摘要:將普通機床改造成用可編程控制器PLC控制的數(shù)控機床，是一個新的課題。本文例舉了歐姆龍公司的PLC在普通車床C650改造中的應(yīng)用，給出了C650車床電氣控制的軟、硬件設(shè)計。隨著PLC技術(shù)、功能不斷完善，利用可編程控制器PLC靈活編程及控制的功能，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的合格率。
　　【關(guān)鍵詞】PLC，梯形圖，車床
　　引言
　　小型PLC（可編程控制器）與傳統(tǒng)的繼電器控制的普通車床相比較，優(yōu)勢更明顯。普通車床是應(yīng)用非常廣泛的金屬切削工具，目前采用傳統(tǒng)的繼電器控制的普通車床在中小型企業(yè)仍大量使用。由于繼電器系統(tǒng)接線復(fù)雜，故障診斷與排除困難，并存在著固有缺陷。因為它是利用布線組成各種邏輯來實現(xiàn)控制，需要大量機械觸點，可靠性不高；當(dāng)改變生產(chǎn)流程時要改變大量的硬件接線，甚至重新設(shè)計系統(tǒng)，要耗費大量的人力物力，花費很多時間。因而造成了這些企業(yè)的生產(chǎn)率低下，效益差而這些企業(yè)又沒有足夠的資金購買新的數(shù)控車床。因此，當(dāng)務(wù)之急就是對這些普通車床進行技術(shù)改造，以提高企業(yè)的設(shè)備利用率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。
　　由于可編程控制器(PLC)具有：(1)通用性、適應(yīng)性強；(2)完善的故障自診斷能力且維修方便；(3)可靠性高及柔性強等優(yōu)點，且小型PLC的價格目前亦很便宜。因此，在普通車床的控制電路改造中發(fā)揮了及其重要的作用。而且可編程控制器SYSMACCP1H是用于實現(xiàn)高速處理高功能的程序包型PLC。配備與CS／CJ系列共通的體系結(jié)構(gòu)，與以往產(chǎn)品CPM2A40點輸入輸出型為相同尺寸，但處理速度可達到約10倍的性能。
　　1.PLC數(shù)控系統(tǒng)需要解決的問題
　　車床操作一般要求加工回轉(zhuǎn)表面、螺紋等。其動作是X、Z向快進、工進、快退。加工過程中能自動、手動、車外圓與車螺紋等轉(zhuǎn)換，并且能進行單步操作。由于車床的操作過程比較復(fù)雜，而可編程控制器PLC一般只適用于動作的順序控制，要將PLC用于控制車床的動作，必須解決以下三個問題：
　　a．如何產(chǎn)生驅(qū)動伺服機構(gòu)的信號及X、Z向動作的協(xié)調(diào)；
　　b．如何改變進給系統(tǒng)的速度；
　　c．車螺紋如何實現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動及螺紋導(dǎo)程。
　　將PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件組合起來，即可解決以上問題。
　　2C650車床電氣控制系統(tǒng)的主電路
　　C650車床的主電路圖如圖1所示。主電路中有三臺電動機。主電動機M1、冷卻泵電動機M2和快速移動電動機M3。主電動機電路接線分為三部分，第一部分由交流接觸器KM1和KM2的兩組主觸點構(gòu)成電動機的正反轉(zhuǎn)接線；第二部分為電流表A經(jīng)電流互感器TA接在主電動機M1的動力回路上，利用一時間繼電器KT的延時動合觸點，在起動的短時間內(nèi)將電流表暫時短接；第三部分線路通過交流接觸器KM3的主觸點控制限流電阻R的接人和切除。電動機M2由交流接觸器KM4的主觸點控制其接通與斷開；電動機M3由交流接觸器KM5控制。
　　
　　3PLC控制電路
　　3．1PLC機型選擇、硬件連接及l(fā)／O地址分配
　　車床電氣控制系統(tǒng)所需的I／0點總數(shù)在256以下，屬于小型機的范圍。控制系統(tǒng)只需要邏輯運算等簡單功能，主要用來實現(xiàn)條件控制和順序控制。為實現(xiàn)C650車床上述的電氣控制要求，所以PLC可以選擇歐姆龍公司的CP1H系列。它的價格低，體積小，非常適用于單機自動化控制系統(tǒng)。該機床的輸入信號是開關(guān)量信號，輸出是負(fù)載三相交流電動機接觸器等。根據(jù)表1可知，車床電氣控制系統(tǒng)需要9個外部輸人信號，5個輸出信號。PLC所具有的輸入點和輸出點一般要比所需冗余30％，以便于系統(tǒng)的完善和今后的擴展預(yù)留31。所以本系統(tǒng)所需的輸入點為12個，輸出點為7個。現(xiàn)選擇歐姆龍公司的CPIH系列的CP1H一40CDR—A型PLC，24V直流24點輸入，繼電器型交流16點輸出。I／O地址分配如表1所示，PLC控制的外部接線圖如圖2所示。
　　
　　3．2C650車床的PLC程序設(shè)計
　　PLC的程序可以采用梯形圖、語句表、程序塊等形式表示。為了與繼電器一接觸器系統(tǒng)相承接，采用梯形圖形式對車床電氣控制系統(tǒng)進行編程。梯形圖與繼電器—接觸器系統(tǒng)的原理圖從本質(zhì)上相一致，設(shè)計方法為參照繼電器原理圖在保持原有控制邏輯基礎(chǔ)上改繪。
　　3．3PLC梯形圖控制分析
　　
　　(1)車床正向工作及反接制動過程：按下SB2，接通內(nèi)部輔助繼電器W200．00，進入聯(lián)鎖程序，由內(nèi)部輔助繼電器接通KM3吸合短接電阻R，同時接通KM1，主電動機M1正轉(zhuǎn)起動運行，開始車削加工。要停車時，按下SB1，KM1、KM3線圈失電，同時KM2吸合，主電動機M1串電阻反接制動，當(dāng)速度接近零時，速度繼電器正轉(zhuǎn)常開觸點KS1斷開，KM2釋放電動機M1停轉(zhuǎn)反向工作過程與正向相同，如圖4；其他工作過程如圖5。
　　
　　(2)刀架快速移動過程：扳動進給操縱手柄壓合位置開關(guān)SQ，KM5吸合，M3起動運行，刀架向指定方向快速移動。
　　(3)主電動機正向點動過程：按下SB4，使KM1吸合，M1串電阻限流點動，松開SB4，KM1失電，M1停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)點動控制。
　　(4)冷卻泵工作過程：如果車削加工過程中，工件需要使用冷卻液時，按下SB6，KM4線圈得電，冷卻泵電動機M2工作，提供冷卻液。要停止，按下SB5即可。
　　
　　4結(jié)束語
　　通過實踐證明用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電一接觸器控制能達到很好的效果，不僅簡化了控制線路，縮小了控制裝置的體積，提高了系統(tǒng)工作的可靠性、通用性，而且增強了控制系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)了C650車床的自動控制，生產(chǎn)效率得到了很大提高，并能很好地保證其加工精度。