PLC技术在普通机床改造中的应用.docx

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1、总体来说，我国机械工业制造与发达国家相比还有很大差距，所以现在机械行业发展的总趋势就是逐步的增加机床的数控化比率。由于各行业要求不同，零件的形状、尺寸、精度要求以及批量相差悬殊，因此要求有高、中、低档不同层次的数控机床，其中购买新数控机床是提高数控化率的主要途径。但是我国现今多数企业财力薄弱，添置数量众多的全新数控机床势必要花费大量的资金，所以把普通机床改造为数控机床就成为一条提高数控化率的有效途径：花费少，改造针对性强，并且可以在原有基础上完善机床，提高生产效率。1数控机床的加工数控机床是用数字和字符以一定的编码形式，通过数控系统来实现自动加工的一种机床。数控机床在制造业中获得越来越广泛的应

2、用，是因为其具备以下加工特点：（I）具有高柔性数控机床适应不同零件的自动加工，对不同的零件只要改变数控程序即可进行加工，故生产准备周期短，具有高柔性，有利于产品更新换代和品种转换。（2）加工精度高数控机床的运动精度高，并具有精度检测、校正和补偿功能，整个加工过程避免了人工操作的人为干预，故加工零件精度一致性好，质量稳定。（3）生产效率高数控机床实现了功能复合、工序集中，生产效率成倍提高。2P1.C改造普通机床的步骤传统机床是使用凸轮或者挡块等来实现刚性自动化，这种情况下的成本较高，只有进行批量化生产才能节约成本；而数控化改造后的机床只需要更换一个程序就可以实现，跟传统机床相比效率可提高3-7倍

3、，这样的自动化可以集中多道工序，减少零件在机床间的频繁搬运，从而降低工件的定位误差。在生产实际中对于用P1.C改造普通机床，一般从两方面进行考虑。第一，控制逻辑不作变更时，则从分析原继电.接触器控制系统的控制逻辑着手，其步骤如下：（1）写出继电-接触器控制系统的逻辑代数式，并化简。（2）进行I/O分配，编制I/O分配表。选择机型，画出输入/输出端接线图。（3）写出对应的P1.C控制逻辑式，并进行适当修改。（4）画出对应的P1.C梯形图，进行修改完善。（5）编写指令程序，并进行程序输入和编辑。（6）空载调试和联机调试。（7）经调试正确的程序，用打印机打印出来，作为技术文件存档。第二，控制逻辑要做

4、较大变更时，则可按照生产工艺流程图、P1.e控制流程图、P1.C梯形图的顺序进行改造。在绘制工艺流程图、控制流程图后，要进行I/O分配，编制I/O分配表，汇出输入，输出端接线图。P1.C梯形图绘制完毕，则可编写指令程序，从而进行程序的输入、编辑、调试等工作。3P1.C与触摸屏技术在普通机床改造中的应用技术软件设计就是编写满足生产要求的梯形图或助记符程序，其一般步骤如下：3.1 设计控制系统流程图在明确生产工业要求，分析各输入、输出与各种操作之间的逻辑关系，确定需要检测的量和控制方法的基础上，可根据系统中各设备的操作内容和操作顺序，画出系统控制的流程图，用于清楚地表明动作的顺序和条件。流程图是编

5、程的主要依据，要尽可能地详细。有些系统的应用软件已经单元化了，那就要对相应程序单元进行定义，规定其功能，确定各单元之间的连接关系，然后再对各单元内部进一步细化，画出更详细的流程图。这一步完成之后，对于整个控制系统就有了一个整体概念。当然，对于简单的控制系统，这一步可省略。对于单台或多台P1.C控制的复杂系统，如果P1.C需要完成多个任务，传统的方法是按照输入、输出点排列，这会给编写程序与调试程序带来不便。对于采用P1.C,它具有任务编程功能。利用任务编程，可把相同功能的输入和输出作为一个任务，这样可缩短整个控制程序的设计周期。3.2 编制用户程序编制用户程序就是根据设计的系统流程图逐条地编写控

