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PLC在车床数控化改造中的应用( W4 X# N. g M/ p
1引言+ a6 n u! b/ {* v k# x
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。2 W$ E' I, d9 g; y+ b
2车床的PLC数控系统控制原理设计
$ \; r7 G7 j0 u2 i 2.1车床的操作要求! a+ C) ~* v( R4 Y3 z
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。/ E! k$ r$ I# F$ r
2.2 PLC数控系统需解决的问题4 l# ^+ E0 B" N0 ?, o6 H' d, P
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：
2 o3 [! L( O: I, ~" \: H7 I 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；7 d9 a, K; v( x( N
2)如何改变进给系统速度；
# D$ n/ |# `5 @3 F! v2 B 3)车螺纹如何实现内联系传动及螺纹导程的变化。+ j; M- b0 S3 H" \; G4 D3 U
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。
/ R R. {: ]" ` E& n) Q 2.3数控系统的控制原理
! \8 [- z3 R7 R# O% k; m/ ] 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]
o" x% s2 b1 T; j! b* o9 y 3 PLC输入、输出(I/O)点数确定6 p5 ]' q# n' u- r( Q% ^1 w6 ?8 e& b
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。
: N! c% q$ v8 P0 E& l 图2 I/O连接图 4驱动程序(梯形图)设计& ^! k; h0 i; u3 N% p3 H3 `, B0 H& M
4.1总程序结构设计
3 }4 W# z" g* ]5 B$ Q$ t+ L3 @5 { 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。
- J% O5 |& d S4 M. q! `" `2 W 图3总程序框图 4.2手动程序梯形图设计
/ ~) \0 m. q9 s3 v6 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。+ H; g" U% ^% r7 Y- u W3 _
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 _1 }1 {- P$ k
5结束语
. m. G+ i+ ]8 e1 H 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。9 Z8 t0 j; `! y+ J8 L9 t
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