PLC 對(duì)立式車床電氣控制系統(tǒng)的改造研究
2023-8-2 來源：云南工業(yè)技師學(xué)院 作者：許興林
摘要: 本文研究 PLC 對(duì)立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的改造，主要改造是以 PLC 為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的改造，確保電氣控制系統(tǒng)的功能與可靠性，從而滿足實(shí)際立式機(jī)床應(yīng)用的需求，積極推動(dòng)電氣控制系統(tǒng)的功能，提升立式機(jī)床的功能性與可靠性，滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，全面提升產(chǎn)品加工的效率和加工的質(zhì)量，降低失誤的發(fā)生概率，實(shí)現(xiàn)立式機(jī)床的可靠運(yùn)用。
關(guān)鍵詞: PLC; 立式機(jī)床; 電氣控制系統(tǒng); 改造
PLC 是一種具有較高價(jià)值的控制器，在實(shí)際的應(yīng)用中，PLC 具有可編程的能力，能夠根據(jù)實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的編制，進(jìn)而滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，有效提升控制水平。立式機(jī)床是機(jī)械加工生產(chǎn)中常用的機(jī)床類型，它的合理利用，能夠有效提升加工的效率，為了提高立式機(jī)床的應(yīng)用質(zhì)量，可以將 PLC 應(yīng)用到立式機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，進(jìn)而提高電氣控制質(zhì)量，促進(jìn)加工質(zhì)量提升?；诖?，本文對(duì)PLC 對(duì)立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的改造進(jìn)行研究，簡(jiǎn)單分析PLC，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單理解，最后對(duì) PLC 立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的改造進(jìn)行闡述，旨在提升電氣控制系統(tǒng)的功能性與可靠性，滿足實(shí)際工作的基本需求。全面提升立式機(jī)床的服務(wù)質(zhì)量，確保工件加
工的質(zhì)量和精確度。
1、PLC 及立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的研究
立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)概述。PLC 作為一種數(shù)字式的電子裝置，在實(shí)際的應(yīng)用中具有極高的應(yīng)用價(jià)值，使用它可以實(shí)現(xiàn)可編程程序的存儲(chǔ)和命令的存儲(chǔ)，所以，將它作為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯、順序、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能，都能滿足實(shí)際工作的基本需求，有效提升控制質(zhì)量，確?？刂菩Ч?。
立式機(jī)床在實(shí)際的應(yīng)用中，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，為了保證立式機(jī)床具有較高的實(shí)用性，就要做好對(duì)立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且還要保證電氣控制系統(tǒng)的功能與可靠，從而滿足工件加工的需求。但是，在實(shí)際電氣系控制系統(tǒng)建設(shè)中，由于相應(yīng)零件設(shè)備的影響，會(huì)給立式機(jī)床帶來影響，無法滿足立式機(jī)床的應(yīng)用需求。所以，實(shí)際的加工中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)螺絲、螺母的制作，則選擇立式機(jī)床進(jìn)行加工，為了保證加工的質(zhì)量，則要對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，全面提升加工的質(zhì)量與加工的效率。另外，立式機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)有助于立式機(jī)床的合理運(yùn)用，能保證立式機(jī)床的服務(wù)能力，確保立式機(jī)床的功能與可靠，滿足實(shí)際建設(shè)的基本需求。但是，立式機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)用中也有一些缺點(diǎn)，為了保證立式機(jī)床的服務(wù)能力，就需要結(jié)合實(shí)際工作的相關(guān)需求，合理地對(duì)立式機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，并且嘗試將 PLC 引入其中，有效提升控制系統(tǒng)的功能與可靠。
2、PLC 對(duì)立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的改造
為了確保立式機(jī)床能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，就要對(duì)立式機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，發(fā)揮電氣控制系統(tǒng)的功能，積極提升 PLC 的服務(wù)能力，滿足實(shí)際應(yīng)用的基本需求。所以，本文對(duì)基于 PLC 的立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的改造進(jìn)行研究，全面提升電氣控制系統(tǒng)的功能性與控制性，滿足實(shí)際應(yīng)用的基本需求。
