旋轉刀盤的PLC控制系統設計

呂珊珊

摘要：車床加工中的刀盤系統是機械加工中至關重要的一部分。其控制系統是一個以PLC為核心控制器、刀片、異步電動機、電磁制動器等為外圍設備所構成的PLC單機控制系統。本設計所使用的PLC為FX系列可編程控制器，通過模擬安裝調試檢測本設計系統的運行狀態。

關鍵詞：PLC；刀盤；機床

1系統功能簡介

機械加工的重要組成部分就是車床加工，其有兩種主要形式：一種是車削刀具固定，工件旋轉并加工成不成形的工件；另一種是工件是固定的，通過車刀（刀架）的水平和垂直運動對高速旋轉運動的工件進行精密加工。數控車床加工通常由控制系統、伺服系統、檢測系統、機械傳動系統等輔助系統組成。

本設計中的旋轉刀盤由六種刀具組成。六種工具的選擇按鈕由按鈕SBl-SB6表示，由接近開關構成的到位行程開關則是由ST1-ST6表示。設計過程如下：在初始狀態下，PLC顯示出的當前刀號。當你按下任一按鈕中的SB1-SB6，PLC記錄了這個刀號，然后按照請求刀號最近的方向移動遠離旋轉刀盤。當旋轉刀頭旋轉到所需刀具的位置時，指示燈打開，機械手開始更換刀，同時顯示刀號。5S的換刀結束后。換刀過程中，另一其他請求信號無效。換刀結束后，記錄當前刀號，等待下次換刀請求。

2FX系列PLC功能指令簡介

如果控制系統較為復雜或有特殊功能處理要求，用基本邏輯指令編寫的程序可能很長時間或者無法實現，本設計控制系統的編制用基本指令編寫其PLC控制程序就不容易實現，如果使用PLC提供的功能指令就很容易實現。不同系列、不同型號的PLC具有不同數量和不同格式的功能指令，但是其功能大同小異。本設計以三菱公司FX系列小型PLC為控制系統。

功能指令主要用于數據的運算、轉換及其他控制功能。許多功能指令有強大的功能，往往一條指令就可以實現幾十條基本指令才能實現的功能，還有許多功能指令具有基本指令難以實現的功能。實際上，功能指令是許多功能不同的子程序。FX系列的功能指令較多，為了便于更好地應用和記憶，根據其功能，可分為以下大類：過程控制、傳送與比較、算數與邏輯運算、循環與移位、數據處理、高速處理、方便指令、外圍設備I/O、外圍設備通信、浮點數功能指令。目前，FX系列PLC的功能指令已有128條。隨著應用領域的擴展及制造技術的提高，功能指令的數量還將不斷的增加，功能也將不斷的增強。本設計編程中所涉及的功能指令主要有傳送與比較大類、算數與邏輯運算大類和碼譯碼顯示大類。

3控制電路設計

3.1明確輸入、輸出設備

根據控制要求分析，系統有14個輸入設備：1個啟動按鈕、1個停止按鈕、6個換刀請求按鈕和6個到位開關。由此確定，PLC需要14個輸入電。

旋轉刀盤順時針旋轉和逆時針旋轉是通過電動機的正反轉驅動實現，需要2個接觸器進行切換，需要1個到位指示燈和1個換刀指示燈，七段數碼顯示。由此確定，系統需要11個PLC輸出點進行驅動。

3.2旋轉刀盤控制電路

本設計控制對象旋轉刀盤是由異步電動機通過傳動機構驅動的，其順、逆時針旋轉實際上就是電動機的正反轉控制電路。

4控制系統模擬安裝調試

4.1配線安裝

檢查部件。根據設計組件的需要完全配置器件，并檢查組件的規格是否符合要求，質量好。根據接線圖固定元件、布線原理和工藝要求安裝配線。

4.2自檢

檢查布線。對照接線圖檢查是否有掉線、錯線，線號是否漏掉、錯編，接線是否牢固等。使用萬用表檢測電路。在電源插頭未插接的情況下，使用萬用表檢查主電路和控制電路，如果電阻值與正確結果不符，應根據電路圖檢查是否有錯線、掉線、錯位和短路等。

4.3輸出梯形圖

連接PC/PPI電纜必須要在電源關閉狀態下進行。打開PLC的前蓋，為了讓PLC處于停止狀態，將開關的操作方式轉到停止位置，然后再進行編程。運行裝有編程器的計算機上的編程軟件。為了創建一個新項目選擇菜單命令“工程”一“創建新工程”；或選擇菜單命令“工程”一“打開工程”，打開現有的項目；或選擇菜單命令“工程”一“另存工程為”，修改工程項目名稱。選擇菜單命令“工程”一“更改PLC類型”，復位PLC型號。選擇菜單命令“在線”一“傳送設置”，設置通信參數。將梯形圖輸入計算機。

4.4通電調試

閉合開關QF，給PLC通電。選擇菜單命令“在線”一“PLC寫入”，下載程序文件到PLC中。調整PLC為RUN工作狀態。按下啟動按鈕SB，然后按任一換刀請求按鈕，再按對應的到位開關，按照控制要求，逐步調試，觀察系統的運行情況是否符合控制系統。如果出現故障，應在電路檢修完畢并且梯形圖修改完畢后應重新調試，直到系統能夠正常工作。