基于PLC控制的C650臥式車床

徐敏

摘要：C650臥式車床是應用十分廣泛的金屬切削機床，主要用于工件的外圓、內圓、端面、螺紋加工。傳統C650臥式車床采用繼電-接觸控制，線路復雜、動作速度慢、安全可靠性較差、故障診斷與排除較為困難等缺點，造成加工效率、效益差。本文基于可編程邏輯控制器（PLC）對傳統C650臥式車床進行改良，提高了車床的可靠性、安全性和可維護性。

Abstract：C650 Horizontal lathe is widely used in machine tools of metal cutting， such as processing the outer circle， inner circle， face and thread of workpiece. The traditional C650 horizontal lathe adopts relay contact control， which has many disadvantages， such as complex circuit， slow movement speed， poor safety and reliability， causing poor processing efficiency. Based on the programmable logic controller （PLC） to improve the traditional C650 horizontal lathe， improve the reliability， safety and maintainability of the lathe.

關鍵詞：C650臥式車床；PLC；系統設計

Key words： C650 horizontal lathe；PLC；system design

中圖分類號：TG511 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）13-0139-02

0 引言

C650臥式車床屬于中型車床，可加工最大工件回轉直徑為1020mm，最大工件長度為3000mm和5000mm[1]。機床三大運動形式由三臺電動機完成，分別為主軸電動機、冷卻泵電動機、快速進給電動機。本文將采用歐姆龍公司生產的CPM2A型號的PLC對三臺電動機進行控制，由PLC改良控制后，機床控制電路得到了極大的簡化，各項性能得到很大的改善，維護方便，易于檢修，由此C650臥式車床的工作效率有了顯著提高。

1 C650臥式車床控制要求

1.1 主軸電動機M1

主軸電動機采用三相鼠籠式異步電動機，實現主軸運動及刀架進給運動的驅動。對該臺電動機控制要求如下：直接啟動的方式啟動；可正反轉；并可實現正反兩個方向的電氣停車制動；為加工調整方便，增加點動功能。

1.2 冷卻泵電動機M2

機床增加冷卻泵電動機，機床車削加工時實施冷卻液，防止刀具和工件溫度過高、延長刀具使用周期、提高工件加工質量。冷卻泵電動機控制要求如下：單方向連續運動。

1.3 快速進給電動機M3

拖板快速移動電動機可提高生產效率、減輕工人勞動強度。采用點動控制。

根據控制要求，設計主電路如圖1所示。

2 系統設計

2.1 PLC基本功能

①條件控制（或順序控制）：指PLC中的與、或、非指令代替繼電-接觸器中的串聯、并聯等邏輯關系，進行相應的開關控制。

②定時、計數控制：采用PLC內部定時器與計數器指令代替繼電器控制系統中的時間繼電器和計數繼電器，進行相應的定時與計數功能控制。

③數據處理：具有數學運算（如，邏輯運算、函數運算、矩陣運算等）、傳遞或轉換數據、數據排序查詢等功能，同時能夠實現采集分析和處理數據。

④聯網通信：PLC相互之間、PLC與上位機、PLC與其他智能設備間的通信，可構成“集中管理、分散控制”，從而滿足工廠自動化系統發展需要。

同時，PLC還具備遠程監控、位置控制及過程控制等功能。

2.2 I/O分配

根據C650臥式車床的控制要求，選用OMRON公司的CPM2A型PLC，輸入、輸出分配表如表1所示。

通過表1分配的I/O端口，將輸入、輸出現場信號進行硬件連接，完成硬件設計；采用CX-Programmer軟件進行梯形圖編寫，完成軟件設計。

2.3 PLC控制分析

①車床調整對刀過程：當QS閉合后，SB2動作，00002觸點接通，01001軟件線圈得電，使得KM1主觸點動作，M1串入電阻限流點動；SB2復位，00002觸點復位，M1停止，實現點動控制；

②刀架快速進給過程：當QS閉合后，扳動刀架進給手柄使得SQ動作，00000觸點動作，01005線圈得電，KM5主觸點閉合，M3起動，使刀架快速移動到指定位置；

③車床正常工作過程：當QS閉合后，SB3動作，00003觸點接通，01003線圈得電，KM3主觸點動作串入限流電阻R；20002動作，01001得電使得KM1主觸點吸合，M1正向起動，開始加工。按下SB6，00006動作，01004得電，使得KM4主觸點吸合，M2持續運行，提供冷卻液。

2.4 PLC控制C650臥式車床的優點

①控制方法。由于傳統C650臥式車床采用的繼電-接觸器控制，通過硬件接線實現邏輯控制，接線復雜、觸點動作慢、程序不可變。本文采用PLC進行控制，車床中的控制邏輯采用程序完成，只需要更改軟件程序即可對車床相應功能進行更改，簡化了重新布線的繁瑣。

②工作方式。PLC控制采用循環掃描的工作模式（一個周期包含輸入采用；執行程序；輸出刷新），所有軟觸點都處于周期循環掃描中，避免了串行工作時觸點競爭、時序失配，大大地簡化了程序設計。

③控制速度。繼電器機械觸點的動作、復位控制過程中，工作效率低，機械觸點容易出現顫動。而PLC改裝后，程序中的軟觸點動作速度快，并且不會有觸點抖動問題。

④系統可靠性及可維護性。傳統車床控制系統中，機械觸點長期動作會造成磨損，電弧燒傷等問題，影響設備使用壽命。而PLC的大量開關由軟件觸點實現，可靠性增強，并且維護、調試方便。

3 總結

本文通過PLC對傳統的C650臥式車床進行了改良，通過PLC軟件編程實現了電動機雙向起動、雙向制動。改良后的C650臥式車床控制系統替代了傳統車床中的控制線路，改進了由于機械觸點眾多造成的設備體積大、動作速度慢、程序不可更變的缺點，該系統完善了車床的相應功能，通用性強，在機床自動控制系統中運用廣泛。

參考文獻：

[1]章麗芙，邵林.電氣控制與PLC[M].北京師范大學出版社，2008.

[2]熊軼娜，蔣紅衛，丁薇，張華.PLC在C650臥式車床控制系統中的應用[J].機電工程，2009（04）.

[3]張燕，付麗鵬.C650臥式車床與PLC控制[J].吉林省經濟管理干部學院學報，2012（06）.