启动，不需要正反转和调速；尾架的纵向移动和工件的夹紧与放松均由手动操作控制；加工过程中的冷却由冷却泵电动机控制，冷却泵电动机和主轴电动机要实现顺序控制，不需要正反转和调速。

    对车床电路进行 ＰＬＣ改造之前，需先行分析原车床电气线路的工作原理，以达到满足其控制要求的目的。根据车床的主要运动形式来看，在ＣＡ６１５０型车床主电路中，主要控制了３台 电动机，分别为：主轴电动 机Ｍ１、冷却泵电动机Ｍ２、刀架快速移动电动机 Ｍ３。这３台电动机的通断主要通过控制电路控制，此外控制电路中还有照明及显示电路和保护电路，以下是各电路的原理分析：

   （１）主轴电动机 Ｍ１的控制：Ｍ１通过接触器 ＫＭ１线圈的得电与断电控制，ＫＭ１线圈的得电与否由按钮 ＳＢ２和ＳＢ１控制：按下启动按钮ＳＢ２时，ＫＭ１线圈得电，同时ＫＭ１自锁触头闭合、ＫＭ１主触头闭合，主轴电机 Ｍ１得电连续运转；按下停止按钮ＳＢ１，ＫＭ１线圈失电，同时ＫＭ１自锁触头断开、ＫＭ１主触头断开，电动机 Ｍ１失电停转。

   （２）冷却泵电动机 Ｍ２的控制：Ｍ２通过接触器 ＫＭ２线圈的得电与断电控制，因为 Ｍ１与 Ｍ２为顺序启动的关系，所以 ＫＭ２线圈的得电与否通过冷却泵开关 ＱＳ２与ＫＭ１的辅助常开触头共同控制：当按下主轴启动按钮ＳＢ１，ＫＭ１线圈得电，ＫＭ１辅助常开触头闭合后，再操作冷却泵开 关 ＱＳ２，ＫＭ２线圈得电，同时ＫＭ２主触头闭合，冷却泵电机得电运转；当 Ｍ１停止运转或操作冷却泵开关 ＱＳ３时，ＫＭ２线圈失电，同时 ＫＭ２主触头断开，Ｍ２失电停转。

   （３）刀架快速移动电动机 Ｍ３的控 制：Ｍ３通过接触器 ＫＭ３线圈的得电与断电控制，ＫＭ１线圈的得电与否由快速移动按钮 ＳＢ３控制，由于快速移动不需要连续运行，所以刀架快速移动电路无自锁触点：按下快速移动按钮ＳＢ３，ＫＭ３线圈得电，同时 ＫＭ３主触 头 闭 合，刀 架 快速移动电动机 Ｍ３得电运转；松开ＳＢ３，ＫＭ３线圈失电，同时 ＫＭ３主触头断开，Ｍ３失电停转。

     ＰＬＣ对于车床电气线路的改造，是在保留主电路的基础上对于控制电路进行改造，并保证满足车床的运行要求，在此基础上不改变原控制系统的操作方法，各电气控制元件作用与原继电器线路相同。根 据 需 求，本文选择三菱 ＦＸ３Ｕ－４８ＭＲ型ＰＬＣ。该ＰＬＣ成本低、体型小并且安装方便，可以很好地满足设计要求，并且拥有进一步的升级改造能力。 

    根据上述分析可以得知，输入信号共７个，分别为：主轴启动按钮ＳＢ２、主轴停止按钮ＳＢ１、冷却泵开关 ＱＳ２、刀架快速移动按钮 ＳＢ３、照明 开 关 ＳＡ、热继 电 器 ＦＲ１好热继电器 ＦＲ２。输出信号 共 ７ 个，分 别 为：主轴电动机控制接触器ＫＭ１、冷却泵电动机控制接触器 ＫＭ２、刀架快速移动电动机控制 接 触 器 ＫＭ３、照 明 灯 ＥＬ、主轴电动机指示灯ＨＬ１、刀架快速移动指示灯 ＨＬ２和冷却泵指示灯 ＨＬ３。由此可以做出Ｉ／Ｏ 分配表，如表１所示。

