学习目标
（2）掌握梯形图和指令程序设计的基本方法。
（3）掌握梯形图编程规则和编程技巧。
技能目标
（1）能根据项目要求，设计PLC 的硬件接线图，进一步熟练掌握PLC 的接线方法。
（2）能熟练应用三菱FX2N 系列PLC 基本逻辑指令编写控制系统的梯形图和指令序。
（3）能熟练使用三菱公司的GX Developer 编程软件设计PLC 控制系统的梯形图和指令程序，并写入PLC 进行调试运行。
（4）能够正确使用仪器仪表，维护控制线路。
一、项目任务
在工业控制领域，继电器系统被广泛使用并占主导地位。虽然它具有结构简单、易学易懂、价格便宜的优点，但其控制过程是由硬件接线的方式实现的。如果某一个继电器损坏，甚至仅仅是一对触点接触不良，就可能造成系统的瘫痪，而故障的查找和排除又往往是困难的，需要花费很长时间。继电器控制系统存在着可靠性低、适应性差的缺点，给人们在使用上带来很大的不便和遗憾。机床对电气控制有很高的要求，必须有很强的抗干扰能力，运行可靠，并且具有简化的电气控制方式，以提高机床的使用寿命。因此，本项目根据实际生产需要对镗床的控制电路进行PLC 改造。
二、项目分析
T68 卧式镗床主要技术参数：
镗轴直径（mm）：130
主轴最大扭矩（N·m）：3136
主轴最大转向力（N）：31 360
主轴最大行程（mm）：900
工作台工作面积（mm）：1600×1400
机床重量（kg）：25 500
图4-61 是卧式镗床的外观图。它主要由床身、主轴箱、前立柱、带后支承的后立柱、下滑座、上滑座和工作台等部分组成。加工时，刀具装在主轴箱的镗轴和平旋盘上，由主轴箱获得各种转速和进给量。主轴箱可沿前立柱的导轨上下移动。工件安装在工作台上，可与工作台一起随下滑座或上滑座做纵向或横向移动。此外，工作台还可绕上滑座12 的圆导轨的水平面调整至一定的角度位置，以便加工互成一定角度的孔。装在镗轴上的镗刀还可随镗轴做轴向运动，以实现轴向进给或调整刀具的轴向位置。当镗杆及刀杆伸出较长时，可用后立柱上的支承从左端加以支承，以增加刀杆及镗轴的刚性。当刀具装在平旋盘径向滑板的径向刀架上时，径向带着刀具径向进给，可车削端面。
图4-61 镗床外形结构
三、相关知识
1. T68 镗床主电路分析
T68 镗床的电气原理如图4-62 所示。
2. T68 镗床PLC 控制系统的设计流程（见图4-63）
采用PLC 实现T68 镗床电气控制时，照明、电源指示灯、低压备用电源插座及控制电源变压器及相关电路保持原电路配置连接。继电-接触器系统中按钮、速度继电器、行程开关为PLC 的输入设备，接触器线圈为PLC 的输出设备。为了节省PLC 的I/O 点数，SQ1、SQ2 的常开触点并联，SQ3、SQ4 的常开触点串联，SQ3、SQ4 的常闭触点并联，SQ5、SQ6 的常开触点并联之后接在PLC 的输入端。经过这样处理后，仅需要13 个输入点，7 个输出点，又基于三菱的PLC 在市场上被广泛使用且价格便宜，适用于经济型的改造，因此，我们选用三菱型号为FX2N-32MR 的PLC。
图4-62 T68 镗床电气原理图
图4-63 PLC 控制流程
四、项目实施
（1）采用三菱FX2N 系列PLC 编程时，在t68 镗床PLC 控制电路中有15 个输入信号和10 个输出信号。其输入/输出点及PLC 的I/O 配置见表4-25。
表4-25 输入/输出点及PLC 的I/O 配置表(www.daowen.com)
（2）PLC 的I/O 接线如图4-64 所示。
图4-64 PLC 接线图
（3）梯形图程序如图4-65 所示。
（3）系统调试步骤如下：
① 主轴低速正转。按下SB2（X001）→中间继电器KA1（M1）得电且自锁→接触器KM3（Y3）得电→KA1 和KM3 的常开触点都吸合→KM1（Y1）得电→其常开触点吸合→KM4（Y4）得电→M1（双速电动机）接成三角形低速正向运行。
② 主轴高速正转。将变速手柄扳在“高速”位置，使微动开关SHY（X5）受压而闭合，为KT（T0）和KM3（Y3）的工作做准备；当按下SB2（X1）时→KA1（M1）得电且自锁→KM3和KT 都得电→KM1 得电，M1（双速电动机）先低速正向启动；当KT 延时1 s 后→KT 的常闭触点（T0）断开→KM4（Y4）失电，同时KT 的常开触点（T0）闭合→KM5（Y5）得电→M1接成双Y 形切换为高速运转。
③ 主轴点动正转。按下SB4（X3）→KM1（Y1）得电→KM4（Y4）得电。由于此时KA1（M1）、KM3（Y3）、KT（T0）都没有通电，所以M1（双速电动机）只能接成D 形进行低速转动；松开按钮SB4 后，因电路没有自锁作用，而且SB1（X0）的常开触点没有闭合，则KM1和KM4 都失电，使M1 停转。
图4-65 梯形图