2．1 改造思路
為了保證立式機(jī)床的功能性與可靠性，就要對(duì)立式機(jī)床進(jìn)行相應(yīng)的改造，實(shí)際的改造中，需要保持機(jī)床的操作方式不發(fā)生變化，還要使機(jī)床的源地開關(guān)、按鈕、變壓器和交流接觸器、熱繼電器等仍舊能夠提供服務(wù)，而且控制作用也保持不變，滿足實(shí)際相關(guān)工作的基本需求。所以，在改造中，需要對(duì)原有的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將原本電氣控制的線路變?yōu)橐?PLC 為基礎(chǔ)控制的線路。另外，為了滿足 PLC 控制的要求，還要對(duì) I/O 的地址分配表進(jìn)行合計(jì)，確保分配表符合工程的基本需求，確保電氣控制的效果。另外，由于線路中的電磁體和電磁融合的次數(shù)與頻率相對(duì)較高，所以為了避免隱患的發(fā)生，就需要在選擇 PLC的型號(hào)時(shí)，加強(qiáng)對(duì)改造的研究，并且，還需要合理地對(duì)繼電器輸出型進(jìn)行選擇，本文選擇 AFP12713 型號(hào)為主，從而可以滿足實(shí)際應(yīng)用的基本需求，全面提升電氣控制系統(tǒng)的改造水平，并滿足實(shí)際工作的基本需求，滿足電氣控制的相應(yīng)要求，提高立式機(jī)床的功能性和服務(wù)性。
2．2 系統(tǒng)硬件的組成
為了滿足實(shí)際工作的需求，需要以 PLC 為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的改造，從而得到系統(tǒng)選擇具有較強(qiáng)抗干擾能力、較強(qiáng)可靠性的 F-40MＲ 可編程控制器，在 PLC 選擇完成后，還要對(duì)按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、接觸閥、電磁閥等進(jìn)行準(zhǔn)備，并且，保證這些設(shè)備和構(gòu)建都能處于較好的工作狀態(tài)。F-40MＲ 共有 24 個(gè)輸入點(diǎn)，16 個(gè)輸出點(diǎn)，同時(shí)，輸入信號(hào)是來自按鈕、形成開關(guān)、壓力繼電器、控制器等開關(guān)，另外，實(shí)際工作中，輸出信號(hào)要傳送到電磁閥、接觸器線圈等執(zhí)行元器件。至于 I/O 的分配，需要注意 I/O 點(diǎn)的合理分配，并且還要注意電氣元件的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的合理構(gòu)建，滿足系統(tǒng)的基本需求，全面提升系統(tǒng)的功能性與可靠性。本文以 PLC 控制器為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)建，具體的系統(tǒng)架構(gòu)可以參照如下圖所示。
系統(tǒng)架構(gòu)圖
通過上述架構(gòu)圖的構(gòu)建，能夠滿足實(shí)際工作的基本需求，有效滿足立式機(jī)床的運(yùn)行需求。
2．3 系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)
結(jié)合本文立式機(jī)床的應(yīng)用需求，要對(duì)立式機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)立式機(jī)床的控制，確保立式機(jī)床在實(shí)際工作中能夠保持較好的運(yùn)行狀態(tài)，降低安全隱患，提升機(jī)床運(yùn)行的可靠性。在實(shí)際的改造設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)輸入信號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量，對(duì)輸出點(diǎn)、輸入點(diǎn)進(jìn)行管理分配。特別是輸出點(diǎn)，要視電壓不同分為 DC24V 電磁閥組合和 AC220V 接觸器組，并結(jié)合工件的加工工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制程序的梯形圖的設(shè)計(jì)，再根據(jù)梯形圖對(duì)可編程控制指令，使用編程板 F-20P 輸入。
( 1) 輸入與輸出點(diǎn)的相應(yīng)控制，確保他們之間能夠進(jìn)行合理的分配，滿足實(shí)際工作的基本需求，另外，還要加強(qiáng)對(duì)輸入與輸出點(diǎn)分配的效果。具體分配情況，可以用如下表顯示。
I/O 的輸入與輸出的分配情況表
( 2) 控制程序的梯形圖。這一圖主要是用于顯示控制系統(tǒng)的基本情況，使用 PLC 控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)立式機(jī)床控制系統(tǒng)的優(yōu)化，滿足實(shí)際工作的基本需求。另外，在滿足上述兩個(gè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，還要繼續(xù)滿足如下的相應(yīng)內(nèi)容。
( 3) 不脫扣試驗(yàn)。試驗(yàn)方法，除了滿足作用到試品上的大電流達(dá)到規(guī)定時(shí)間脫扣的需求，還要對(duì)試品的短路保護(hù)脫扣器進(jìn)行控制，使之不進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作。同時(shí)，在 KT1延時(shí) 0．2s 后，將試品與 KM1D 線圈進(jìn)行串聯(lián)，當(dāng)觸頭開關(guān)出現(xiàn)斷鏈的情況時(shí)，KM1 會(huì)出現(xiàn)斷電的問題。切斷試驗(yàn)電路后，會(huì)有 1 次脫扣試驗(yàn)結(jié)果。
