基于PLC技術(shù)的機(jī)床電氣改造研究

溫利莉

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，電子信息技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)和發(fā)展的各個(gè)行業(yè)中。將PLC技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床加工設(shè)備改造和控制中是十分必要的，可以有效提高加工技術(shù)的水平和精確度。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；機(jī)床；電氣；改造

中圖分類號(hào)：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095－6835（2014）09－0013－02

目前，我國(guó)的機(jī)床大部分采用繼電器—接觸器控制方式，這種控制方式的線路走向比較復(fù)雜，對(duì)機(jī)床的工作效率有很大的影響。而采用PLC技術(shù)進(jìn)行機(jī)床電氣控制，能有效提高機(jī)床加工效率和加工技術(shù)，保證零件的精準(zhǔn)度，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)工藝的改革和創(chuàng)新，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)企業(yè)快速發(fā)展。

1機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及控制情況

傳統(tǒng)機(jī)床的繼電器由液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，利用行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行機(jī)床左右限位，從而保證機(jī)床的送料夾進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)，工作人員需要利用量尺確定送料夾行程，將左右行程開(kāi)關(guān)移動(dòng)到目標(biāo)位置，然后進(jìn)行固定。如果切削鋁條的長(zhǎng)度發(fā)生變化，需要重新定位左右行程開(kāi)關(guān)的位置，這種定位方法操作復(fù)雜，定位的精確度也較低。而PLC技術(shù)對(duì)機(jī)床電氣的改造和控制都十分方便，采用PLC技術(shù)的定位系統(tǒng)即伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代替液壓和電氣系統(tǒng)，不僅能提高機(jī)床控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還能有效提高機(jī)床加工的精度，減輕工作人員的工作量，從而提高機(jī)床的加工效率。

2PLC技術(shù)控制系統(tǒng)改造方案

機(jī)床改造的主要目的是提高機(jī)床的加工精確度和加工效率，也就是提高送料夾橫向進(jìn)給量，保證送料夾準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)到指定位置。本文使用伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)、PLC為控制元件的方式對(duì)M7130磨床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2.1PLC控制系統(tǒng)的主要運(yùn)行參數(shù)

PLC控制系統(tǒng)的主要運(yùn)行參數(shù)有：伺服電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，伺服電機(jī)最大輸出功率為1.5 kW，伺服放大功率為600 W，橫向進(jìn)給速度為8 000 mm/min，進(jìn)給率為5 mm/r，脈沖率為6 000 pls/r，PLC輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)為64，定位模塊的輸出點(diǎn)和輸入點(diǎn)為5.

2.2PLC定位模塊控制的特點(diǎn)

2.2.1機(jī)械部分

采用PLC技術(shù)改造后的機(jī)床，利用定位模塊和PLC共同控制機(jī)床工作，受定位模塊的影響，機(jī)床不使用定位限位開(kāi)關(guān)，液壓和電氣系統(tǒng)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和伺服放大器代替，可以拆除機(jī)械的液壓缸、油泵等裝置，極大地簡(jiǎn)化了機(jī)械的構(gòu)造，為機(jī)械的控制提供了方便。

2.2.2機(jī)床操作

傳統(tǒng)的M7130磨床操作方式十分復(fù)雜，采用定位模塊進(jìn)行機(jī)床定位，只需通過(guò)觸屏輸入送料夾移動(dòng)的距離，不需要使用量尺測(cè)量送料夾的進(jìn)給量；確定了移動(dòng)距離后，利用行程開(kāi)關(guān)控制送料夾的位置，不用重新定位左右行程開(kāi)關(guān)的位置，極大地簡(jiǎn)化了機(jī)床的操作流程，有效地減少了工作人員的工作量，提高了機(jī)床的工作效率。

2.2.3控制特點(diǎn)

在PLC定位模塊中輸入的距離以毫米為單位，伺服放大器根據(jù)脈沖數(shù)量對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制，PLC定位模塊的最大精度可達(dá)0.001 mm，是傳統(tǒng)的機(jī)床定位精度的100倍。PLC定位模塊和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成的控制系統(tǒng)，是半閉環(huán)控制系統(tǒng)，有很高的穩(wěn)定性，可以極大地改善機(jī)床的精度。