④ 主轴低速反转。按下SB3（X2），继电器和接触器的通电顺序KA2（M2）→KM3（Y3）→KM2（Y2）→KM4（Y4），使M1（双速电动机）接成三角形低速反向运行。
⑤ 主轴高速反转。将变速手柄扳在“高速”位置，使微动开关SHY（X5）受压而闭合，为KT（T0）和KM3（Y3）的工作做准备；当按下SB3（X2）时→KA2（M2）得电且自锁→KM3和KT 都得电→KM2（Y2）得电，M1（双速电动机）先低速反向启动；当KT 延时1 s 后→KT的常闭触点（T0）断开→KM4（Y4）失电M1 停转，同时KT 的常开触点（T0）闭合→KM5（Y5）得电→M1 接成双Y 形切换为高速运转。
⑥ 主轴点动反转。按下SB5（X4）→KM2（Y2）得电→KM4（Y4）得电。由于此时KA2（M2）、KM3（M3）、KT（T0）都没有通电，所以M1 只能接成三角形进行低速转动；松开按钮SB5 后，因电路没有自锁作用，而且SB1（X0）的常开触点没有闭合，则KM2 和KM4 都失电，使M1 停转。
⑦ 正向反接制动。采用速度继电器来实现反接制动，当电动机按正常速度正向运转时，速度继电器SRZ 的常开触点（X15）闭合，为反接制动做准备。若按下停止按钮SB1（X0），其常闭触点先断开，KA1（M1）、KT（T0）、KM1（Y1）、KM3（Y3）和KM5（Y5）都断电，使控制线路按以下动作进行反接制动：
KT 断电：KT 的常开触点（T0）断开→KM5 断电→M1（双速电动机）只能三角形低速运行；KT 的常闭触点闭合→KM4（Y4）通电，为M1 反接制动做准备。
KM3 断电→KM3 主触点断开→M1 定子绕组接入电阻R；KM1 常闭触点闭合→为KM2工作做准备。
KM1 断电：KM1 主触点断开→M1 断电，靠惯性运转。
M1 惯性运转的初速度很高，使SRZ 常开触点（X15）闭合→KM2 得电，开始反接制动。
KM2 得电：KM2 常闭触点断开→KM2 与KM1 联锁，使KM1 不能得电；KM2 常开触点闭合自锁→SB1 松开后使KM2 还通电，M1 继续制动。
当M1 速度≤120 r/min 时→SRZ 常开触点（X15）断开→KM2、KM4 断电→M1 停转，制动结束。
⑧ 反向反接制动。M1（双速电动机）反转时使SRF 的常开触点（X14）闭合，同样为反接制动做准备。在按下停止按钮SB1（X0）时，制动过程与正向反接制动相同。
⑨ 主轴变速和进给变速可以在电动机M1 或M2 运转时进行。
主轴变速控制：当主轴变速手柄拉出时，与主轴变速手柄有机械联系的行程开关SQ1 不再受压而分断，使SQ1 的常开触点断开，则常开X10 断开，SQ1 的常闭触点闭合，而使行程开关SQ2 因不受压而闭合，故常开触点X11 闭合。其中，常开X10 断开，使KM3（Y3）和KT（T0）断电而释放，KM1（Y1）或KM2（Y2）随之断电释放，M1（双速电动机）断电做惯性转动；而常闭触点X7 闭合，且SRF 或SRZ 常开触点仍处于闭合状态，使KM2（Y2）或KM1（Y1）、KM4（Y4）通电吸合，M1 在低速状态下串入电阻R 反接制动。当制动结束，SRZ或SRF 的常开触点分断，便可转动变速操作盘进行变速。变速后，应将手柄推回原位，使SQ1、SQ2 的触点恢复到与原来状态，使KM3（Y3）、KM1（Y1）或KM2（Y2）、KM4（Y4）相继通电吸合，电动机可以按原定的转向启动，而主轴则以新选定的转速运转。
进给变速控制：它与主轴变速控制过程相同，但由进给变速操作手柄控制，压合的是行程开关SQ3 和SQ2。
快速进给控制：为了缩短辅助时间，加快调整的速度，机床各移动部件都可快速移动。采用一台快速移动电动机M2 单独拖动，通过不同的齿轮齿条等连接来完成各方向的快速移动，这些均由快速移动操作手柄控制。当将快速移动操作手柄向里推时，行程开关SQ5（X13）被压合，接触器KM6（Y6）通电吸合，M2 正向启动，通过齿轮、齿条等实现快速正向移动；松开操作手柄，则SQ5 复位，KM6 失电，M2 停转。反之，将快速移动操作手柄向外拉时，压合SQ6（X12），使KM7（Y7）通电吸合，M2 反向启动，实现快速反向移动。
⑩ 联锁保护装置。为了防止在工作台或主轴箱快速进给时又将主轴进给手柄扳倒自动快速进给的误操作，采用了与工作台和主轴箱进给手柄有机械连接的行程开关SP1，与主轴进给手柄连接的是行程开关SP2。电动机M1、M2 必须在SP1、SP2 都不闭合的情况下才能启动。
五、拓展项目
要求：用PLC 对X62W 铣床控制系统进行改造。
六、总结与评价
（1）以小组为单位，选择PPT、录像等形式，向全班展示、汇报学习成果。
（2）根据表4-26 所示内容完成对学习过程的综合评价。
表4-26 评分表
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