淺談PLC與觸摸屏技術(shù)在普通車床改造中的應(yīng)用

摘 要：在我們國家機械制造行業(yè)目前還在使用比較落后的普通機床，數(shù)控機床總量大約12萬臺，還不到國家機床總量的3%。 美國、日本、和歐洲發(fā)達(dá)國家早就在進行普通機床的數(shù)控改造，他們把機床改造業(yè)作為新的國民經(jīng)濟增長支柱行業(yè)，發(fā)展迅速。隨著社會的進步，科技的不斷更新，機床的技術(shù)改造也日新月異，機床改造是個“永恒”的話題。我國的機床改造業(yè)也在逐漸發(fā)展為以數(shù)控為主的新的行業(yè)。

關(guān)鍵詞：PLC；觸摸屏；數(shù)控；車床改造

1 普通車床數(shù)控改造的意義

隨著社會工業(yè)自動化的發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器/接觸器控制系統(tǒng)已不能滿足當(dāng)今社會工業(yè)自動化控制的需要，可編程控制器（PLC）技術(shù)是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器/接觸器的控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)今和未來技術(shù)發(fā)展的必然趨向！

數(shù)控車床的高精度、高效率決定了未來機械加工行業(yè)數(shù)控機床的主導(dǎo)地位，大力發(fā)展數(shù)控車床是當(dāng)前機械加工的需求。普通車床生產(chǎn)的產(chǎn)品越來越不能滿足機械加工的要求，普通車床的數(shù)控改造是社會發(fā)展的必然趨勢，勢在必行。將普通車床改造成數(shù)控車床有如下幾個優(yōu)點：

（1）節(jié)約成本。由普通車床改造好的數(shù)控車床的成本只有新購置的數(shù)控車床的一半左右。 車床的型號越大改造節(jié)約的成本就越高，還可以充分利用原有基地，不用運輸和安裝；

（2）性能穩(wěn)定。改造前的普通車床各個部件經(jīng)過長期時效，不會產(chǎn)生應(yīng)力變形，而影響車床的穩(wěn)定；

（3）提高生產(chǎn)效率。普通車床數(shù)控改造后和數(shù)控車床一樣能實現(xiàn)自動化加工，大幅度的提高了生產(chǎn)效率，零件越復(fù)雜，提高的效率就越多，還節(jié)約了工裝時間。

2 PLC與觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計

CA6140臥式車床采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)實現(xiàn)電氣控制，接線多而復(fù)雜，體積大，功耗大，可靠性差，生產(chǎn)效率低，難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求?，F(xiàn)如今PLC技術(shù)在CA6140車床改造中得到了應(yīng)用。目前CA6140型車床是一種應(yīng)用范圍非常廣泛的普通車床。為了提高了CA6140車床的可靠性和生產(chǎn)效率，適應(yīng)新形勢企業(yè)生產(chǎn)需要，采用PLC與變頻器控制相結(jié)合的技術(shù)對車床的電氣控制系統(tǒng)進行改造，采用 PLC與觸摸屏控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)繼電器的邏輯控制線路部分。輸入部分為車床控制系統(tǒng)的控制按鈕 ，速度繼電器監(jiān)測主軸電動機正反轉(zhuǎn)的正反向常開觸點、熱繼電器常閉觸點 ，輸出部分為機床控制系統(tǒng)的接觸器線圈 ，中間繼電器線圈、照明燈。

本設(shè)計以PLC與觸摸屏控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器控制部分，主要內(nèi)容如下：

2.1 車床機械部分的調(diào)整與設(shè)計

普通車床的數(shù)控改造為了發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的先進技術(shù)性能，提高生產(chǎn)效率，無論是車床的外型還是車床的機械控制部件都要進行調(diào)整與改進。

（1）床身：普通車床的數(shù)控改造，生產(chǎn)效率明顯提高，機床利用率提高了所以要充分考慮車床零件的耐磨性，尤其是車床導(dǎo)軌的耐磨性。

（2）主軸變速箱：普通車床的數(shù)控改造，為了提高生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量，要求主軸變速箱有足夠的變速范圍（1～16）以便保證在加工時選擇合理的切削速度，主軸變速箱的改造根據(jù)具體情況進行改造。

（3）拖板：普通車床的數(shù)控改造，主要通過數(shù)控系統(tǒng)來直接控制拖把。由于拖把由數(shù)控系統(tǒng)控制，所以車床改造后的拖板除了保證拖板及其配件精度，還應(yīng)滿足傳動精度和靈敏度要求。采用柔性調(diào)整法和剛性調(diào)整法來消除配對齒輪之間的傳動間隙來滿足傳動精度和靈敏度要求；在傳動裝置的布局上采用減速齒輪箱來提高傳動扭矩和傳動精度；改用滾珠絲杠代替原滑動絲杠，提高傳動靈敏性 。

（4）自動換刀裝置： 數(shù)控車床的刀架是車床的重要組成部分。刀架用于安裝刀具，普通車床一般有4個刀位，車床改造后的刀架的刀位數(shù)應(yīng)該與改造前的刀位數(shù)相同，所以本次設(shè)計選用立式轉(zhuǎn)位刀架，有4個刀位。

（5）拖板箱：改造后的車床采用數(shù)控系統(tǒng)控制。在原車床上拆除拖板箱，安裝新拖板箱，新拖板箱固定在滾珠絲杠的螺母上。拆除走刀箱、掛輪箱，在此兩個位置分別裝拖板軸向伺服元件功率步進電機及減速箱和控制螺紋加工的主軸脈沖編碼器。改造后車床還應(yīng)該拆除原車床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。

2.2 控制系統(tǒng)硬件選型與設(shè)計

（1）交流接觸器的選擇：交流接觸器選用CJ20系列，選用CJ20—63型交流接觸器，用來控制主軸電動機；選用CJ20—10型交流接觸器用來控制冷卻泵電動機和快進電動機。

（2）中間繼電器的選擇：中間繼電器選用型號為JZ7-44。

（3）保護電器的選擇：主軸電動機電路、冷卻泵電動機電路、快進電動機電路與控制電路的熔斷器分別選用RL1-100/100、RL1-15/2、RL1-15/6、RL1-15/2。 主軸電動機電路熱繼電器選用JR36-63，整定電流60A；冷卻泵電路熱繼電器選用JR36-20，整定電流為：0.36A。

（4）速度繼電器型號的選擇：本次設(shè)計選用型號為JY1型速度繼電器。

（5）PLC選用三菱PLC FX2N系列。

（6）觸摸屏使用日本三菱公司的觸摸屏，選擇的型號為：GT1155-QSBD-C。

2.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

（1）觸摸屏人機界面設(shè)計本次設(shè)計使用GT Designer3軟件進行設(shè)計，本次設(shè)計5幅人機畫面 ，即，開機畫面，系統(tǒng)監(jiān)控選擇畫面，主軸電機監(jiān)控畫面，冷卻泵電機監(jiān)控畫面，快進電機監(jiān)控畫面。

（2）觸摸屏供電電源開關(guān)電源選擇：選擇開關(guān)電源型號為：S-50-24 2.1A/24V。輸入電壓為交流220V，功率為：50W，輸出電壓24V，輸出電流2.1A。

（3）PLC與觸摸屏屏控制系統(tǒng)聯(lián)機 。

作者簡介： 高明（1978-），男，湖南汨羅人，本科，中學(xué)一級教師，在職碩士研究生，研究方向：電氣控制。endprint