基于PLC的自動(dòng)銑床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：隨著PLC在控制領(lǐng)域和制造行業(yè)的得到廣泛的應(yīng)用，PLC控制也越來越為大家所熟悉知。通過PLC在在銑床加工方面的應(yīng)用，可以有效提高加工精度和效率。作者針對(duì)銑床的工作流程，結(jié)合PLC的控制原理，將PLC技術(shù)運(yùn)用到自動(dòng)銑床控制系統(tǒng)中，PLC充分體現(xiàn)其控制的靈活性和可靠，為PLC更廣泛的在生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行提供了很好的參考。

關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；銑床；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP311.52

銑床在機(jī)械加工領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，銑床的種類也很好。隨著銑床功能的完善，電氣元件組成的控制柜的規(guī)模越來越復(fù)雜。近年來伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，小巧而又強(qiáng)大的PLC得到了廣泛的應(yīng)用，在控制和制造行業(yè)尤為突出，新型的PLC在銑床方面的應(yīng)用，不僅擴(kuò)大了銑床的加工范圍，還提高了加工精度和效率。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 PLC應(yīng)用編程設(shè)計(jì)

本PLC的編程設(shè)計(jì)要求有：（1）根據(jù)銑床工藝要求確定銑床控制方案；（2）根據(jù)銑床的功能和電器元件選擇I/O數(shù)量（3）根絕運(yùn)行控制的流程和復(fù)雜程度，選定存中央處理器的容量；（4）根據(jù)輸入和輸出信號(hào)的類型，選擇不同的I/O模塊；（5）CPU選擇，由存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出和模塊類型、運(yùn)算功能和運(yùn)算速度等選擇合適的PLC；（6）按照模塊化、結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序；

1.2 銑床工作及控制系統(tǒng)流程

銑床一般由銑刀盤、液壓泵、潤滑泵、冷卻泵、電磁閥和電控系統(tǒng)組成。構(gòu)成自動(dòng)控制的元器件由按鈕和限位信號(hào)控制電機(jī)和電磁閥來。銑床工作流程如下圖1所示：

圖1 銑床工作流程圖

PLC控制系統(tǒng)流程如下圖2所示：

圖2 PLC控制系統(tǒng)流程圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)及控制方式的選擇

根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可編程序控制器分為整體式和模塊式。要求較高的系統(tǒng)一般采用模塊式可編程序控制器，選用有相應(yīng)特殊I/O模塊的可編程序控制器計(jì)數(shù)，也可以選用內(nèi)置相應(yīng)功能的整體式可編程序控制器。

2.2 I/O點(diǎn)數(shù)的確定

I/O點(diǎn)數(shù)是可編程序控制器的一個(gè)簡單明了的性能參數(shù)。在機(jī)型選擇時(shí)必須注意一下問題，一是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更改，留有充分的余量。二是手冊(cè)上給出的最大I/O點(diǎn)數(shù)都是在理想情況下獲得的參數(shù)，為了保證所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，實(shí)際I/O點(diǎn)數(shù)留有30%左右的余量。

2.3 可編程序控制器的指令系統(tǒng)

程序控制器功能很多，有運(yùn)算、傳輸?shù)?。在選擇指令功能時(shí)，可利用計(jì)算機(jī)或手提電腦進(jìn)行編寫，這樣有利于保存和修改。

因此，在選擇PLC系統(tǒng)時(shí)要根據(jù)自身的使用條件和應(yīng)用范圍而定，選擇適合自己的系統(tǒng)。所以，我們選則三菱的FX2N系統(tǒng)。FX2N系統(tǒng)的參數(shù)和性能，完全符合我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。根據(jù)以上的分析和篩選最后我們確定選用FX2N-16MR型號(hào)的PLC。

2.4 輸入/輸出接口電路

輸入接口電路根據(jù)使用習(xí)慣和安全要求，各按鍵和繼電器分別選用常開或常閉觸點(diǎn)，使電器硬件和程序之間根據(jù)邏輯保持一一對(duì)應(yīng)。

3 系統(tǒng)編程

3.1 銑床電力控制系統(tǒng)

一般分為控制電路和輔助電路，主要控制電路的作用是電動(dòng)機(jī)（M1、M2、M3）的控制。輔助電路主要是各類照明電路，常采用外接，而電機(jī)控制則采用PLC程序控制。

電動(dòng)機(jī)的控制主要要求以：啟?？刂?；正反轉(zhuǎn)控制；停車時(shí)制動(dòng)，以及限流電阻，過載和短路保護(hù)等為主。

3.2 PLC系統(tǒng)地址分配

根據(jù)實(shí)際控制過程的分析和性價(jià)比的要求，在選擇PLC規(guī)格時(shí)，對(duì)銑床的原有輸入信號(hào)及負(fù)載情況進(jìn)行了分析綜合。對(duì)銑床引入PLC的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)進(jìn)行壓縮處理，把三個(gè)電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)繼電器的動(dòng)斷觸點(diǎn)串人回路，將主軸正反轉(zhuǎn)接觸器及進(jìn)給正反轉(zhuǎn)接觸器的觸點(diǎn)在外部接線上直接互鎖，而不作為PLC的輸入信號(hào)引入PLC。從而減少了I/O點(diǎn)數(shù)。

4 結(jié)束語

通過這次的技術(shù)改造，大幅度減少了設(shè)備運(yùn)行的故障率，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。經(jīng)過較長時(shí)間的運(yùn)行，收到了良好社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在PLC的自動(dòng)銑床控制系統(tǒng)中，PLC充分體現(xiàn)其控制的靈活性和可靠，也為PLC更廣泛的在生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行提供了很好的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]于雷聲，方宗達(dá).電氣控制與PLC運(yùn)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[2]鐘玲，葉元臻.基于可編程控制器的鏜床自動(dòng)控制改裝[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2005（09）.

[3]張全莊，李永濤，段峻.PLC在專用銑床改造中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2005（12）.

作者單位：河南能化有限公司洛陽永龍能化有限公司，河南洛陽 471100