在老設(shè)備改造中通常都選用可編程序控制器（PLC）來更新控制線路，因此就需要編制PLC的控制程序，即梯形圖。控制程序的編寫方法有幾種，經(jīng)驗(yàn)法就是其中最常用的一種。由于被改造設(shè)備的繼電器－－接觸器控制線路都很成熟、可靠，將其轉(zhuǎn)換生成PLC控制的梯形圖不失為一種方便、快捷的途徑。本文以T68鏜床為例介紹該方法的變換步驟。

一. 繼電器－－接觸器控制過程分析

T68型臥式鏜床繼電器－－接觸器控制電路圖如圖1所示。其中圖1(a)為主電路，圖中M1主電動(dòng)機(jī)為雙速電動(dòng)機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；M2為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)主軸箱、工作臺(tái)的快速移動(dòng)。圖1(b)為控制電路，整個(gè)控制電路由主軸電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)與正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制環(huán)節(jié)、主軸電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)停車反接制動(dòng)環(huán)節(jié)、主軸變速與進(jìn)給變速時(shí)的低速運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)、工作臺(tái)的快速移動(dòng)控制及機(jī)床的聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)等組成。由于T68臥式鏜床的繼電器－－接觸器控制線路中速度控制環(huán)節(jié)較多，且相互聯(lián)鎖。在分析電路工作狀態(tài)的同時(shí)列出各相關(guān)電器的動(dòng)作順序。這里約定限位開關(guān)的狀態(tài)為“復(fù)位”和“動(dòng)作”兩種。“復(fù)位”時(shí)其常開觸頭（即動(dòng)合觸頭）斷開，常閉觸頭（即動(dòng)動(dòng)觸頭）閉合；“動(dòng)作”時(shí)其常開觸頭（即動(dòng)合觸頭）閉合，常閉觸頭（即動(dòng)動(dòng)觸頭）斷開。下面針對圖1(b)所示控制電路進(jìn)行分析。

⒈ 主電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制，即KM1（或KM2）、KM4吸合/釋放

⑴主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制。由正反轉(zhuǎn)接觸器KMl、KM2與正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4、SB5組成主電動(dòng)機(jī)M1正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制電路。此時(shí)電動(dòng)機(jī)定子串入降壓電阻，繞組成D形聯(lián)結(jié)進(jìn)行低速點(diǎn)動(dòng)。相關(guān)電器的動(dòng)作順序如下：

點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)：SB4按下↓——→KM1吸合↓——→KM4吸合↓

點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)：SB5按下↓——→KM2吸合↓——→KM4吸合↓

⑵主電動(dòng)機(jī)正反向低速旋轉(zhuǎn)連動(dòng)控制。由正反轉(zhuǎn)連動(dòng)起動(dòng)按鈕SB2、SB3與正反轉(zhuǎn)中間繼電器Kl、K2及正反轉(zhuǎn)接觸器KMl、KM2構(gòu)成主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)起動(dòng)電路。當(dāng)選擇主電動(dòng)機(jī)低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)將主軸速度選擇手柄置于低速檔位，此時(shí)經(jīng)速度選擇手柄聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使高低速行程開關(guān)SQ9處于釋放狀態(tài)，其觸點(diǎn)SQ9[17-18]處于斷開狀態(tài)。當(dāng)主軸變速手柄與進(jìn)給變速手柄置于原位時(shí)，變速行程開關(guān)SQ3、SQ4均被壓下，使觸點(diǎn)SQ3[5—15]、SQ4[15—17]閉合。此時(shí)若按下SB2或SB3時(shí)，將使Kl或K2線圈通電吸合，使KM3與KMl或KM2通電吸合，KM4相繼通電吸合，主電動(dòng)機(jī)定子繞組聯(lián)結(jié)成D形，在全壓下直接起動(dòng)獲得低速旋轉(zhuǎn)。相關(guān)電器的動(dòng)作順序如下：