3PLC技術(shù)在機(jī)床電氣控制中的應(yīng)用

3.1PLC技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，涉及到大量的控制設(shè)備和開(kāi)關(guān)，這些設(shè)備和開(kāi)關(guān)在實(shí)際工作中需要按一定的順序工作，并需要一定的邏輯保護(hù)。利用PLC技術(shù)進(jìn)行機(jī)床改造，以PLC為核心控制元件，利用伺服系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，極大地提高了機(jī)床的易控性性和擴(kuò)充性，為網(wǎng)絡(luò)控制提供了良好的基礎(chǔ)。PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的數(shù)字化控制和機(jī)床開(kāi)關(guān)集中控制的功能。但由于機(jī)床生產(chǎn)廠家不斷增多，機(jī)床機(jī)型結(jié)構(gòu)不斷變化，各種機(jī)床機(jī)型沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在應(yīng)用編程軟件時(shí)，沒(méi)有規(guī)范的編程語(yǔ)言。PLC技術(shù)過(guò)于依賴硬件，用戶難以自由改變PLC功能，這就給PLC技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)一定的影響。因此，在實(shí)際工作中，要求工作人員對(duì)PLC技術(shù)的原理、硬件結(jié)構(gòu)和編程指令等有更深的認(rèn)識(shí)。

3.2開(kāi)放式數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)

隨著科技的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)從封閉式體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，PLC控制系統(tǒng)是半封閉半開(kāi)放的控制體系，在數(shù)據(jù)控制中自成一體，能有效解決數(shù)控系統(tǒng)頻繁變化引起的各種不利影響，增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的柔性，降低機(jī)床加工和生產(chǎn)的成本，提高數(shù)控系統(tǒng)的伸縮性和互換性。PLC技術(shù)的使用不僅符合機(jī)床生產(chǎn)的要求，還滿足市場(chǎng)變化的要求。

4改造的注意事項(xiàng)

PLC技術(shù)是一門提高現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)效率，降低人工生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算操作的技術(shù)，是目前機(jī)床控制的主要方式。將PLC技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床控制中，不但可以提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平，還能有效簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，避免機(jī)床在運(yùn)行中出現(xiàn)各種簡(jiǎn)單故障，使機(jī)床運(yùn)行更加靈活多變。使用PLC技術(shù)進(jìn)行機(jī)床改造時(shí)，要注意常閉觸點(diǎn)輸入信號(hào)的處理，盡量減少常閉觸點(diǎn)的使用。在使用常閉觸點(diǎn)時(shí)，要注意梯形圖對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)狀態(tài)和機(jī)床電路相反。進(jìn)行機(jī)床電氣改造時(shí)，要將交織在一起的電路分離開(kāi)來(lái)，根據(jù)線路、觸點(diǎn)對(duì)繼電器線圈的控制情況繪制相應(yīng)的等效梯形電路圖。在繪制梯形電路圖時(shí)，要注意將并聯(lián)電路中單個(gè)觸點(diǎn)設(shè)置在電路塊的下方；在串聯(lián)電路中，單個(gè)觸點(diǎn)要設(shè)置在電路塊的右方。要盡量減少PLC的輸出和輸入信號(hào)，對(duì)同一個(gè)器件使用一組觸點(diǎn)提供信號(hào)即可，對(duì)于梯形電路圖可以多次使用同一常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。

利用PLC技術(shù)進(jìn)行機(jī)床電氣改造已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，PLC技術(shù)能及時(shí)處理機(jī)床的各種故障。使用PLC技術(shù)改造機(jī)床電路時(shí)，要特別注意對(duì)各種細(xì)小環(huán)節(jié)的控制和管理。對(duì)機(jī)床電氣設(shè)備進(jìn)行改造，不但可以提高原有設(shè)備的使用效率，節(jié)省生產(chǎn)資源，還能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和精準(zhǔn)度。

5結(jié)束語(yǔ)

利用PLC技術(shù)進(jìn)行機(jī)床電氣改造，能充分發(fā)揮PLC定位系統(tǒng)準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性良好和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，有效提高了機(jī)