PLC在机床电气改造中的研究

石洁芳 中捷机床有限公司田野 沈阳第一机床厂



PLC在机床电气改造中的研究

石洁芳 中捷机床有限公司
田野 沈阳第一机床厂

摘 要：利用运动控制以及PLC基础知识来改造老旧机床，使老旧机床重新焕发生机，是一项对于振兴东北老工业基地的重要课题。文章重点针对PLC在机床电气改造中要求，结合自身现场实际工作经验和日常工作的心得整理并编写，有不足之处还请各位读者批评指证。

关键词：PLC技术 机床电气 电气改造

采用PLC技术进行机床电路控制改造是当前社会发展的必然趋势，同时也是当前社会发展之中，不断提高生产效率和生产速度的关键。在当前社会技术不断发展中，PLC技术的应用能够及时的解决机床在应用中存在的各种问题。采用PLC改造的机床电路时，需要注意的问题比较多，应当在施工的过程中特别注意对其各个细小环节的控制和管理因素，更是在当前施工管理和控制过程中的主要关键形式。对得到的梯形图常常需要进一步简化和优化。通过各种相关实践证明，在当前利用PLC技术进行对旧机床的改造是当前社会发展的主要趋势，不仅利用了原有的设备，节约资源，而且还满足新生产工艺的需求，更是有效的提高了其改造效率和改造质量措施，为企业经济效益的提高奠定了基础。

一、PLC改造原理

普通机床主要有两种运动方式：一种是安装在床身主轴箱内的主轴转动；另一种是安装在刀架上的刀具与滑板一起沿主轴轴线方向进给移动。若加工的工件较大时，转动惯量也相应比较大，停车时必须有停车制动功能，多采用电气制动。加工的过程中，为减小工人劳动强度和节省工作时间，在提供切削液的前提下要求溜板箱(带动刀架移动)tt够高速的移动。划分控制电路时，一般分为主电动机和电动机的控制电路。而主电动机控制电路较复杂，因而可以进一步划分为局部电路：如正反转起动、点动控制电路、停车制动控制电路等。组合机床一般采用顺序控制，在实际生产过程中，电气控制系统的构成多采用可编程序控制器，它具有体积小，重量轻、工作可靠等特点，并且易于修改。因为PLC的输出形式有三种，所以要根据负载的工艺要求选择合适形式的输出。

二、PLC技术在机床电气控制中的应用

（一）PLC 技术的优缺点

在工业生产过程中，涉及到大量的控制设备和开关，这些设备和开关在实际工作中需要按一定的顺序工作，并需要一定的逻辑保护。利用PLC 技术进行机床改造，以PLC 为核心控制元件，利用伺服系统进行智能控制，极大地提高了机床的易控性和扩充性，为网络控制提供了良好的基础。PLC 技术实现了机床的数字化控制和机床开关集中控制的功能。但由于机床生产厂家不断增多，机床机型结构不断变化，各种机床机型没有统一的标准，在应用编程软件时，没有规范的编程语言。PLC 技术过于依赖硬件，用户难以自由改变PLC 功能，这就给PLC 技术的应用带来一定的影响。因此，在实际工作中，要求工作人员对PLC 技术的原理、硬件结构和编程指令等有更深的认识。

（二）开放式数据控制系统

PLC 控制系统是半封闭半开放的控制体系，在数据控制中自成一体，能有效解决数控系统频繁变化引起的各种不利影响，增强数控系统的柔性，降低机床加工和生产的成本，提高数控系统的伸缩性和互换性。PLC 技术的使用不仅符合机床生产的要求，还满足市场变化的要求。它的作用主要是将来自数控系统的各种指令进行逻辑排序，使它们能够正确地、有序地运行，并且同时将机床的信息及工作状态返馈给数控系统，使数控系统进行判断后再准确地发出进一步的控制指令。因为控制软件的集成化，现代PLC多集成在数控系统中，但它的硬件一般在规模较大的系统中采取分布式结构，通过软件接口实现了PLC与CNC的集成，系统都是为二者间所有通信信息分别指定固定的存放地址，那些地址的信息状态一般由系统对其进行实时监控，根据各接口信号的实时状态加以分析判断，然后形成下一步的控制指令，来完成对机床其它功能或运动的控制。

三、机床的PLC改造方法及过程

（一）制定控制方案

首先熟悉要改造对象的工作过程，写出控制系统的各个功能和指标要求，拟定系统设计的总体方案必须根据改造对象中各元件之间的关系，这样才能确定设备的电气拖动方案；然后理性选择电动机的参数和类型，之后选择其它相关配套设备,根据输入输出设备的类型和数量，明确所需的PLC输入输出点数，并以此作为选择PLC 型号的重要依据；最后合理装配PLC的I/O 点,这是很重要的一步,使用相同类型的输入输出点集中配置,这样方便编写和阅读程序,最终生成I/O 分配表。

（二）软件设计与系统调试

软件设计开始时，首先明确各部分动作的顺序和条件，这就要求设计系统流程图或功能表图。之后根据系统流程图或功能表图，结合I/O地址分配编写用户使用程序。对于数控机床控制系统的改造，可在原有控制电路原理图上进行改造，综合运用上述方法对原有的控制原理图加以修改和完善，灵活应用PLC功能指令，做到程序明白易懂。完成程序编制后，载入PLC 进行模拟调试，同时观察并记录各输入量、输出量的变化及逻辑关系，如果调试过程中出现问题应及时处理，直到符合设计要求，达到自动控制的目的。在PLC软件成功调试的情况下，准确地使系统的各部分硬件连接，进行反复调试试运行，使机床能够正常运行，达到数控化改造的目的。

四、结束语

由于可编程控制器PLC具有较强的抗干扰能力、极高的可靠性和相对较小的体积等各种优点，是一个理想的可以实现机电一体化的控制装置。自可编逻辑控制器（PLC）诞生以来．经过近半个世纪的发展，性能得到了很大的提高和完善，具有可靠性高、抗干扰能力强、扩展性好、组态灵活,维修方便等诸多优点。所以用PLC 对机床电气控制系统进行改造是非常必要的。我们通过PLC控制电机来实现数控系统点位之间的控制功能，从而通过PLC 技术可以较好的指导了数控机床的改造。

参考文献：

[1]刘松.试论基于PLC 技术的机床电气改造[J].黑龙江科技信息，2014

[2]张洪国.基于PLC的半精镗机床电气改造技术[J].科技信息，2015