一种继电器－－接触器控制电路转换成PLC梯形图的方法

在老设备改造中通常都选用可编程序控制器（PLC）来更新控制线路，因此就需要编制PLC的控制程序，即梯形图。控制程序的编写方法有几种，经验法就是其中最常用的一种。由于被改造设备的继电器－－接触器控制线路都很成熟、可靠，将其转换生成PLC控制的梯形图不失为一种方便、快捷的途径。本文以T68镗床为例介绍该方法的变换步骤。

一. 继电器－－接触器控制过程分析

T68型卧式镗床继电器－－接触器控制电路图如图1所示。其中图1(a)为主电路，图中M1主电动机为双速电动机，用以实现机床的主运动和进给运动；M2为快速移动电动机，用以实现主轴箱、工作台的快速移动。图1(b)为控制电路，整个控制电路由主轴电动机正反转起动旋转与正反转点动控制环节、主轴电动机正反转停车反接制动环节、主轴变速与进给变速时的低速运转环节、工作台的快速移动控制及机床的联锁与保护环节等组成。由于T68卧式镗床的继电器－－接触器控制线路中速度控制环节较多，且相互联锁。在分析电路工作状态的同时列出各相关电器的动作顺序。这里约定限位开关的状态为“复位”和“动作”两种。“复位”时其常开触头（即动合触头）断开，常闭触头（即动动触头）闭合；“动作”时其常开触头（即动合触头）闭合，常闭触头（即动动触头）断开。下面针对图1(b)所示控制电路进行分析。

⒈ 主电动机的正、反转控制，即KM1（或KM2）、KM4吸合/释放

⑴主电动机正反转点动控制。由正反转接触器KMl、KM2与正反转点动按钮SB4、SB5组成主电动机M1正反转点动控制电路。此时电动机定子串入降压电阻，绕组成D形联结进行低速点动。相关电器的动作顺序如下：

点动正转：SB4按下↓——→KM1吸合↓——→KM4吸合↓

点动反转：SB5按下↓——→KM2吸合↓——→KM4吸合↓

⑵主电动机正反向低速旋转连动控制。由正反转连动起动按钮SB2、SB3与正反转中间继电器Kl、K2及正反转接触器KMl、KM2构成主电动机正反转起动电路。当选择主电动机低速旋转时，应将主轴速度选择手柄置于低速档位，此时经速度选择手柄联动机构使高低速行程开关SQ9处于释放状态，其触点SQ9[17-18]处于断开状态。当主轴变速手柄与进给变速手柄置于原位时，变速行程开关SQ3、SQ4均被压下，使触点SQ3[5—15]、SQ4[15—17]闭合。此时若按下SB2或SB3时，将使Kl或K2线圈通电吸合，使KM3与KMl或KM2通电吸合，KM4相继通电吸合，主电动机定子绕组联结成D形，在全压下直接起动获得低速旋转。相关电器的动作顺序如下：

⑶主电动机高速正反转的控制。当需主电动机高速起动旋转时，将主轴速度选择手柄置于高速档位，此时速度选择手柄经联动机构将行程开关SQ9压下，触点SQ9[17-18]闭合。这样，在按下起动按钮，KM3通电的同时，时间继电器KT也得电进入延时。于是电动机M1在低速D形联结起动并经3s左右的延时后时间继电器KT吸合，因KT延时断开的触点KT[21-37]断开，主电动机低速转动接触器KM4断电释放；同时，KT延时闭合的触点KT[21-41]闭合，高速转动接触器KM5通电吸合，主触点闭合，将主电动机M1定子绕组联结成YY形并重新接通三相电源，从而使主电动机由低速旋转转为高速旋转，实现电动机按低速档起动再自动换接成高速档运转的自动控制。相关电器的动作顺序如下：