⑶主電動(dòng)機(jī)高速正反轉(zhuǎn)的控制。當(dāng)需主電動(dòng)機(jī)高速起動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將主軸速度選擇手柄置于高速檔位，此時(shí)速度選擇手柄經(jīng)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)將行程開關(guān)SQ9壓下，觸點(diǎn)SQ9[17-18]閉合。這樣，在按下起動(dòng)按鈕，KM3通電的同時(shí)，時(shí)間繼電器KT也得電進(jìn)入延時(shí)。于是電動(dòng)機(jī)M1在低速D形聯(lián)結(jié)起動(dòng)并經(jīng)3s左右的延時(shí)后時(shí)間繼電器KT吸合，因KT延時(shí)斷開的觸點(diǎn)KT[21-37]斷開，主電動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器KM4斷電釋放；同時(shí)，KT延時(shí)閉合的觸點(diǎn)KT[21-41]閉合，高速轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器KM5通電吸合，主觸點(diǎn)閉合，將主電動(dòng)機(jī)M1定子繞組聯(lián)結(jié)成YY形并重新接通三相電源，從而使主電動(dòng)機(jī)由低速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)按低速檔起動(dòng)再自動(dòng)換接成高速檔運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制。相關(guān)電器的動(dòng)作順序如下：

    ⒉ 主電動(dòng)機(jī)停車與制動(dòng)的控制

    主電動(dòng)機(jī)M1在運(yùn)行中可按下停止按鈕SBl實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)的停車與制動(dòng)。由SBl、速度繼電器KS、接觸器KMl、KM2和KM3構(gòu)成主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制電路。

以主電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)的停車制動(dòng)為例，此時(shí)速度繼電器KS的正向動(dòng)合觸點(diǎn)KS2[21—33]閉合。停車時(shí)，按下復(fù)合停止按鈕SBl，其觸點(diǎn)SBl[3—5]斷開。若原來處于低速正轉(zhuǎn)狀態(tài)，這時(shí)KMl、KM3、KM4和Kl斷電釋放；若原來為高速正轉(zhuǎn)，則KMl、KM3、KM5、Kl及KT均斷電釋放，限流電阻及串入主電動(dòng)機(jī)主電路。雖然此時(shí)電動(dòng)機(jī)已與電源斷開，但由于慣性作用，M1仍以較高速度正向旋轉(zhuǎn)。而停止按鈕的另一對觸點(diǎn)SBl[3—21]閉合，KM2線圈經(jīng)觸點(diǎn)KS2[21-33]通電吸合，其觸點(diǎn)KM2[3-21]閉合起自鎖作用。同時(shí)，接觸器KM4通電吸合。KM2、KM4的主觸點(diǎn)閉合，經(jīng)限流電阻及接通主電動(dòng)機(jī)三相電源，主電動(dòng)機(jī)進(jìn)行反接制動(dòng)，轉(zhuǎn)速立即下降。當(dāng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到KS復(fù)位轉(zhuǎn)速時(shí)，觸點(diǎn)KS2[21—33]斷開，KM2、KM4先后斷電釋放，其主觸點(diǎn)切斷主電動(dòng)機(jī)三相電源，反接制動(dòng)結(jié)束，電動(dòng)機(jī)自由停車至零。相關(guān)電器的動(dòng)作順序如下：

由上分析可知，在進(jìn)行停車操作時(shí)，必須將停止按鈕SBl按到底，即使按鈕的常開觸頭閉合，方能實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)，否則只能電動(dòng)機(jī)自由停車。

⒊ 主電動(dòng)機(jī)在主軸變速與進(jìn)給變速時(shí)的連續(xù)低速?zèng)_動(dòng)控制

T68型臥式鏜床的主軸變速與進(jìn)給變速既可在主軸電動(dòng)機(jī)停車時(shí)進(jìn)行，也可在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行。變速時(shí)為便于齒輪的嚙合，主電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在連續(xù)低速工作狀態(tài)。

⑴變速操作過程。主軸變速時(shí)，首先將變速操縱盤上的操縱手柄拉出，然后轉(zhuǎn)動(dòng)變速盤，選好速度后，再將變速手柄推回。在拉出或推回變速手柄的同時(shí)，與其聯(lián)動(dòng)的行程開關(guān)SQ3、SQ5相應(yīng)動(dòng)作。在手柄拉出時(shí)SQ3不受壓，SQ5壓下；當(dāng)手柄推回時(shí)，SQ3壓下，SQ5不受壓。相關(guān)電器的動(dòng)作順序如下：