6、制程序，这是整个软件设计工作的核心部分。梯形图还是目前最普遍使用的编程语言，其编程软件大多可将梯形图和助记符之间相互转换，这对设计者还是很方便的。程序设计的方法很多，目前仍没有标准可循，专业设计人员主要依靠经验进行设计，其要求高，不仅要熟悉P1.C编程语言，还要求熟悉工业控制的各种典型环节；对于复杂的控制系统，设计周期相对较长，不容易掌握。现代的P1.C已经可以采用流程图（SFC）来编制，这对顺序控制系统的编程就非常方便。但目前并非所有厂家都能提供这类功能软件，而且使用SFC编程也有局限性。其做法是将I/O表中的所有输出线圈全部一次性列在梯形图的右母线上，这样可有效防止双线圈输出的错误。然后，

7、逐一分析各个输出线圈的触发（执行）条件，将触发它的常开或常闭的输入接点连接到左母线与线圈之间。其中，需要具体分析触发的情况，属于多点共同触发作用的，采用串联方式连接各接点；多路信号均能独立触发时，则采用并联方式连接各接点。最后，还要根据输入接点的动作情况，加入“自保持”程序。33程序测试和修改程序测试是整个软件设计工作中一项很重要的内容，它可以初步检查程序的实际效果。程序测试和程序的编制是分不开的，程序的许多功能都是在测试中通过修改而进一步完善。4结论经过数控化改造后的普通机床，较大程度的提高了加工效率和自动化、智能化程度。降低了操作者接触危险部位的可能性；操作系统和操作界面越来越符合人机工程

8、学的要求，可有效减少操作者的失误率，减少因失误产生的事故。附参考两例如何对普通车床的电气线路进行P1.C改造主要阐述了对于普通车床电气线路的P1.C改造，分析了传统继电器电气线路的弊端，以及对其进行P1.C改造的目的及意义，详细阐述了利用P1.C改造车床电气线路的步骤和改造结果。主要以CA615O车床为例，利用三菱FX2N系列P1.C对其进行改造。车床作为机械加工中的重要设备，在机械加工作业中一直起着至关重要的作用，但是传统继电器线路面对长期的加工作业，受工作环境的影响，会逐渐老化或损坏。此时设备的损坏以及维修，都会对于机械加工造成一定的影响。为解决这些问题，可以采用P1.C改造车床的传统继电

9、器线路。相比之下，继电器线路体积大，触点有限，线路复杂不易维修，而P1.C可以克服上述继电器线路的缺点。合理的利用P1.C改造，可以拓展车床的使用功能，减少维修，提高工作效率。CA615O车床作为一种常见车床，本文以其为例讨论P1.C对于普通车床电路的改造。普通车床电气线路的P1.C改造应最大限度地满足机械生产需要和机床控制要求，充分发挥P1.C的功能。因此，在进行改造前首先要先深入了解机床的工作过程，分析其工作方式，从而了解该车床的控制要求。再根据控制要求进行相应的P1.C改造，并在改造过程中分析是否可以加以改进，或在改造过程中留出改进余地，方便后续的升级改造。1、CA615O车床的主要结构

10、和运动形式及其工作原理的分析1.1主要结构和主要运动形式1.1.1主要结构车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，其主轴水平放置，是属于卧式车床的一种，能够完成车削外圆、内圆、端面、螺纹、切断及割槽等机械操作，主要由床身、床座、主轴箱、溜板箱、进给箱、刀架、挂轮架、丝杠、光杠、卡盘和尾架等组成。1.1.2主要运动形式：(1)主运动：主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动。主轴电动机选用的是三相笼型异步电动机，不进行电气调速，而采用齿轮箱进行机械有级调速；车削螺纹时要求主轴有正反转，这个一般由机械方法实现，主轴电动机只做单向运转；主轴电动机容量不大，可采用直接启动。(2)进给运动：刀架带动刀具横向或

11、纵向的直线运动.进给运动也由主轴电动机拖动主轴电动机的动力通过挂轮箱传递给进给箱来实现刀具的纵向和横向进给O(3)辅助运动：刀架的快速移动、尾架的纵向移动、工件的夹紧与放松、加工过程的冷却。刀架的快速移动由刀架快速移动电动机拖动，可直接启动，不需要正反转和调速；尾架的纵向移动和工件的夹紧与放松均由手动操作控制；加工过程中的冷却由冷却泵电动机控制，冷却泵电动机和主轴电动机要实现顺序控制，不需要正反转和调速。1 .2CA615O车床继电器控制电路的原理分析对车床电路进行P1.e改造之前，需先行分析原车床电气线路的工作原理，以达到满足其控制要求的目的。根据车床的主要运动形式来看，在CA615O型车床

