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PLC在车床数控化改造中的应用
. n9 D3 V/ R0 x9 W2 H0 V/ F5 k1引言
6 ]! A# y. K/ K1 y1 J' E 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。
* J. K$ J9 M$ L! o% F( C 2车床的PLC数控系统控制原理设计
7 o& X$ f# R5 S$ M, ]2 f+ O! g) A6 c 2.1车床的操作要求
& d5 P, s! Y3 u; f+ f; n# 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。
9 U9 o7 K) O. A( p: } 2.2 PLC数控系统需解决的问题, ?2 l7 m" g7 I' J
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：4 | a7 Z9 h) a2 J
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；3 ~/ C: Z7 l) o7 ~' y
2)如何改变进给系统速度；) g9 X) L; Z7 y) F( z' m8 q. z. Z/ g
3)车螺纹如何实现内联系传动及螺纹导程的变化。- L* U# L4 q- Q( s- D) j6 A; 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。6 L1 N( P" I$ x% J
2.3数控系统的控制原理. K. e; k$ _; N
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]: D, C3 d0 U2 ]+ e* b
3 PLC输入、输出(I/O)点数确定" C6 F. _( P8 T( {* h( O, k, d; N
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。- U7 U, S4 u& e6 q# Q) z
图2 I/O连接图 4驱动程序(梯形图)设计: e( A& `; F7 l6 T( M
4.1总程序结构设计+ u5 N( K7 t( d
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。$ D$ }! Q$ a+ o' {
图3总程序框图 4.2手动程序梯形图设计( i8 Z" w; b, {& H. A' a
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。: d/ W& E7 [. _7 z+ V. ?
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]
5 ^% q3 e5 g q0 U0 t& f 5结束语
F, J9 B$ d9 ^1 F( F 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。
0 j/ N t$ M$ { `4 k. ^ 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