   （２）利用仿真软件进行仿真，此步骤可在进行外部接线前先行检查程序是否可以按控制要求运行，省 去 未 知情况下操作的麻烦。通过仿真软件模拟实际环境进行操作，配合 ＰＬＣ监控，观察结果是否正确，并对出现的问题进行改正。

    主轴电动机Ｍ１的仿 真：按下ＳＢ２，软元件 Ｘ０获得信号接通闭合，Ｙ０接通并自锁，Ｙ０常开触点闭合，Ｙ４接通。通过仿真观察到此时主轴电动机得电、主轴电动机指示亮；按下ＳＢ１，Ｘ１常闭触点断开，Ｙ０线圈断开，Ｙ０常开触点断开，Ｙ４断开，通过仿真观察到此时主轴电动机失电、主轴电动机指示灭。冷却泵电机 Ｍ２的仿真：先按下 ＳＢ２使 Ｙ０接通，Ｙ０常开触点闭合，再合上 ＱＳ２，Ｘ２常开触点闭合，Ｙ１接通，Ｙ１常开触点闭合，Ｙ６接通，通过仿真观察到此时冷却泵电机得电，冷却泵指示灯亮；打开 ＱＳ２，Ｘ２断开，Ｙ１线圈断开，Ｙ１常开 触 点 断 开，Ｙ６断开，通过仿真观察到此时冷却泵电机失电，冷却泵指示灯灭。

    刀架快速移动按钮 Ｍ３的仿真：按下ＳＢ３，Ｘ３常开触点闭合，Ｙ２接通，Ｙ２常开 触 点 闭 合，Ｙ５接通，通 过 仿 真观察到此时刀架快速移动电机得电，刀架快速移动指示灯亮；松开ＳＢ３，Ｘ３常开触点断开，Ｙ２线圈断开，Ｙ２常开触点断开，Ｙ５断开，通过仿真观察到此时刀架快速移动电机失电，刀架快速移动指示灯灭。照明的仿真：操作ＳＡ 至开，Ｘ４常开触点闭合，Ｙ３接通，通过仿真观察照明灯亮；操 作 ＳＡ 至关，Ｘ４断开，Ｙ３失电断开，通过仿真观察照明灯灭。保护环节的仿真：在仿真软件上将 ＦＲ１与 ＦＲ２的动作触头模拟为按钮或开关，操 作 后 观 察 Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２线圈是否能够断开，以及相应的电动机与指示灯是否失电。

    （３）安装调试，连接好外部接线，通电试车，逐个检测各部位功能是否按原机床控制要求运行，即主运动、进给运动、辅助运动、照明显示以及保护环节是否可按要求运行。接线时要做注意 ＰＬＣ 的电源连接，以及输入和输出公共端的连接。

    本文着重阐述了利用三菱 ＰＬＣ对 ＣＡ６１５０型车床进行改造的目的、过程以及结果。基本达到了本次的改造目的，提高了车床的整体性能，一定程度上提高了车床的使用寿命，节约维修成本，提高效率，并为未来的升级改造提供了可行空间。

    随着自动化的逐渐发展，用 ＰＬＣ对车床进行合理的改造不仅可明显改善一些传统车床电气线路的弊端，而且可以在此基础上进行进一步的升级改造，比如电动机的正反转，电机的调速均可进行电气控制。以此类推 大多机床电气线路都可进行 ＰＬＣ改造，在进行 ＰＬＣ改造的同时也可加入触摸屏、变 频 器，更加简化继电器线路，简化机床操作，提高工作效率，并且使其在以后的升级改造中相对减少人工和机械成本。

    随着技术的发展，ＰＬＣ 的应用也越来越广泛，进行ＰＬＣ改造后的车床，因为减少了硬件电路的接线，所以克服了硬件电路接线带来的电路老化、不易维修等缺点，在安装使用上也更加快速便捷，其工作的可靠性也大大提高，并且便于整个机床电气系统的监控、维修、升级和改造。因此，利用 ＰＬＣ改造机床的电气系统是一种切实可行的改造办法。