做和在普通车床数控化改造中应用PLC作数控系

在普通车床数控化改造中应用PLC作数控系统的核心

本文主要介绍PLC在普通车床数控化改造中的应用，随着PLC技术、功能不断完善，这将是一种发展趋势。

1 车床的PLC数控系统控制原理设计

1.1 车床的操作要求

车床一般加工回转表面、螺纹等。 要求其动作一般是X、Z向快进、工进、快退。加工过程中能进行自动、手动、车外圆与车螺纹等转换；并且能进行单步操作。

1.2 PLC数控系统需解决的问题

车床的操作过程比较复杂，而PLC一般只适用于动作的顺序控制。要将PLC用于控制车床动作，必须解决三个问题：

图1 数控系统原理图

1）如何产生驱动伺服机构的信号及X、Z向动作的协调；

2）如何改变进给系统速度；

3）车螺纹如何实现内联系传动及螺纹导程的变化。

将PLC及其控制模块和相应的执行元件组合，这些问题是可以解决的。

2.3 数控系统的控制原理

普通车床数控化改造工作就是将刀架、X、Z向进给改为数控控制。根据改造特点，伺服元件采用步进电机，实行开环控制系统就能满足要求。Z向脉冲当量取0.01mm，X向脉冲当量取0.005mm。选用晶体管输出型的PLC。驱动步进电机脉冲信号由编程产生，材料实验机的使用范围已不再只限于金属等领域了通过程序产生不同频率脉冲实现变速。X、Z向动作可通过输入手动操作或程序自动控制。车螺纹的脉冲信号由主轴脉冲发生器产生，通过与门电路接入PLC输入端，经PLC程序变频得到所需导程的脉冲。刀架转位、车刀进、退可由手动或自动程序控制。发表了关于此装置120例患者的力学测试和临床结果的前瞻性研究报导图1为数控系统原理图。[1]

2 PLC输入、输出（I/O）点数确定

所设计的车床操作为：起点总停、Z、X向快进、工进、快退；刀架正、反转；手动、自动、单步、车螺纹转换。因此，输入需14点登录淘宝购物的搜索页面。根据图1得输出需9点。I/O连接图如图2所示（以三菱F1S-30MT）为例。

图2 I/O连接图

3 驱动程序（梯形图）设计

3.1 总程序结构设计

手动、自动、单步、车螺纹程序的选择采用跳转指令实现。图3是总程序结构框图。若合上X12（X13、X14、X15断开），其常闭断开，执行手动程序；若X12断开，X13全上，程序跳过手动程序，指针到P0处，执行自动程序。

图3 总程序框图

3.2 手动程序梯形图设计

手动程序、自动程序需根据具体零件设计，这里仅以Z向快进、工进、快退的动作为例加以说明。其梯形图如图4所示。

图4 Z向手动程序梯形图

在执行手动程序状态下，按X0，Y1接通，作好起动准备。按X2，辅助继电器M0接通。通过T63计时及Y2触点组合，产生频率为103/2i的脉冲信号（i为计时时间，根据需要设定，单位为ms），驱动Z向快进。当按下X3时（M0断开），M1接通，M1与定时器T32组合使Y2产生频率为103/2j的脉冲（j>i），由Y2输出，实现工进。按下X4时，M0、Y3同时接通，电机快速反转，实现快退。限于篇幅，其它程序梯形图略。[2]

4 结束语

数控车床在我国机械制造业中的应用正在迅速发展，但高精度数控机床价格昂贵，而且在实际生产中有大量形状不太复杂、精度要求一般的零件，这就需要精度一般的数控车床加工。

同以便在决策进程中对打交道的对方有非常苏醒的认识时，我国现有大量可用的普通车床，对这些车床进行数控化改造是用少的投资来提高生产效率、提高效益的有效途径。以前车床数控化改造用的是Z80、8031芯片作数控系统的核心部件，它的价格较贵且系统较复杂。用PLC作为车床的数控系统，有成本低、系统简单、调整方便等优点，必将会得到广泛应用。