1 引言

PLC在機(jī)械制造的設(shè)備控制中應(yīng)用非常廣泛,，但在普通車床數(shù)控化改造中,，用PLC作數(shù)控系統(tǒng)的核心部件還是一個新的課題,。隨著PLC技術(shù),、功能不斷完善，這將是一種發(fā)展趨勢,。本文對此加以討論,。

2 車床的PLC數(shù)控系統(tǒng)控制原理設(shè)計(jì)

2.1 車床的操作要求

車床一般加工回轉(zhuǎn)表面、螺紋等,。 要求其動作一般是X,、Z向快進(jìn)、工進(jìn),、快退,。加工過程中能進(jìn)行自動、手動,、車外圓與車螺紋等轉(zhuǎn)換;并且能進(jìn)行單步操作,。

2.2 PLC數(shù)控系統(tǒng)需解決的問題

車床的操作過程比較復(fù)雜，而PLC一般只適用于動作的順序控制,。要將PLC用于控制車床動作,，必須解決三個問題：



圖1 數(shù)控系統(tǒng)原理圖

1）如何產(chǎn)生驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu)的信號及X、Z向動作的協(xié)調(diào);

2）如何改變進(jìn)給系統(tǒng)速度;

3）車螺紋如何實(shí)現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動及螺紋導(dǎo)程的變化,。

將PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件組合,，這些問題是可以解決的。

2.3 數(shù)控系統(tǒng)的控制原理

普通車床數(shù)控化改造工作就是將刀架,、X,、Z向進(jìn)給改為數(shù)控控制。根據(jù)改造特點(diǎn),，伺服元件采用步進(jìn)電機(jī),，實(shí)行開環(huán)控制系統(tǒng)就能滿足要求。Z向脈沖當(dāng)量取0.01mm,，X向脈沖當(dāng)量取0.005mm,。選用晶體管輸出型的PLC。驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)脈沖信號由編程產(chǎn)生,，通過程序產(chǎn)生不同頻率脈沖實(shí)現(xiàn)變速,。X、Z向動作可通過輸入手動操作或程序自動控制,。車螺紋的脈沖信號由主軸脈沖發(fā)生器產(chǎn)生,，通過與門電路接入PLC輸入端，經(jīng)PLC程序變頻得到所需導(dǎo)程的脈沖,。刀架轉(zhuǎn)位,、車刀進(jìn)、退可由手動或自動程序控制,。圖1為數(shù)控系統(tǒng)原理圖,。[1]

3 PLC輸入,、輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)確定

所設(shè)計(jì)的車床操作為：起點(diǎn)總停、Z,、X向快進(jìn),、工進(jìn)、快退;刀架正,、反轉(zhuǎn);手動,、自動、單步,、車螺紋轉(zhuǎn)換,。因此，輸入需14點(diǎn),。根據(jù)圖1得輸出需9點(diǎn),。I/O連接圖如圖2所示（以三菱F1S-30MT）為例。



圖2 I/O連接圖

4 驅(qū)動程序（梯形圖）設(shè)計(jì)

4.1 總程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

手動,、自動,、單步、車螺紋程序的選擇采用跳轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn),。圖3是總程序結(jié)構(gòu)框圖,。若合上X12（X13,、X14,、X15斷開），其常閉斷開,，執(zhí)行手動程序;若X12斷開,，X13全上，程序跳過手動程序,，指針到P0處,，執(zhí)行自動程序。



圖3 總程序框圖

4.2 手動程序梯形圖設(shè)計(jì)

手動程序,、自動程序需根據(jù)具體零件設(shè)計(jì),，這里僅以Z向快進(jìn)、工進(jìn),、快退的動作為例加以說明,。其梯形圖如圖4所示。



圖4 Z向手動程序梯形圖

在執(zhí)行手動程序狀態(tài)下,，按X0,，Y1接通，作好起動準(zhǔn)備,。按X2,，輔助繼電器M0接通,。通過T63計(jì)時及Y2觸點(diǎn)組合，產(chǎn)生頻率為103/2i的脈沖信號（i為計(jì)時時間,，根據(jù)需要設(shè)定,，單位為ms），驅(qū)動Z向快進(jìn),。當(dāng)按下X3時（M0斷開）,，M1接通，M1與定時器T32組合使Y2產(chǎn)生頻率為103/2j的脈沖（j>i）,，由Y2輸出,，實(shí)現(xiàn)工進(jìn)。按下X4時,，M0,、Y3同時接通，電機(jī)快速反轉(zhuǎn),，實(shí)現(xiàn)快退,。限于篇幅，其它程序梯形圖略,。[2]

5 結(jié)束語

數(shù)控車床在我國機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用正在迅速發(fā)展,，但高精度數(shù)控機(jī)床價格昂貴，而且在實(shí)際生產(chǎn)中有大量形狀不太復(fù)雜,、精度要求一般的零件,，這就需要精度一般的數(shù)控車床加工。同時,，我國現(xiàn)有大量可用的普通車床,，對這些車床進(jìn)行數(shù)控化改造是用少的投資來提高生產(chǎn)效率、提高效益的有效途徑,。以前車床數(shù)控化改造用的是Z80,、8031芯片作數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，它的價格較貴且系統(tǒng)較復(fù)雜,。用PLC作為車床的數(shù)控系統(tǒng),，有成本低、系統(tǒng)簡單,、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn),，必將會得到廣泛應(yīng)用。