基于PLC的CA6140普車的改造

范萍

摘 要： 本文根據(jù)PLC裝置的特點和在控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢，對CA6140吉普車車床的電氣控制系統(tǒng)進行了分析和改革，旨在簡化CA6140吉普車的車床控制線路，解決車床控制系統(tǒng)線路復(fù)雜、接觸點多、故障多和人員維修困難等問題，極大地提高設(shè)備的可靠性和安全性。

關(guān)鍵詞： PLC CA6140吉普車 改造

目前，PLC技術(shù)的應(yīng)用是機械行業(yè)邁向高精度、高質(zhì)量及高效率發(fā)展的必經(jīng)之路。鑒于PLC裝置在電氣自動控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，筆者根據(jù)PLC裝置的特點和在控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢，對CA6140普車車床的電氣控制系統(tǒng)進行了分析和改革，以簡化CA6140普車的車床控制線路，解決車床控制系統(tǒng)線路復(fù)雜、接觸點多、故障多和人員維修困難等問題，極大地提高設(shè)備地可靠性和安全性。另一方面，筆者還介紹了在實際操作中PLC的優(yōu)劣勢和需要注意的問題。

1. PL應(yīng)用于機械加工的優(yōu)勢

1.1編程簡單

PLC系統(tǒng)的編程語言是梯形圖語言，與電器圖原理很相近，其語言形象直觀，很容易掌握，基本上不需要專業(yè)的計算機知識。

1.2可靠性高

PLC裝置的無故障工作時間平均為3萬～5萬小時，并且可以在工業(yè)環(huán)境下不間斷的可靠工作。

1.3結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、安裝維修便捷

PLC裝置一般都有故障報警、故障診斷和故障種類顯示的功能，并可通過變換模塊插件的手段快速檢測、排除故障，在實際操作中十分便捷。

1.4通用性較強

目前，大多PLC的生產(chǎn)廠家均有各種模塊、各種系列化產(chǎn)品供用戶選擇，這對用戶來說很便利，不用因模塊建設(shè)而耗費大量的資本。另外，用戶還可以根據(jù)控制要求和控制對象的規(guī)模進行PLC的挑選，更好地構(gòu)建所需要的控制系統(tǒng)。

2.CA6140車床的現(xiàn)狀

CA6140是一種應(yīng)用廣泛的金屬切削機床，目前采用傳統(tǒng)的繼電器控制的普通車床在機械行業(yè)中大量存在。由于大量使用繼電器和接觸器，以及繼電器系統(tǒng)接線復(fù)雜，經(jīng)常造成接觸不良，并且原件老化速度快、設(shè)備故障頻繁，檢修難度大，故障的診斷和排除困難。存在以下問題：（1）機械方式實現(xiàn)的觸點控制反應(yīng)速度較慢；（2）繼電器控制功能被固定在線路中，靈活度差、功能單一；（3）觸電容易被電弧燒焦導(dǎo)致接觸不良。以上問題的存在大大影響實際的生產(chǎn)和應(yīng)用。因此，如何對CA6140車床進行改造已成為普車企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的當(dāng)務(wù)之急。

3.基于PLC的CA6140車床改造途徑

數(shù)控機床改造在國外已發(fā)展成一個新興的工業(yè)部門，盡快將我國現(xiàn)有一部分普通機床實現(xiàn)自動化和精密化改裝，是我國現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)改造迫切要求解決的課題。用數(shù)控技術(shù)改造機床，正是適應(yīng)了這一要求。它是建立在微電子現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，在機床改造中引入微機的應(yīng)用，不但技術(shù)上具有先進性，而且在應(yīng)用上比其他傳統(tǒng)的自動化改裝方案具有更強的通用性與可調(diào)性。

3.1 PLC機型的選擇

PLC機型選擇的基本原則是要在滿足功能要求及保證可靠性高、維修方便的前提下，爭取最好的性能價格比，其選擇時主要考慮以下幾點：（1）合理的結(jié)構(gòu)。參照實際應(yīng)用情況選擇模塊式或是整體式。（2）安裝方法的選擇。安裝方法主要為遠程I/O、集中式和多臺PLC聯(lián)網(wǎng)分布式。（3）機型盡量統(tǒng)一。有利于技術(shù)水平的提高和技術(shù)力量的培訓(xùn)，外部設(shè)備可共用，資料可分享，易于信息的采集。便于設(shè)備零件的采購和管理。（4）系統(tǒng)可靠性要求。對可靠性要求較高的系統(tǒng)，選擇采用熱備系統(tǒng)或是冗余系統(tǒng)。

3.2 I/O的選擇

3.2.1開關(guān)量輸出模塊的選擇

3.2.1.1輸出方式。繼電源輸出選擇標準：價格便宜、導(dǎo)通壓降小、能夠驅(qū)動直、交流負載、承受瞬時電壓和過電流能力較強、適用的電壓大小范圍大。

3.2.1.2輸出連接方法。以實際連接情況為參考，考慮選用分隔式或是分組式。

3.2.2開關(guān)量輸入模塊的選擇

3.2.2.1輸入門檻電平。其門檻電平越高，抗干擾能力越強，傳輸?shù)木嚯x就越遠。

3.2.2.2輸入信號的選擇。交流輸入模塊可靠性高，適用于粉塵、油霧的惡劣環(huán)境；直流輸入模塊延遲時間較短，可以考慮連接光電開關(guān)設(shè)備。

3.3 PLC容量的選擇

（1）I/O的選擇。在滿足控制要求的前提下爭取采用的I/O點最少。（2）存儲容量的選擇。PLC存儲容量的大小不但與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，還與程序編寫水平、功能的實現(xiàn)方法有關(guān)。在I/O點確定的基礎(chǔ)上，可按照以下公式估算出存儲容量后，再加上20%～30%的裕量。

存儲容量=10開關(guān)量I/O+100模擬量I/O。

改造后的普車拆除了原來的主軸變速箱，采用了變頻器+皮帶+主軸+編碼器。該系統(tǒng)的主軸速度也是有級調(diào)速，共7級，速度可以從40rpm到1200rpm，不過每一檔的速度可以根據(jù)需要通過設(shè)置變頻器實現(xiàn)。利用變頻器的五個端子，可以用數(shù)字量控制電機的正反轉(zhuǎn)，停止及各擋速度。其改造后有很大優(yōu)勢，如具有高精度的控制：FANUC0—C數(shù)控系統(tǒng)采用了多CPU方式進行分散處理，實現(xiàn)了高速連續(xù)的切削；對PLC的接口增加了高速M、S、T接口功能，進一步縮短了執(zhí)行時間，提高了系統(tǒng)的運行速度；實現(xiàn)了高速的DNC操作。

4.結(jié)語

隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，解決了一系列CA6140普車車床的實際生產(chǎn)應(yīng)用問題。相信在不久的將來，PLC設(shè)備會更完善，我國的CA6140普車成產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量將邁上新的臺階。

參考文獻：

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[2]黃艷芳，趙晶，劉踐豐.車床CA6140電氣控制系統(tǒng)的PLC改造[J].工業(yè)控制計算機，2011，01：103-104.