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PLC在车床数控化改造中的应用7 ~8 w5 P" L2 V- P) f( y
1引言% v) E% M4 l. e4 B; A) ~& P+ v
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。
8 {' l4 s$ v9 k( }7 Y6 T 2车床的PLC数控系统控制原理设计0 R1 D2 J7 A# Y
2.1车床的操作要求. \/ w! G6 ^# _! z4 `4 R- v$ U$ a
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。3 J: v4 L7 n; n. _
2.2 PLC数控系统需解决的问题% h3 J2 z/ f6 t0 _8 R3 q& M. G
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：
# b, |. ], ?& z& H3 H) ^* h& {( h9 { 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；6 G( z5 S6 l# R3 `
2)如何改变进给系统速度；
0 b8 B2 k4 r' O8 v4 {* q1 W 3)车螺纹如何实现内联系传动及螺纹导程的变化。
# X/ y m4 F. g/ g 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。
# `, ^( m- s; J0 i 2.3数控系统的控制原理
2 q% x& z0 N" K 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], |& B: X* h* N9 }9 e$ T3 `
3 PLC输入、输出(I/O)点数确定- Z. J4 Y7 p' L E9 f; k6 p
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。
& t1 L- ?3 G8 J9 F 图2 I/O连接图 4驱动程序(梯形图)设计# z) C# k+ ^' S; \- f2 \0 s
4.1总程序结构设计
% {! V J1 K; }& {! P2 T% D+ b 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; ~( {3 _& y5 A# b
图3总程序框图 4.2手动程序梯形图设计
4 E5 Q) G: y- W `" J4 l% l 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。
" O' h A; M m5 R 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]
" J! |7 K4 g& ? y" }4 T 5结束语
9 S% Q) f. R y! `' f1 V 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。
& g! @/ k8 [+ t* _( W+ B5 `1 x 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