12、主电路中，主要控制了3台电动机，分别为：主轴电动机M1、冷却泵电动机M2、刀架快速移动电动机M3。这3台电动机的通断主要通过控制电路控制，此外控制电路中还有照明及显示电路和保护电路，以下是各电路的原理分析:(1)主轴电动机M1的控制：M1通过接触器KM1线圈的得电与断电控制，KM1线圈的得电与否由按钮SB2和SBl控制：按下启动按钮SB2时,KM1线圈得电，同时KM1自锁触头闭合、KM1主触头闭合，主轴电机M1得电连续运转；按下停止按钮SB1,KM1线圈失电，同时KM1自锁触头断开、KMI主触头断开，电动机MI失电停转。(2)冷却泵电动机M2的控制：M2通过接触器KM2线圈的得电与断电控制，因

13、为MI与M2为顺序启动的关系，所以KM2线圈的得电与否通过冷却泵开关QS2与KM1的辅助常开触头共同控制：当按下主轴启动按钮SBI,KMl线圈得电，KMl辅助常开触头闭合后，再操作冷却泵开关QS2,KM2线圈得电，同时KM2主触头闭合，冷却泵电机得电运转；当MI停止运转或操作冷却泵开关QS3时，KM2线圈失电，同时KM2主触头断开，M2失电停转。(3)刀架快速移动电动机M3的控制：M3通过接触器KM3线圈的得电与断电控制，KMI线圈的得电与否由快速移动按钮SB3控制，由于快速移动不需要连续运行,所以刀架快速移动电路无自锁触点：按下快速移动按钮SB3,KM3线圈得电，同时KM3主触头闭合，刀架快

14、速移动电动机M3得电运转；松开SB3,KM3线圈失电，同时KM3主触头断开，M3失电停转。(4)照明及显示控制：照明灯E1.：由照明开关SA控制主轴电机指示灯H1.1：由KMI辅助常开触点控制刀架快速移动指示灯H1.2：由KM3辅助常开触点控制冷却泵指示灯H1.3：由KM2辅助常开触点控制。(5)保护环节：继电器FR1实现主轴电动机M1的过载保护，继电器FR2实现冷却泵电动机M2的过载保护。2 、P1.C对车床的改造P1.C对于车床电气线路的改造，是在保留主电路的基础上对于控制电路进行改造，并保证满足车床的运行要求，在此基础上不改变原控制系统的操作方法,各电气控制元件作用与原继电器线路相同。根

15、据需求，本文选择三菱FX3U-48MR型P1.C。该P1.C成本低、体型小并且安装方便，可以很好地满足设计要求，并且拥有进一步的升级改造能力。3 .11/O分配表根据上述分析可以得知，输入信号共7个，分别为：主轴启动按钮SB2、主轴停止按钮SB1、冷却泵开关QS2、刀架快速移动按钮SB3、照明开关SA、热继电器FR1好热继电器FR2。输出信号共7个，分别为：主轴电动机控制接触器KM1、冷却泵电动机控制接触器KM2、刀架快速移动电动机控制接触器KM3、照明灯E1.、主轴电动机指示灯H1.1、刀架快速移动指示灯H1.2和冷却泵指示灯H1.3。由此可以做出I/O分配表，如表1所示。表1I/O分配表人出元”住用人*0任律代号心电摩代号电0SIe生XOKMl*电*MYOSBl差停止XlKM2冷电机短YlQSZ”0款舟关X2KMI月*俄*格心8YlStBXlE1.灯YlSA!斤美XlH1.l生电机指小灯Y4FRI生电帆HR%f*XSH1.2快必循那0YSFR2冷去It电*IHtI很俨xeHUYC4 .2硬件电路的设计根据I/O分配表，可得到相应的外部接线图，为了方便操作理解，外部接线均采用常开触点，P1.C外部硬件电路图如图1所示。IlU0一C改造CA615O车床外部接线图2.3梯形图的设计