⑵主電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中進(jìn)行變速時(shí)的自停控制。主電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中如需變速，將變速孔盤拉出，此時(shí)SQ3不受壓，觸點(diǎn)SQ3[5—15]斷開，使接觸器KM3斷電釋放，其主觸點(diǎn)斷開，將限流電阻及串人定子電路，而觸點(diǎn)KM3[5-31]斷開，KMl、KM2均斷電釋放。因此，主電動(dòng)機(jī)無論工作在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)狀態(tài)，都因KMl或KM2斷電釋放而停止旋轉(zhuǎn)。

⑶主電動(dòng)機(jī)在主軸變速時(shí)的連續(xù)低速?zèng)_動(dòng)控制。主軸變速時(shí)，將變速孔盤拉出，SQ3不再受壓，而SQ5壓下，觸點(diǎn)SQ5[25-27]閉合。

若變速前主電動(dòng)機(jī)處于正轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)，這時(shí)由于主軸變速手柄的拉出，使主電動(dòng)機(jī)處于自停狀態(tài)，速度繼電器觸點(diǎn)KS2[23—25]閉合，KS2[23-33]斷開，KS1[23—27]斷開，使KMl、KM4線圈相繼通電吸合。KMl、KM4主觸點(diǎn)閉合，主電動(dòng)機(jī)定子繞組聯(lián)結(jié)成D形經(jīng)限流電阻只起動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)。隨著主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)速度繼電器動(dòng)作值時(shí)，觸點(diǎn)KS2[21—23]斷開，KMl線圈斷電釋放，主觸點(diǎn)又切斷主電動(dòng)機(jī)三相電源，主電動(dòng)機(jī)在慣性作用下繼續(xù)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，觸點(diǎn)KS2[21-33]閉合，KM2線圈通電吸合，而此時(shí)KM4仍然通電吸合。KM2、KM4主觸點(diǎn)閉合，接觸主電動(dòng)機(jī)反向電源，經(jīng)限流電阻及進(jìn)行反接制動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降。

當(dāng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器的釋放值時(shí)，觸點(diǎn)KS2(21-33)斷開，KM2斷電釋放；同時(shí)，觸點(diǎn)KS2[21—23]閉合，KMl又通電吸合。于是，主電動(dòng)機(jī)又接通正向電源，經(jīng)限流電阻及進(jìn)行正向起動(dòng)。這樣間隙地起動(dòng)和反接制動(dòng)，使主電動(dòng)機(jī)處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，有利于變速齒輪的嚙合。一旦齒輪嚙合后，變速手柄推回原位，行程開關(guān)SQ3壓下，SQ5不受壓，切斷主電動(dòng)機(jī)變速低速運(yùn)轉(zhuǎn)電路。相關(guān)電器的動(dòng)作順序如下：

由上分析可知，如果變速前主電動(dòng)機(jī)處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么變速后主電動(dòng)機(jī)也處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)。若變速前主電動(dòng)機(jī)處于正向低速(D聯(lián)結(jié))狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于中間繼電器Kl仍保持通電狀態(tài)，變速后主電動(dòng)機(jī)仍處于D聯(lián)結(jié)下運(yùn)轉(zhuǎn)。同樣道理，如果變速前電動(dòng)機(jī)處于高速(YY聯(lián)結(jié))正轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么變速后，主電動(dòng)機(jī)仍先聯(lián)結(jié)成D形，再經(jīng)過3s左右的延時(shí)，才進(jìn)入YY聯(lián)結(jié)的高速正轉(zhuǎn)狀態(tài)。

進(jìn)給變速時(shí)主電動(dòng)機(jī)連續(xù)低速?zèng)_動(dòng)控制情況與主軸變速相同，只不過此時(shí)操作的是進(jìn)給變速手柄，與其聯(lián)動(dòng)的行程開關(guān)是SQ4、SQ6，當(dāng)手柄拉出時(shí)SQ4不受壓，SQ6壓下；當(dāng)變速完成，推上進(jìn)給變速手柄時(shí)，SQ4壓下，SQ6不受壓。其余情況與主軸變速相同。

