基于PLC的普通机床数控化控制系统改造

基于PLC 的普通机床数控化控制系统改造摘要:介绍可编程控制器（PLC）CW6140PLC在数控系统控制下所完成的控制功能作简单阐述，PLC一。在机械加工企业中，有许多老式普通机床,为了能使这些老式机床适应目前复杂零件批量、多品种的加工，充分挖掘利用普通机床潜力，就需要对普通机床进行机电一体化改造。数控技术是先进制造技术的基础，它综合应用了计算机、控制技术、电气传动、传感检测、液压气动、网络通信、光电技术、自动化、柔性化、集成化为基础的精密机械制造和管理信息等发展起来的高新技术。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品，数控机床的高精度、高效率及高柔性决定了大力推广使用数控机床是提高制造能力和水平，适应市场需求和提高竞争能力的主要物质基础条件之一。近几年随着微电子技术、计算机技术、集成技术以及自动控制技术的发展，PLC的能越来越强大，功能模块越来越多，可以在小型 PLC机上实现大型机的功能。本文提出了利用PLC控制步进电动机和机床主轴来实现机床的数控化改造。（PLC）微处理器为核心的一种新型工业控制装置，具有体积小、功能强、编程简单、可靠性强等优点，将加工信号传递到机床的数控系统，通过伺服系统按程序自动进行加工，检测设置是量，保证了零件加工的精确度。由于数控机床是根据控制器输出的信号自动按工艺完成所需的加工工作，减少了由操作人员接在普通机床加工时为保证零件按图标定的诸如直径的上下偏差、长度公差、形位公差、吃刀距、超出距所造成的重复开停机、调整、测试等一系列浪费时间的工作，并且保证产品质量。以普通车床为例，将一根直径40、长500毫米的坯料加工至直径=36，精度要求不柱度为0.05毫米的轴。普通车床车削时所需的机动时间T应该为：由n=1000认/nXD=1000X1003.14>40=796转/分式中：v—车床主轴速度 D—工件坯料直因：L=l+y+△=500+2+2=504毫米式中：L—车刀所移动的距离 y—吃刀距（毫米l—工件待加工长度 △—超出距（毫米）T=Lh/Sn>t=504>2/0.8796>2=0.79分钟式中：T—机动时间 h-切削厚度s—走刀量t—切削深度

n—工件每分钟转数除以上能以轴、转速及走刀量等有据可依能算出的走刀时间外，其余的如为保证尺寸精度必须小心谨慎地给定进给量前的刀尖与工件表面的对刀，然后以拖板的刻度为参考小心进刀，试车一定长度后，停机检测（最多为两次），确信与图纸的要求相符后才进行车削，其中所需的时间只能按实际操作加上人为制定给出该项工作所耗费的工时，设定此所需的时间为0.5分钟时，则普通车床的实际用时T应为：T=T+0.5=0.79+0.5=1.29分钟）改装（PLC）后的车床，转由编程控制器（PLC）发出的信号完成所须的加工工序，由于车床的横向进给实现了自动化，程序应为：以车刀刀尖为基准点，控制车刀刀尖按指令给定的以主轴中心轴线为基准进到所需加工的轴的半径距离时，横向进给自锁，依照信号进行纵向切削工作，省去了由人工操作加工中所需的反复开停车及检测用时，因此，从以上的加工一根简单的 40X500毫米）的轴可以得出如果改装后数控车床的转速、切削用量等和普通车床相同，则数控机床所需的实际用时为T〃=0.79分钟）。普通车床与改装（PLC）可编程控制器后的车床的实际时间差为：T'—T〃=1.230.79=0.5（分钟）由此可见改装（PLC）控制后车床的机动时比普通车床的用时省却了 0.5分钟，工效将近提高了一倍，对于批量生产的产品，不仅节省了大量的时间，还提高了控制统的可靠性和准确性，为企业提供了更可靠的自动化生产保障，提高了经济效益。3以CW6140型普通车床为例，把继电控制改造为 PLC控制改造分析根据机床电气控制原理图（1）PLC机型；PLCI/O分配表（12）;PLC控制电路接线图（2）;PLC梯形图（3），并编制程序；1CW6140型普通车床电气控制线路原理图电气控制线路分析CW61401明、信号电路。电路分析主电路中有两台电机，M1为主轴电机，带动主轴旋转和刀架作进给运动； M2冷却泵。三相交流电源通过转换开关QS1引入，主轴电机M1由接触器控制启动，热继电器FR1为主轴电机M1的过载保护。冷却泵电机M2由组合开关QS2控制启动和停止，热继电器FR2为它的过载保护。322控制电路分析SB2时，接触器KMiKMi的常开触点闭合，KM3KT得电，KMiKM3MiKT3~5S时，KT延时常闭触点断开使KM3失电，其星形接法主触点断开；KT延时常开触点闭合使KM2MiSBiMi反转（星形一三角形启动）。QS2使冷却泵电机M2启动运行。TC36V源，ELSA2控制。PLC及其程序设计3.3.iPLC选型和I/O端口分配根据以上机床主电路继电控制要求分析，系统共需开关量输入点 5个，开关量输点4个，考虑系统的经济性和技术指标，拟选用三菱公司的微型机 FX2n—i6MR机型，该机基本单元有8点输入，8点输出，完全能满足控制要求。输入/输出信号地址分配如表i和表2。名称正转（启动）反转过载保护过程保护名称正转（启动）反转过载保护过程保护停止SB2SBiFRiFR2SB地址XoooXooiX002X003X004名称继电器继电器名称继电器继电器继电器外接器件KMiKM2KM3KM4地址YoooYooiY002Y0033.3.2PLC控制电路接线图为了保证安全，系统外部设置了急停控制电路，SB6SB5，KM线圈失电，KM常开启点断开，PLCPLC2所示。2PLC控制电路接线图333PLC程序设计：、当按SB2时，Xooo的常开触点闭合丫000 丫003和To得电，接触器KMi的线圈获得电、KM1KM4主触点闭合时电机Mi星形正转降压启动，当T03~5S时，T0延时常闭触点断开使KM4失电，其星形接法主触点断开；ToKM3MiSBi的常开触点闭合,接触器KM2的线圈获得电动作，电机Mi反转（星形一三角形启动）PLC控制梯形图（3）PLC控制指令程序。□3PLC：LDX000ORY000ANIY001ANDX002ANDX003ANDX004OUTY000LDX001ORY001ANIY000ANDX002ANDX003ANDX004OUTY001LDY000ORY001MPSANIY002OUTK30MROLDTOORY002ANBANIY003OUTMPPANITOANIY002OUTENDPLC程控制器的存储器内，并进行调试运行，直到完全达到要求的控制功能为止。4结束语PLC具有很高的可靠性PLC控制系统的大部分故障主要来自于PLC外部元件,用可编程序控制器(PLC)将普通机床改造为经济性数控机床，简单易行,可靠性高，抗干扰能力强。经实