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PLC在车床数控化改造中的应用
5 _$ s, f! ?3 a/ i/ ]1引言
. u3 X& h+ J2 _" Y" J* S5 I8 ~& l3 A PLC在机械制造的设备控制中应用非常广泛，但在普通车床数控化改造中，用PLC作数控系统的核心部件还是一个新的课题。随着PLC技术、功能不断完善，这将是一种发展趋势。本文对此加以讨论。
) i# y* M' O0 w. z+ Y! `6 K4 x 2车床的PLC数控系统控制原理设计
3 W0 x' S# F* q+ e4 O 2.1车床的操作要求
) G5 L: x) M: v9 `* j D 车床一般加工回转表面、螺纹等。要求其动作一般是X、Z向快进、工进、快退。加工过程中能进行自动、手动、车外圆与车螺纹等转换；并且能进行单步操作。
7 G/ x' v) ~1 | 2.2 PLC数控系统需解决的问题
& D7 `1 E, p3 b6 m3 w) Y" W& O0 } 车床的操作过程比较复杂，而PLC一般只适用于动作的顺序控制。要将PLC用于控制车床动作，必须解决三个问题：( A* G8 d8 }% l" u: w
图1数控系统原理图 1)如何产生驱动伺服机构的信号及X、Z向动作的协调；) V( |! l# P! z2 ^
2)如何改变进给系统速度；. L( ^( F% w9 Z9 S7 W6 h2 \3 @
3)车螺纹如何实现内联系传动及螺纹导程的变化。! F: c6 S4 r, S3 D H- k7 i9 K8 e% ~
将PLC及其控制模块和相应的执行元件组合，这些问题是可以解决的。" \/ r5 n6 a1 V2 ]8 @2 x) A" |
2.3数控系统的控制原理# c+ b; B& i K6 i) z4 ^$ ]8 S
普通车床数控化改造工作就是将刀架、X、Z向进给改为数控控制。根据改造特点，伺服元件采用步进电机，实行开环控制系统就能满足要求。Z向脉冲当量取0.01mm，X向脉冲当量取0.005mm。选用晶体管输出型的PLC。驱动步进电机脉冲信号由编程产生，通过程序产生不同频率脉冲实现变速。X、Z向动作可通过输入手动操作或程序自动控制。车螺纹的脉冲信号由主轴脉冲发生器产生，通过与门电路接入PLC输入端，经PLC程序变频得到所需导程的脉冲。刀架转位、车刀进、退可由手动或自动程序控制。图1为数控系统原理图。[1]
6 J- ]/ p8 G9 K; Q$ A, ? 3 PLC输入、输出(I/O)点数确定5 v2 q0 i/ W1 O8 Z3 P0 C
所设计的车床操作为：起点总停、Z、X向快进、工进、快退；刀架正、反转；手动、自动、单步、车螺纹转换。因此，输入需14点。根据图1得输出需9点。I/O连接图如图2所示(以三菱F1S-30MT)为例。" b% n6 w* Z' U5 `# w, ~
图2 I/O连接图 4驱动程序(梯形图)设计
+ T, | Q9 M& z: e 4.1总程序结构设计
1 I# t/ o# C1 C7 C# s) ?! q i% r 手动、自动、单步、车螺纹程序的选择采用跳转指令实现。图3是总程序结构框图。若合上X12(X13、X14、X15断开)，其常闭断开，执行手动程序；若X12断开，X13全上，程序跳过手动程序，指针到P0处，执行自动程序。) T" b: f9 z: F# Z! f Q
图3总程序框图 4.2手动程序梯形图设计, I* r6 p3 O: h, \: p4 g' r
手动程序、自动程序需根据具体零件设计，这里仅以Z向快进、工进、快退的动作为例加以说明。其梯形图如图4所示。# b2 B- {! \ F# B
图4 Z向手动程序梯形图 在执行手动程序状态下，按X0，Y1接通，作好起动准备。按X2，辅助继电器M0接通。通过T63计时及Y2触点组合，产生频率为103/2i的脉冲信号(i为计时时间，根据需要设定，单位为ms)，驱动Z向快进。当按下X3时(M0断开)，M1接通，M1与定时器T32组合使Y2产生频率为103/2j的脉冲(j>i)，由Y2输出，实现工进。按下X4时，M0、Y3同时接通，电机快速反转，实现快退。限于篇幅，其它程序梯形图略。[2]7 ~' |' S: e6 Y8 o/ h3 ?
5结束语3 C! K- m, F- H' R! m$ S" Y! i
数控车床在我国机械制造业中的应用正在迅速发展，但高精度数控机床价格昂贵，而且在实际生产中有大量形状不太复杂、精度要求一般的零件，这就需要精度一般的数控车床加工。8 K9 k. u. S$ r+ N: u0 n! H Z1 Z
同时，我国现有大量可用的普通车床，对这些车床进行数控化改造是用少的投资来提高生产效率、提高效益的有效途径。以前车床数控化改造用的是Z80、8031芯片作数控系统的核心部件，它的价格较贵且系统较复杂。用PLC作为车床的数控系统，有成本低、系统简单、调整方便等优点，必将会得到广泛应用。 |
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发表于 2008-12-19 22:07:36