    ⒉ 主电动机停车与制动的控制

    主电动机M1在运行中可按下停止按钮SBl实现主电动机的停车与制动。由SBl、速度继电器KS、接触器KMl、KM2和KM3构成主电动机正反转反接制动控制电路。

以主电动机正向旋转时的停车制动为例，此时速度继电器KS的正向动合触点KS2[21—33]闭合。停车时，按下复合停止按钮SBl，其触点SBl[3—5]断开。若原来处于低速正转状态，这时KMl、KM3、KM4和Kl断电释放；若原来为高速正转，则KMl、KM3、KM5、Kl及KT均断电释放，限流电阻及串入主电动机主电路。虽然此时电动机已与电源断开，但由于惯性作用，M1仍以较高速度正向旋转。而停止按钮的另一对触点SBl[3—21]闭合，KM2线圈经触点KS2[21-33]通电吸合，其触点KM2[3-21]闭合起自锁作用。同时，接触器KM4通电吸合。KM2、KM4的主触点闭合，经限流电阻及接通主电动机三相电源，主电动机进行反接制动，转速立即下降。当主电动机转速下降到KS复位转速时，触点KS2[21—33]断开，KM2、KM4先后断电释放，其主触点切断主电动机三相电源，反接制动结束，电动机自由停车至零。相关电器的动作顺序如下：

由上分析可知，在进行停车操作时，必须将停止按钮SBl按到底，即使按钮的常开触头闭合，方能实现反接制动，否则只能电动机自由停车。

⒊ 主电动机在主轴变速与进给变速时的连续低速冲动控制

T68型卧式镗床的主轴变速与进给变速既可在主轴电动机停车时进行，也可在电动机运转时进行。变速时为便于齿轮的啮合，主电动机运行在连续低速工作状态。

⑴变速操作过程。主轴变速时，首先将变速操纵盘上的操纵手柄拉出，然后转动变速盘，选好速度后，再将变速手柄推回。在拉出或推回变速手柄的同时，与其联动的行程开关SQ3、SQ5相应动作。在手柄拉出时SQ3不受压，SQ5压下；当手柄推回时，SQ3压下，SQ5不受压。相关电器的动作顺序如下：

⑵主电动机在运行中进行变速时的自停控制。主电动机在运行中如需变速，将变速孔盘拉出，此时SQ3不受压，触点SQ3[5—15]断开，使接触器KM3断电释放，其主触点断开，将限流电阻及串人定子电路，而触点KM3[5-31]断开，KMl、KM2均断电释放。因此，主电动机无论工作在正转或反转状态，都因KMl或KM2断电释放而停止旋转。

⑶主电动机在主轴变速时的连续低速冲动控制。主轴变速时，将变速孔盘拉出，SQ3不再受压，而SQ5压下，触点SQ5[25-27]闭合。

若变速前主电动机处于正转运行状态，这时由于主轴变速手柄的拉出，使主电动机处于自停状态，速度继电器触点KS2[23—25]闭合，KS2[23-33]断开，KS1[23—27]断开，使KMl、KM4线圈相继通电吸合。KMl、KM4主触点闭合，主电动机定子绕组联结成D形经限流电阻只起动正向旋转。随着主电动机转速的升高，当到达速度继电器动作值时，触点KS2[21—23]断开，KMl线圈断电释放，主触点又切断主电动机三相电源，主电动机在惯性作用下继续正向转动。同时，触点KS2[21-33]闭合，KM2线圈通电吸合，而此时KM4仍然通电吸合。KM2、KM4主触点闭合，接触主电动机反向电源，经限流电阻及进行反接制动，使电动机转速迅速下降。

当主电动机转速下降到速度继电器的释放值时，触点KS2(21-33)断开，KM2断电释放；同时，触点KS2[21—23]闭合，KMl又通电吸合。于是，主电动机又接通正向电源，经限流电阻及进行正向起动。这样间隙地起动和反接制动，使主电动机处于低速运转状态，有利于变速齿轮的啮合。一旦齿轮啮合后，变速手柄推回原位，行程开关SQ3压下，SQ5不受压，切断主电动机变速低速运转电路。相关电器的动作顺序如下：

