PLC 技術在機床改造中應用分析研究

楊雪松

（唐山重型裝備集團有限責任公司，河北 唐山 063000）

1 研究目的和意義

隨著生產力技術的不斷進步，目前大多數的機械制造行業和諸多的制造企業所使用的加工設備和技術都是陳舊老式的，一方面它們效率低，能耗高，另一方面由它們生產出來的各種產品存在著質量不過關的問題。

鑒于此，如何利用現有的資源對制造企業進行有效地技術改造，滿足日益發展的主客觀需求在現階段來說就顯得尤為重要了。唐山重型裝備集團機械制造有限公司成立以來，經過技術、資金的日益積累逐步滿足了產能10 萬噸的生產能力，并且在具備了冶金設備、給料設備、輸送設備等專業設備的設計、制造、安裝能力之外，不斷采用新技術來提高生產設備在生產過程中的工作效率，降低其在生產經營中的成本。PLC 技術在機床改造中應用，改善了機床的功能，提高了穩定性，降低了成本，縮短了生產周期。從一定意義上來說，順應了時代的生產發展需求，提高了企業的經濟和社會效益。

2 PLC 技術概述

當下，PLC 技術在工業自動化控制行業中已然成了主流的安全和完善的解決方案，為各種自動化的設備提供了較為可靠的控制應用。隨著技術的不斷進步，這種技術在產品系列化，集成化方向上也邁出了研究的步伐，同時還通過網絡來實現數控的開放化，通過制定一定的標準使編程語言標準化。

它在分類上簡單用下表的具體分類表示。按照I/0 點數我們把它可以分為微、小、中、大和巨型多種：

至于他的基本結構，一般可以分為整體式、模塊式以及混合式三種。它的工作原理分為輸入采樣，用戶程序執行和輸出刷新這三個階段，每當完成這三個程序就是一個掃描周期。它的掃描周期還包括自診斷和通訊等，也就是說一個掃描周期及等于一個自診斷、通訊和輸入采樣，輸出刷新等的所有時間的總和。現在它的這樣的工作原理已經被各個行業所使用。

表1

圖1

圖2

3 PLC 在機床改造中原理設計

從圖1 中我們分析并結合改造特點得出，伺服元件適合采用Z 向步進電機，同時實行開環控制系統。Z 向步進電機采用脈沖當量取0.01mm，X 向脈沖當量取0.005mm。在選用PLC 的型號的時候最好選用晶體管輸出型的，開關量的輸入在13點，開關量輸出也是11 點。驅動步進電機脈沖信號由編程產生，通過程序產生不同頻率脈沖實現變速。X、Z 向動作可通過輸入手動操作或程序自動控制。車螺紋程序的脈沖信號由主軸脈沖發生器產生，通過與門電路接入PLC 輸入端，經PLC 程序變頻得到所需導程的脈沖。刀架轉位、車刀進、退可由手動或自動程序控制。

在程序結構的設計上我們采用下面的總程序縮略圖來實現。如果合上X12，就要打開X13、X14、 X15，執行手動程序，如果是X12 斷開，X13 就會連上，程序跳過手動程序，這個時候指針就會到P0 的地方，執行自動程序。

在控制方案的設計上我們采用把原控制的系統向新的控制系統提供信號，同時新的控制系統向原控制系統提供機器啟動信號。在做好上面的信號控制基礎上還要做好手動，自動等的限位信號以及開關量輸出信號的控制。

在執行手動程序狀態的時候，我們先按照X0，Y1 接通，再按X2，輔助繼電器M0 接通。然后再次通過T63 計時及Y2觸點的組合，此時就會產生頻率為103/2i的脈沖信號，同時驅動Z 向快進。當按下X3 時（M0 斷開），M1 接通，M1 與定時器T32 組合使Y2 產生頻率為 103/2j 的脈沖（j>i），由Y2 輸出，實現工進。按下X4時，M0、Y3 同時接通，電機快速反轉，實現快退的過程。

結語

就目前來說，機床的使用在我國機械制造行業或制造企業中應用比較多，但隨著科學技術的不斷進步，機床改造技術也在這些行業中得到了廣泛推廣。普遍實際使用的結果中可以總結得出：用較少的投資為企業提高生產效率，成為了提高效益的有效途徑。

像上文提到的PLC 在機床改造中的應用，不但使機床的加工精度有所提高，同時一些人為的失誤造成的產品質量問題也有所顯著降低，企業節約了成本，提高了經濟效益。另外，PLC 技術能夠確保機床的準確性合理性和快速便捷性，進一步滿足了企業的實際生產需要，在控制的性能上，在組機的周期上，在硬件成本上等諸多方面所展現出的種種優勢均為其他種類的工業控制產品所無法代替的。

可以說 PLC 技術是機床最為重要的控制系統，可以說是直接關系到了數控設備是否正常地運轉，能夠全面地發揮出機床控制系統所具有的突出作用，并且還能為機床相關故障的診斷與故障維修提供更為全面的服務。

[1]徐志鵬.一種基于運動控制卡的數控專用機床[J].微計算機信息，2008（16）.

[2]歐陽全會，李英. C616 車床數控化改造思路[J].武漢交通職業學院學報，2011（02）.