基于PLC的電氣設備控制系統設計與實現

高波

【摘要】 針對傳統數控機床在零部件加工中暴露的問題，提出一種基于PLC的數控機床控制方案，從而改善當前零部件加工中的精密度問題。本文從PLC的結構和原理入手，分別從硬件和軟件兩個部分對系統進行設計，實現了對機床的高精度控制，滿足現代五金加工的需求。

【關鍵詞】 PLC編程 控制對象 程序

隨著微電子技術、控制技術等的不斷發展，對提高傳統數控機床精度提出了更高的要求。其中，PLC作為工業技術中的一種，以安全性高、低能耗和易開發等特點被廣泛應用。對此，為提高數控機床的精度，利用PLC設計數控電器設備控制系統，并對其實現進行詳細分析。

一、PLC結構與工作原理

1、PLC結構。通常將PLC的結構分為輸入、控制和輸出三個部門，其中，在輸入部分中包括數字開關、手動開關、光電傳感器、編碼器等；PLC部分主要是由中央CPU處理單元、存儲單元、通信接口單元、接入/輸出接口組成；而在輸出單元中則包括蜂鳴器、指示燈、顯示器、繼電接觸器、變頻器輸入端等在內。

2、PLC工作原理。PLC中的CPU存在STOP和RUN兩種模式，其中STOP用于停止執行程序，而RUN用于循環掃描執行某程序。在運行前，首先會通過上電位對程序進行初始化，此后觸發CPU之中的運行模式對程序進行循環掃描運行，出現故障，再觸發STOP模式。

二、車床對PLC控制要求

在數控機床中，通常為適應不同加工工藝的需求，會對機床運行的主軸速率進行調整。傳統方式對速率的調整中是通過繼電器--接觸器的方式，這種方式元件數量多，故障率高，而通過PLC可有效減少元件數量，并提高系統的集成度。因此，利用PLC，一方面改變傳統的以繼電器--接觸器對主軸速率控制點的方式；另一方面當主軸在減速的時候，需要控制因機床齒輪的變速帶來的頂齒。

三、系統設計

本文主要選擇lokson650立式數控機床為例，該機床的主軸為機床加工提供驅動力，并切削工件旋轉。

1、 PLC整體架構設計。PLC在系統中主要用于對自動對刀、潤滑系統、啟動/停止等功能的輔助控制。其中x0～x6全部為對刀信號接收接口，Y0～Y6為對刀輸出接口，而x6和y6是系統預留的接口；X14～X21表示為道具操作控制接口，相對應的y軸則為輸出控制。X8～X9表示潤滑油過量或過少輸出，對應的Y8～Y9表示為過量或過少輸出判斷。

2、系統暫停與開關電路設計。SB0是該電路的整體開關，控制整個電路的運行。當在按下其中的SB0開關時，其中的繼電器RA111接通電源，此時使得整個電路運行，并給整個系統供電，實現數控機床的整體運行。在按下停止開關SB1的時候，其中的RA16、RA11、RA12 三個繼電器斷電，此時切斷對數控機床主軸的供電，使得主軸停止轉動。在工人排除相關的故障之后，在接通SB1開關，此后系統恢復運行。而RA11是用于故障警報。

四、PLC控制程序設計

對PLC的程序設計，本文則采用模塊化的思想，即對PLC控制的控制的功能按照模塊的方式進行，從最后將不同的程序放在不同的功能之中，并逐次對不同的功能模塊記性調試。同時本文則以潤滑與冷卻系統的實現為例。

1、潤滑冷卻控制模塊設計。根據潤滑泵和冷卻泵的電路，將該模塊的PLC程序實現步驟設計為：在對潤滑冷卻的整體實現設計中，首先通過時間繼電器的相互作用實現潤滑和冷卻之間的工作停頓，在通過PLC對M8001進行控制，使得其值為1，開始首次冷卻。結束后，在通過M1對再次啟動潤滑系統，15s之后使得T2為1，斷開壓力開關，M1停止，此后延時25分鐘后系統再次運行。由此通過這種周期性的工作，實現對系統的潤滑和冷卻。

2、 自動換刀系統設計。以T5表示為實際刀具，而T6則表示為需要替換的刀具，以D6表示為實際刀具編號，D5表示待存放刀號，D7為實際刀號和存放刀號之間的差。為完成換刀系統的運行，采用比較指令對其中的數據進行比較。通過比較，如果D5>D6，此時則直接接通M10，并將兩者時間的差值直接存放在D8之中；而如果D5=D6，表示刀號之間是相互符合，則直接接通M11，如果出現D5

結論：通過對lokson650數控機床的PLC輔助設計，實現了對數控機床的冷卻、潤滑、照明、報警、開關等功能。通過PLC程序，可實現對該數控機床在開關、報警、自動潤滑等方面的控制，大大提高了數控機床加工的精度，更為PLC在數控中的應用提供了實際參考。

參 考 文 獻

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