摘要:將普通機(jī)床改造成用可編程控制器PLC控制的數(shù)控機(jī)床，是一個(gè)新的課題。本文例舉了歐姆龍公司的PLC在普通車(chē)床C650改造中的應(yīng)用，給出了C650車(chē)床電氣控制的軟、硬件設(shè)計(jì)。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(chē)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(chē)床相比較，優(yōu)勢(shì)更明顯。普通車(chē)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(chē)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?yàn)樗�是利用布線組成各種邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，需要大量機(jī)械觸點(diǎn)，可靠性不高；當(dāng)改變生產(chǎn)流程時(shí)要改變大量的硬件接線，甚至重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，要耗費(fèi)大量的人力物力，花費(fèi)很多時(shí)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(méi)有足夠的資金購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控車(chē)床。因此，當(dāng)務(wù)之急就是對(duì)這些普通車(chē)床進(jìn)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(qiáng)；(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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且小型PLC的價(jià)格目前亦很便宜。因此，在普通車(chē)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(shí)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(diǎn)輸入輸出型為相同尺寸，但處理速度可達(dá)到約10倍的性能。
　　1.PLC數(shù)控系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題
　　車(chē)床操作一般要求加工回轉(zhuǎn)表面、螺紋等。其動(dòng)作是X、Z向快進(jìn)、工進(jìn)、快退。加工過(guò)程中能自動(dòng)、手動(dòng)、車(chē)外圓與車(chē)螺紋等轉(zhuǎn)換，并且能進(jìn)行單步操作。由于車(chē)床的操作過(guò)程比較復(fù)雜，而可編程控制器PLC一般只適用于動(dòng)作的順序控制，要將PLC用于控制車(chē)床的動(dòng)作，必須解決以下三個(gè)問(wèn)題：
　　a．如何產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)的信號(hào)及X、Z向動(dòng)作的協(xié)調(diào)；
　　b．如何改變進(jìn)給系統(tǒng)的速度；
　　c．車(chē)螺紋如何實(shí)現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)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(lái)，即可解決以上問(wèn)題。
　　2C650車(chē)床電氣控制系統(tǒng)的主電路
　　C650車(chē)床的主電路圖如圖1所示。主電路中有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)。主電動(dòng)機(jī)M1、冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2和快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3。主電動(dòng)機(jī)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(diǎn)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)M1的動(dòng)力回路上，利用一時(shí)間繼電器KT的延時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)，在起動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)將電流表暫時(shí)短接；第三部分線路通過(guò)交流接觸器KM3的主觸點(diǎn)控制限流電阻R的接人和切除。電動(dòng)機(jī)M2由交流接觸器KM4的主觸點(diǎn)控制其接通與斷開(kāi)；電動(dòng)機(jī)M3由交流接觸器KM5控制。
　　
　　3PLC控制電路
　　3．1PLC機(jī)型選擇、硬件連接及l(fā)／O地址分配
　　車(chē)床電氣控制系統(tǒng)所需的I／0點(diǎn)總數(shù)在256以下，屬于小型機(jī)的范圍。控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡(jiǎn)單功能，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)條件控制和順序控制。為實(shí)現(xiàn)C650車(chē)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(jià)格低，體積小，非常適用于單機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。該機(jī)床的輸入信號(hào)是開(kāi)關(guān)量信號(hào)，輸出是負(fù)載三相交流電動(dòng)機(jī)接觸器等。根據(jù)表1可知，車(chē)床電氣控制系統(tǒng)需要9個(gè)外部輸人信號(hào)，5個(gè)輸出信號(hào)。PLC所具有的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要比所需冗余30％，以便于系統(tǒng)的完善和今后的擴(kuò)展預(yù)留31。所以本系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)為12個(gè)，輸出點(diǎn)為7個(gè)。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(diǎn)輸入，繼電器型交流16點(diǎn)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(chē)床的PLC程序設(shè)計(jì)
　　PLC的程序可以采用梯形圖、語(yǔ)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(duì)車(chē)床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)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(jì)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(chē)床正向工作及反接制動(dòng)過(guò)程：按下SB2，接通內(nèi)部輔助繼電器W200．00，進(jìn)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(shí)接通KM1，主電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)起動(dòng)運(yùn)行，開(kāi)始車(chē)削加工。要停車(chē)時(shí)，按下SB1，KM1、KM3線圈失電，同時(shí)KM2吸合，主電動(dòng)機(jī)M1串電阻反接制動(dòng)，當(dāng)速度接近零時(shí)，速度繼電器正轉(zhuǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)KS1斷開(kāi)，KM2釋放電動(dòng)機(jī)M1停轉(zhuǎn)反向工作過(guò)程與正向相同，如圖4；其他工作過(guò)程如圖5。
　　
　　(2)刀架快速移動(dòng)過(guò)程：扳動(dòng)進(jìn)給操縱手柄壓合位置開(kāi)關(guān)SQ，KM5吸合，M3起動(dòng)運(yùn)行，刀架向指定方向快速移動(dòng)。
　　(3)主電動(dòng)機(jī)正向點(diǎn)動(dòng)過(guò)程：按下SB4，使KM1吸合，M1串電阻限流點(diǎn)動(dòng)，松開(kāi)SB4，KM1失電，M1停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。
　　(4)冷卻泵工作過(guò)程：如果車(chē)削加工過(guò)程中，工件需要使用冷卻液時(shí)，按下SB6，KM4線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2工作，提供冷卻液。要停止，按下SB5即可。
　　
　　4結(jié)束語(yǔ)
　　通過(guò)實(shí)踐證明用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電一接觸器控制能達(dá)到很好的效果，不僅簡(jiǎn)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(qiáng)了控制系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)了C650車(chē)床的自動(dòng)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。