由上分析可知，如果变速前主电动机处于停转状态，那么变速后主电动机也处于停转状态。若变速前主电动机处于正向低速(D联结)状态运转，由于中间继电器Kl仍保持通电状态，变速后主电动机仍处于D联结下运转。同样道理，如果变速前电动机处于高速(YY联结)正转状态，那么变速后，主电动机仍先联结成D形，再经过3s左右的延时，才进入YY联结的高速正转状态。

进给变速时主电动机连续低速冲动控制情况与主轴变速相同，只不过此时操作的是进给变速手柄，与其联动的行程开关是SQ4、SQ6，当手柄拉出时SQ4不受压，SQ6压下；当变速完成，推上进给变速手柄时，SQ4压下，SQ6不受压。其余情况与主轴变速相同。

⒋ 镗头架、工作台快速移动的控制

机床各部件的快速移动，由快速移动操作手柄控制，通过快速移动电动机M2拖动。运动部件及其运动方向的选择由装设在工作台前方的手柄操纵。快速操作手柄有“正向”、“反向”、“停止”3个位置。在“正向”与“反向”位置时，将压下行程开关SQ7或SQ8，使接触器KM6或KM7线圈通电吸合，实现M2电动机的正反转，再通过相应的传动机构使预选的运动部件按选定方向作快速移动。当快速移动控制手柄置于“停止”位置时，行程开关SQ7、SQ8均不受压，接触器KM6或KM7处于断电释放状态，M2电动机停止旋转，快速移动结束。

⒌ 机床的联锁保护

由于T68型镗床运动部件较多，为防止机床或刀具损坏，保证主轴进给和工作台进给不能同时进行，为此设置了两个联锁保护行程开关SQ1与SQ2。其中SQ1是与工作台和镗头架自动进给手柄联动的行程开关，SQ2是与主轴和平旋盘刀架自动进给手柄联动的行程开关。将行程开关SQ1、SQ2的常闭触点并联后串接在控制电路中，当两种进给运动同时选择时，SQ1、SQ2都被压下，其常闭触点断开，将控制电路切断，于是两种进给都不能进行，实现联锁保护。

图1中各电器材料的作用如表1所示。

表1 T68卧式镗床电器作用表

二. PLC输入输出点分配

从上面分析中我们可以整理得到提供给PLC信号的电器元件有：总停止按钮SB1、主电动机M1正转按钮SB2、反转按钮SB3和点动按钮SB4，冷却泵电动机M2停止按钮SB5和起动按钮SB6，快速电动机M3起动/停止限位开关SQ，速度继电器触头KS1和KS2；共17点。由PLC输出控制的电器元件有：主轴电动机正转接触器KM1和反转接触器KM2，短接制动电阻接触器KM3，主轴电动机M1低速接触器KM4，主轴电动机M1高速接触器KM5，移动电动机M2正转快速接触器KM6，移动电动机M2反转快速接触器KM7，共7点。考虑到FX2N-32MR的输入点只有16点，故把热继电器不接入PLC，其余电器元件在PLC控制电路中的输入点或输出点分配如表2所示。

表2 T68镗床PLC控制输入/输出点分配

由于图1(b)中中间继电器K1、K2和时间继电器KT与控制柜外部没有联系，故将使用PLC中的辅助继电器M1、M2和定时器T11。

三. 梯形图编制

因为其继电器－－接触器控制电路成熟可靠，因此PLC控制梯形图将通过原来的继电控制电气原理图进行转换得到。转换步骤一般分为代号替换、符号替换、触头修改、按规则整理进行。为便于查看，将原继电器－－接触器控制电路，即图1(b)重绘如图2所示。

⒈ 代号替换

代号替换就是把电气原理图中各电器元部件的代号用PLC中的资源代号来替换。也就是说用PLC的输入/输出点、辅助继电器、定时器、计数器等的代号来替换电气原理图中的代号。

按照表2 T68镗床PLC控制输入/输出点分配，将图2中的代号进行替换，如把图2中的“SQ1”替换为“X05”，继电器“K1”、“K2”和“KT”用“M1”、“M2”、“T11”替换。全部替换后的结果如图3所示。