PLC 技术在机床改造中应用分析研究

杨雪松

（唐山重型装备集团有限责任公司，河北 唐山 063000）

1 研究目的和意义

随着生产力技术的不断进步，目前大多数的机械制造行业和诸多的制造企业所使用的加工设备和技术都是陈旧老式的，一方面它们效率低，能耗高，另一方面由它们生产出来的各种产品存在着质量不过关的问题。

鉴于此，如何利用现有的资源对制造企业进行有效地技术改造，满足日益发展的主客观需求在现阶段来说就显得尤为重要了。唐山重型装备集团机械制造有限公司成立以来，经过技术、资金的日益积累逐步满足了产能10 万吨的生产能力，并且在具备了冶金设备、给料设备、输送设备等专业设备的设计、制造、安装能力之外，不断采用新技术来提高生产设备在生产过程中的工作效率，降低其在生产经营中的成本。PLC 技术在机床改造中应用，改善了机床的功能，提高了稳定性，降低了成本，缩短了生产周期。从一定意义上来说，顺应了时代的生产发展需求，提高了企业的经济和社会效益。

2 PLC 技术概述

当下，PLC 技术在工业自动化控制行业中已然成了主流的安全和完善的解决方案，为各种自动化的设备提供了较为可靠的控制应用。随着技术的不断进步，这种技术在产品系列化，集成化方向上也迈出了研究的步伐，同时还通过网络来实现数控的开放化，通过制定一定的标准使编程语言标准化。

它在分类上简单用下表的具体分类表示。按照I/0 点数我们把它可以分为微、小、中、大和巨型多种：

至于他的基本结构，一般可以分为整体式、模块式以及混合式三种。它的工作原理分为输入采样，用户程序执行和输出刷新这三个阶段，每当完成这三个程序就是一个扫描周期。它的扫描周期还包括自诊断和通讯等，也就是说一个扫描周期及等于一个自诊断、通讯和输入采样，输出刷新等的所有时间的总和。现在它的这样的工作原理已经被各个行业所使用。

表1

图1

图2

3 PLC 在机床改造中原理设计

从图1 中我们分析并结合改造特点得出，伺服元件适合采用Z 向步进电机，同时实行开环控制系统。Z 向步进电机采用脉冲当量取0.01mm，X 向脉冲当量取0.005mm。在选用PLC 的型号的时候最好选用晶体管输出型的，开关量的输入在13点，开关量输出也是11 点。驱动步进电机脉冲信号由编程产生，通过程序产生不同频率脉冲实现变速。X、Z 向动作可通过输入手动操作或程序自动控制。车螺纹程序的脉冲信号由主轴脉冲发生器产生，通过与门电路接入PLC 输入端，经PLC 程序变频得到所需导程的脉冲。刀架转位、车刀进、退可由手动或自动程序控制。

在程序结构的设计上我们采用下面的总程序缩略图来实现。如果合上X12，就要打开X13、X14、 X15，执行手动程序，如果是X12 断开，X13 就会连上，程序跳过手动程序，这个时候指针就会到P0 的地方，执行自动程序。

在控制方案的设计上我们采用把原控制的系统向新的控制系统提供信号，同时新的控制系统向原控制系统提供机器启动信号。在做好上面的信号控制基础上还要做好手动，自动等的限位信号以及开关量输出信号的控制。

在执行手动程序状态的时候，我们先按照X0，Y1 接通，再按X2，辅助继电器M0 接通。然后再次通过T63 计时及Y2触点的组合，此时就会产生频率为103/2i的脉冲信号，同时驱动Z 向快进。当按下X3 时（M0 断开），M1 接通，M1 与定时器T32 组合使Y2 产生频率为 103/2j 的脉冲（j>i），由Y2 输出，实现工进。按下X4时，M0、Y3 同时接通，电机快速反转，实现快退的过程。

结语

就目前来说，机床的使用在我国机械制造行业或制造企业中应用比较多，但随着科学技术的不断进步，机床改造技术也在这些行业中得到了广泛推广。普遍实际使用的结果中可以总结得出：用较少的投资为企业提高生产效率，成为了提高效益的有效途径。

像上文提到的PLC 在机床改造中的应用，不但使机床的加工精度有所提高，同时一些人为的失误造成的产品质量问题也有所显著降低，企业节约了成本，提高了经济效益。另外，PLC 技术能够确保机床的准确性合理性和快速便捷性，进一步满足了企业的实际生产需要，在控制的性能上，在组机的周期上，在硬件成本上等诸多方面所展现出的种种优势均为其他种类的工业控制产品所无法代替的。

可以说 PLC 技术是机床最为重要的控制系统，可以说是直接关系到了数控设备是否正常地运转，能够全面地发挥出机床控制系统所具有的突出作用，并且还能为机床相关故障的诊断与故障维修提供更为全面的服务。

[1]徐志鹏.一种基于运动控制卡的数控专用机床[J].微计算机信息，2008（16）.

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