基于PLC的CA6140普车的改造

范萍

摘 要： 本文根据PLC装置的特点和在控制系统中的优势，对CA6140吉普车车床的电气控制系统进行了分析和改革，旨在简化CA6140吉普车的车床控制线路，解决车床控制系统线路复杂、接触点多、故障多和人员维修困难等问题，极大地提高设备的可靠性和安全性。

关键词： PLC CA6140吉普车 改造

目前，PLC技术的应用是机械行业迈向高精度、高质量及高效率发展的必经之路。鉴于PLC装置在电气自动控制系统中的广泛应用，笔者根据PLC装置的特点和在控制系统中的优势，对CA6140普车车床的电气控制系统进行了分析和改革，以简化CA6140普车的车床控制线路，解决车床控制系统线路复杂、接触点多、故障多和人员维修困难等问题，极大地提高设备地可靠性和安全性。另一方面，笔者还介绍了在实际操作中PLC的优劣势和需要注意的问题。

1. PL应用于机械加工的优势

1.1编程简单

PLC系统的编程语言是梯形图语言，与电器图原理很相近，其语言形象直观，很容易掌握，基本上不需要专业的计算机知识。

1.2可靠性高

PLC装置的无故障工作时间平均为3万～5万小时，并且可以在工业环境下不间断的可靠工作。

1.3结构紧凑、体积小、安装维修便捷

PLC装置一般都有故障报警、故障诊断和故障种类显示的功能，并可通过变换模块插件的手段快速检测、排除故障，在实际操作中十分便捷。

1.4通用性较强

目前，大多PLC的生产厂家均有各种模块、各种系列化产品供用户选择，这对用户来说很便利，不用因模块建设而耗费大量的资本。另外，用户还可以根据控制要求和控制对象的规模进行PLC的挑选，更好地构建所需要的控制系统。

2.CA6140车床的现状

CA6140是一种应用广泛的金属切削机床，目前采用传统的继电器控制的普通车床在机械行业中大量存在。由于大量使用继电器和接触器，以及继电器系统接线复杂，经常造成接触不良，并且原件老化速度快、设备故障频繁，检修难度大，故障的诊断和排除困难。存在以下问题：（1）机械方式实现的触点控制反应速度较慢；（2）继电器控制功能被固定在线路中，灵活度差、功能单一；（3）触电容易被电弧烧焦导致接触不良。以上问题的存在大大影响实际的生产和应用。因此，如何对CA6140车床进行改造已成为普车企业提高产品质量和产量的当务之急。

3.基于PLC的CA6140车床改造途径

数控机床改造在国外已发展成一个新兴的工业部门，尽快将我国现有一部分普通机床实现自动化和精密化改装，是我国现有设备技术改造迫切要求解决的课题。用数控技术改造机床，正是适应了这一要求。它是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础上，在机床改造中引入微机的应用，不但技术上具有先进性，而且在应用上比其他传统的自动化改装方案具有更强的通用性与可调性。

3.1 PLC机型的选择

PLC机型选择的基本原则是要在满足功能要求及保证可靠性高、维修方便的前提下，争取最好的性能价格比，其选择时主要考虑以下几点：（1）合理的结构。参照实际应用情况选择模块式或是整体式。（2）安装方法的选择。安装方法主要为远程I/O、集中式和多台PLC联网分布式。（3）机型尽量统一。有利于技术水平的提高和技术力量的培训，外部设备可共用，资料可分享，易于信息的采集。便于设备零件的采购和管理。（4）系统可靠性要求。对可靠性要求较高的系统，选择采用热备系统或是冗余系统。

3.2 I/O的选择

3.2.1开关量输出模块的选择

3.2.1.1输出方式。继电源输出选择标准：价格便宜、导通压降小、能够驱动直、交流负载、承受瞬时电压和过电流能力较强、适用的电压大小范围大。

3.2.1.2输出连接方法。以实际连接情况为参考，考虑选用分隔式或是分组式。

3.2.2开关量输入模块的选择

3.2.2.1输入门槛电平。其门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输的距离就越远。

3.2.2.2输入信号的选择。交流输入模块可靠性高，适用于粉尘、油雾的恶劣环境；直流输入模块延迟时间较短，可以考虑连接光电开关设备。

3.3 PLC容量的选择

（1）I/O的选择。在满足控制要求的前提下争取采用的I/O点最少。（2）存储容量的选择。PLC存储容量的大小不但与PLC系统的功能有关，还与程序编写水平、功能的实现方法有关。在I/O点确定的基础上，可按照以下公式估算出存储容量后，再加上20%～30%的裕量。

存储容量=10开关量I/O+100模拟量I/O。

改造后的普车拆除了原来的主轴变速箱，采用了变频器+皮带+主轴+编码器。该系统的主轴速度也是有级调速，共7级，速度可以从40rpm到1200rpm，不过每一档的速度可以根据需要通过设置变频器实现。利用变频器的五个端子，可以用数字量控制电机的正反转，停止及各挡速度。其改造后有很大优势，如具有高精度的控制：FANUC0—C数控系统采用了多CPU方式进行分散处理，实现了高速连续的切削；对PLC的接口增加了高速M、S、T接口功能，进一步缩短了执行时间，提高了系统的运行速度；实现了高速的DNC操作。

4.结语

随着PLC技术的不断发展，解决了一系列CA6140普车车床的实际生产应用问题。相信在不久的将来，PLC设备会更完善，我国的CA6140普车成产质量和产量将迈上新的台阶。

参考文献：

[1]张彦民.CA6140型普通车床的数控化改造研究[J].煤矿机械，2013，05：213-215.

[2]黄艳芳，赵晶，刘践丰.车床CA6140电气控制系统的PLC改造[J].工业控制计算机，2011，01：103-104.