⒋ 鏜頭架、工作臺(tái)快速移動(dòng)的控制

機(jī)床各部件的快速移動(dòng)，由快速移動(dòng)操作手柄控制，通過快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)。運(yùn)動(dòng)部件及其運(yùn)動(dòng)方向的選擇由裝設(shè)在工作臺(tái)前方的手柄操縱。快速操作手柄有“正向”、“反向”、“停止”3個(gè)位置。在“正向”與“反向”位置時(shí)，將壓下行程開關(guān)SQ7或SQ8，使接觸器KM6或KM7線圈通電吸合，實(shí)現(xiàn)M2電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，再通過相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使預(yù)選的運(yùn)動(dòng)部件按選定方向作快速移動(dòng)。當(dāng)快速移動(dòng)控制手柄置于“停止”位置時(shí)，行程開關(guān)SQ7、SQ8均不受壓，接觸器KM6或KM7處于斷電釋放狀態(tài)，M2電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，快速移動(dòng)結(jié)束。

⒌ 機(jī)床的聯(lián)鎖保護(hù)

由于T68型鏜床運(yùn)動(dòng)部件較多，為防止機(jī)床或刀具損壞，保證主軸進(jìn)給和工作臺(tái)進(jìn)給不能同時(shí)進(jìn)行，為此設(shè)置了兩個(gè)聯(lián)鎖保護(hù)行程開關(guān)SQ1與SQ2。其中SQ1是與工作臺(tái)和鏜頭架自動(dòng)進(jìn)給手柄聯(lián)動(dòng)的行程開關(guān)，SQ2是與主軸和平旋盤刀架自動(dòng)進(jìn)給手柄聯(lián)動(dòng)的行程開關(guān)。將行程開關(guān)SQ1、SQ2的常閉觸點(diǎn)并聯(lián)后串接在控制電路中，當(dāng)兩種進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)選擇時(shí)，SQ1、SQ2都被壓下，其常閉觸點(diǎn)斷開，將控制電路切斷，于是兩種進(jìn)給都不能進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖保護(hù)。

圖1中各電器材料的作用如表1所示。

表1 T68臥式鏜床電器作用表

二. PLC輸入輸出點(diǎn)分配

從上面分析中我們可以整理得到提供給PLC信號的電器元件有：總停止按鈕SB1、主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)按鈕SB2、反轉(zhuǎn)按鈕SB3和點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2停止按鈕SB5和起動(dòng)按鈕SB6，快速電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)/停止限位開關(guān)SQ，速度繼電器觸頭KS1和KS2；共17點(diǎn)。由PLC輸出控制的電器元件有：主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM1和反轉(zhuǎn)接觸器KM2，短接制動(dòng)電阻接觸器KM3，主軸電動(dòng)機(jī)M1低速接觸器KM4，主軸電動(dòng)機(jī)M1高速接觸器KM5，移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)快速接觸器KM6，移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)快速接觸器KM7，共7點(diǎn)。考慮到FX2N-32MR的輸入點(diǎn)只有16點(diǎn)，故把熱繼電器不接入PLC，其余電器元件在PLC控制電路中的輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)分配如表2所示。

表2 T68鏜床PLC控制輸入/輸出點(diǎn)分配

由于圖1(b)中中間繼電器K1、K2和時(shí)間繼電器KT與控制柜外部沒有聯(lián)系，故將使用PLC中的輔助繼電器M1、M2和定時(shí)器T11。

三. 梯形圖編制

因?yàn)槠淅^電器－－接觸器控制電路成熟可靠，因此PLC控制梯形圖將通過原來的繼電控制電氣原理圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到。轉(zhuǎn)換步驟一般分為代號替換、符號替換、觸頭修改、按規(guī)則整理進(jìn)行。為便于查看，將原繼電器－－接觸器控制電路，即圖1(b)重繪如圖2所示。

⒈ 代號替換

代號替換就是把電氣原理圖中各電器元部件的代號用PLC中的資源代號來替換。也就是說用PLC的輸入/輸出點(diǎn)、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的代號來替換電氣原理圖中的代號。

按照表2 T68鏜床PLC控制輸入/輸出點(diǎn)分配，將圖2中的代號進(jìn)行替換，如把圖2中的“SQ1”替換為“X05”，繼電器“K1”、“K2”和“KT”用“M1”、“M2”、“T11”替換。全部替換后的結(jié)果如圖3所示。