談用PLC改造數控線切割機之床身電氣的實習教學

劉友葵

摘要:案例教學是最好的教學方法之一,它能使學生舉一反三,觸類旁通,我校的數控機床維修,電氣自動化等專業都開設有機床改造,特別是數控機床改造課題。文章敘述了數控火花線切割機床的殘舊的床身電氣,如何改用“可編程控制器(PLC)”控制的教學過程。

關鍵詞:數控線切割設備;機床電氣原理;PLC;實習教學

中圖分類號:TG519 文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)33-0196-01

可編程控制器(PLC),專門針對工業控制,它是工業自動控制的三大支柱之一(機器人、CAD/CAM及PLC),是計算機微型化方向成果之一。將設備過時的電氣改為可編程(PLC)控制,可大大改善設備的電氣性能。

一、備學生、備圖紙、備資料、備材料、寫好教案

教師在改造數控線切割設備之前,應加班加點地準備好教案,應準備5～10塊舊式的機床電氣板(每組改造前分析電路),新的5～10套PLC與配件(學生安裝調試用),以及2～3塊已被教師改造好的“新板”(每組安調參考樣板用)。上課時根據學生素質情況,把同學們分成5～10組進行教學。同時實習教師分發圖紙、材料,讓學生待命上課。使教與學都做好充分的準備。

二、數控線切割機床電氣改造原理“入門指導”

任一機電產品,須先搞清它的工作原理才能對它雕琢。切割機床電氣改造也不例外。我用6節課時講授工作原理及PLC關鍵參數。

1.在進行線切割機床入電氣改造時,我首先帶領同學們到車間觀察機床的現場工作情況。觀察相關部件的運動情況。必要時,應“勒令”大家做筆記。此后,教師開始把預先準備好的原始電氣掛圖掛在黑板中央,并一一講解各部分工作原理、過程。例如,冷卻泵的總電源由哪兩個鍵控制?它與“鉬絲運行”、“高頻”等部件有何關系?水泵應什么時候開?哪兩個鍵控制卷絲筒的正反轉?急停按鈕有什么重要作用等等,逐一向同學們分析清楚,并想盡法,使師生互動,教學相長。教師應說明清楚,為什么要用PLC代替傳統繼電器?代替前,既要考慮到技術先進性,又要考慮到改造成本。

2.機床電氣工作原理弄明白后,開始教會學生如何分析造用PLC的輸入、輸出點數。一般把機床身上的按鈕類、傳感器類,接近開關類,行程開關類等都歸為輸入點數。而把機床燈,指示燈,繼電器,電機等“負載”、“耗電”類部件歸為輸出點數。選用PLC的總點數(輸入+輸出),因此實際使用時多出10~20%個點,以備功能擴展用。本課題我們用10點入,6點出的PLC,如用三菱的FX-16或OMRN-16等PLC都可。因機床床身電氣的全部輸入按鈕、傳感器、接近開關、行程開關類等輸入點數不超過10點,而輸出“負載”包括大繼電器、電機、指示燈等都不超過6點。并考慮到10%～20%預留,用16點的PLC可完全滿足該機床控制的需要。多留出的I/O點數及硬件部件,可按圖連線作備用控制功能,只要不編入“梯形圖”,就不會影響PLC及機床的工作,而當需增加功能時,又可不增加、不減少任一根線、一部件,好不費力地增加設備功能。但備用增加的硬件部件,必須在面板上或機床內標明功能。如:“電源開”、“電源關”、“銅絲反轉”、“冷卻泵開”、“冷卻泵關”或“電源”、“備用I”、“備用II”等字樣,以備調試或擴展功能時及將來維修時用得上。也使學生學習時能一目了然。

3.選定輸入/輸出點數、型號后,就可以進入新的PLC組件的I/O硬件接線圖的繪制工作,這一步很重要,同時教師要詳細講解選定型號PLC的參數、技術指標、接線方法。

結合課題,教師應在黑板上示范性地畫一次PLC硬件接線圖,邊畫邊講解,之后擦去,并責令每一人都能畫出所講述的接線圖。實習教師此時應不停地巡回指導,糾正同學有畫錯的地方。最后,應以同學所畫的最佳的圖作榜樣,實施榜樣教學,亦以此作為課題的重點。

三、嚴抓巡回指導過程,保證足夠制作編程時間

制作編程過程包括硬件與軟件兩個方面,約需64學時。

1.硬接線的巡回指導。PLC硬件接線實習、實踐過程,所做每一件事、每一個動作,都必須千真萬確才能過關。實習過程中,教師應打起十二分精神來回巡視,不失時機地與學生溝通,指導學生解決實習中每一個難題。因此,實習教師在巡回指導時,手不能停口也不能停,才能使PLC系統硬件接線順利完成。

2.軟件編程設計方面,是本改造的重點又是難點。我在講臺上公開教會學生用“移植法”試調好示教板后,讓每一位學生都獨立訓練一次,直至全部同學完成“改造教學”任務。

為了使學生增加知識和技能,還應教會學生用“經驗法”、“功能表圖”、“狀態圖法”等方法調試程序。

四、總結指導幫助學生理順所學知識與技能

線切割機床電氣改造牽連到的知識較多,如電工、電子、電拖、PLC等知識與技能。教師應用1~2課時,總結一下本次改造過程,鞏固其知識與技能,并布置一些思考題。

事實上,一次設備改造,就能培養學生的綜合能力,鍛煉學生心志。比只講理論知識強多少倍!

五、結語

機電設備改造,目前大多數采用PLC及單片機技術,但也有部分同行采用數控技術。對于技工院校實習教學,要使選用的教學課題更具有實用性、可操作性,必須緊密地聯系學校現有的教學設備,才能使學生更加有目的、更有針對性地掌握各種知識與技能。

參考文獻

[1]蔡俊安.編程控制器PLC原理及應用[M].華南理工大學出版社,2001.

[2]姚剛.數控機床電氣控制[M].西安電子科技大學出版社,2003.