基于PLC的电气设备控制系统设计与实现

高波

【摘要】 针对传统数控机床在零部件加工中暴露的问题，提出一种基于PLC的数控机床控制方案，从而改善当前零部件加工中的精密度问题。本文从PLC的结构和原理入手，分别从硬件和软件两个部分对系统进行设计，实现了对机床的高精度控制，满足现代五金加工的需求。

【关键词】 PLC编程 控制对象 程序

随着微电子技术、控制技术等的不断发展，对提高传统数控机床精度提出了更高的要求。其中，PLC作为工业技术中的一种，以安全性高、低能耗和易开发等特点被广泛应用。对此，为提高数控机床的精度，利用PLC设计数控电器设备控制系统，并对其实现进行详细分析。

一、PLC结构与工作原理

1、PLC结构。通常将PLC的结构分为输入、控制和输出三个部门，其中，在输入部分中包括数字开关、手动开关、光电传感器、编码器等；PLC部分主要是由中央CPU处理单元、存储单元、通信接口单元、接入/输出接口组成；而在输出单元中则包括蜂鸣器、指示灯、显示器、继电接触器、变频器输入端等在内。

2、PLC工作原理。PLC中的CPU存在STOP和RUN两种模式，其中STOP用于停止执行程序，而RUN用于循环扫描执行某程序。在运行前，首先会通过上电位对程序进行初始化，此后触发CPU之中的运行模式对程序进行循环扫描运行，出现故障，再触发STOP模式。

二、车床对PLC控制要求

在数控机床中，通常为适应不同加工工艺的需求，会对机床运行的主轴速率进行调整。传统方式对速率的调整中是通过继电器--接触器的方式，这种方式元件数量多，故障率高，而通过PLC可有效减少元件数量，并提高系统的集成度。因此，利用PLC，一方面改变传统的以继电器--接触器对主轴速率控制点的方式；另一方面当主轴在减速的时候，需要控制因机床齿轮的变速带来的顶齿。

三、系统设计

本文主要选择lokson650立式数控机床为例，该机床的主轴为机床加工提供驱动力，并切削工件旋转。

1、 PLC整体架构设计。PLC在系统中主要用于对自动对刀、润滑系统、启动/停止等功能的辅助控制。其中x0～x6全部为对刀信号接收接口，Y0～Y6为对刀输出接口，而x6和y6是系统预留的接口；X14～X21表示为道具操作控制接口，相对应的y轴则为输出控制。X8～X9表示润滑油过量或过少输出，对应的Y8～Y9表示为过量或过少输出判断。

2、系统暂停与开关电路设计。SB0是该电路的整体开关，控制整个电路的运行。当在按下其中的SB0开关时，其中的继电器RA111接通电源，此时使得整个电路运行，并给整个系统供电，实现数控机床的整体运行。在按下停止开关SB1的时候，其中的RA16、RA11、RA12 三个继电器断电，此时切断对数控机床主轴的供电，使得主轴停止转动。在工人排除相关的故障之后，在接通SB1开关，此后系统恢复运行。而RA11是用于故障警报。

四、PLC控制程序设计

对PLC的程序设计，本文则采用模块化的思想，即对PLC控制的控制的功能按照模块的方式进行，从最后将不同的程序放在不同的功能之中，并逐次对不同的功能模块记性调试。同时本文则以润滑与冷却系统的实现为例。

1、润滑冷却控制模块设计。根据润滑泵和冷却泵的电路，将该模块的PLC程序实现步骤设计为：在对润滑冷却的整体实现设计中，首先通过时间继电器的相互作用实现润滑和冷却之间的工作停顿，在通过PLC对M8001进行控制，使得其值为1，开始首次冷却。结束后，在通过M1对再次启动润滑系统，15s之后使得T2为1，断开压力开关，M1停止，此后延时25分钟后系统再次运行。由此通过这种周期性的工作，实现对系统的润滑和冷却。

2、 自动换刀系统设计。以T5表示为实际刀具，而T6则表示为需要替换的刀具，以D6表示为实际刀具编号，D5表示待存放刀号，D7为实际刀号和存放刀号之间的差。为完成换刀系统的运行，采用比较指令对其中的数据进行比较。通过比较，如果D5>D6，此时则直接接通M10，并将两者时间的差值直接存放在D8之中；而如果D5=D6，表示刀号之间是相互符合，则直接接通M11，如果出现D5

结论：通过对lokson650数控机床的PLC辅助设计，实现了对数控机床的冷却、润滑、照明、报警、开关等功能。通过PLC程序，可实现对该数控机床在开关、报警、自动润滑等方面的控制，大大提高了数控机床加工的精度，更为PLC在数控中的应用提供了实际参考。

参 考 文 献

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