( 4) 過電流保護(hù)特性試驗(yàn)。在經(jīng)過脫扣試驗(yàn)之后，還要進(jìn)行過電流保護(hù)試驗(yàn)，這一試驗(yàn)，主要是對(duì)控制系統(tǒng)的過電流保護(hù)能力進(jìn)行判斷，判斷是否符合實(shí)際要求。因?yàn)檫^電流保護(hù)特性試驗(yàn)的試品試驗(yàn)電流相對(duì)較小，所以，在實(shí)際的試驗(yàn)中，需要配置一臺(tái)升流器，從而滿足試驗(yàn)的基本需求。值得注意的是，由于過載脫扣試驗(yàn)的通電時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，為了確保試品能夠在有效的時(shí)間內(nèi)，對(duì)真實(shí)的工作情況進(jìn)行展示，所以要再配置一套穩(wěn)流裝置，從而滿足輸出端的控制，確保系統(tǒng)的功能與穩(wěn)定。除此之外，在試驗(yàn)之前，需要進(jìn)行預(yù)調(diào)試的相關(guān)工作，并且還要參照相應(yīng)的試驗(yàn)流程進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)，確保過電流保護(hù)特性的試驗(yàn)結(jié)果符合實(shí)際需求。實(shí)際測(cè)試中，要結(jié)合不脫扣試驗(yàn)的結(jié)果，將試品分成兩部分，分別為脫扣和不脫扣，下一步，需要對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)行相應(yīng)的控制，確保試驗(yàn)在適宜的環(huán)境中進(jìn)行，從而滿足實(shí)際工作的基本需求，提高試驗(yàn)的效果。
最后，試驗(yàn)方法還要以短路特性脫扣試驗(yàn)的關(guān)鍵部分，不同的是 KT1 和 KT2 的延時(shí)時(shí)間需要結(jié)合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，從而滿足實(shí)際工作的基本需求。
除此之外，數(shù)顯式點(diǎn)秒表 P 的顯示時(shí)間常常是以倒計(jì)時(shí)的方式存在，為了確保試驗(yàn)效果，在試驗(yàn)開始，就打開數(shù)顯式秒表，同時(shí)開始計(jì)數(shù)。另外，P 的讀數(shù)為過載延時(shí)的總時(shí)間，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行 P 上的讀數(shù)逐漸遞減，最后數(shù)值將要變成為 0。
3、應(yīng)用 PLC 改造立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)
為了滿足立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的改造，需要合理地對(duì) PLC 控制器進(jìn)行利用，并且還要以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC 控制器的利用，進(jìn)而全面提升立式機(jī)床的功能性和可靠性。
3．1 系統(tǒng)工作方式的設(shè)計(jì)
為了滿足實(shí)際改造的需求，需要對(duì)系統(tǒng)的工作方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)后，能夠符合實(shí)際工作的需求，有效提升工作效率，促使工作水平得到合理提升。另外，工作方式的設(shè)計(jì)中，要以系統(tǒng)的功能模塊為基礎(chǔ)，并且對(duì)操作功能和程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保滿足系統(tǒng)需求，還可以對(duì)控制器的操作功能進(jìn)行利用，并使用 PLC 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)指令的執(zhí)行和實(shí)現(xiàn)，最終滿足工作流程的精準(zhǔn)控制。
3．2 系統(tǒng)編程方案的設(shè)計(jì)
為了滿足系統(tǒng)的需求，確保改造后的電氣控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，就要對(duì)編程方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先要確認(rèn)編程語言，并且還要以簡(jiǎn)單易懂的原則為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的設(shè)計(jì)，如電氣控制系統(tǒng)的編程中，使用與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)語言相通用的指令語句表，確保便于記憶，從而滿足程序應(yīng)用的基本需求。
3．3 硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)
硬件是滿足立式機(jī)床穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，合理地對(duì)刀具進(jìn)行選擇，確保刀具能夠處于較好的工作狀態(tài)，另外，還要對(duì)刀具的工作狀態(tài)檢測(cè)，避免刀具損傷或破壞，影響機(jī)床加工。
3．4 運(yùn)行參數(shù)設(shè)計(jì)
運(yùn)行參數(shù)是系統(tǒng)的重要組成部分，為滿足 PLC 控制器的合理運(yùn)行，需要對(duì)電氣控制的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，并結(jié)合系統(tǒng)中的軟硬件，并以 PLC 控制為基礎(chǔ)，促使程序正常，通過 PLC 接收到機(jī)床的控制信號(hào)，并編入系統(tǒng)中，同時(shí)還要做好編號(hào)列表，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的合理控制。
3．5 信息輸出類型匹配的設(shè)計(jì)
應(yīng)用 PLC 對(duì)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)際的信息輸出中，機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備應(yīng)與 PLC 相互匹配，反之相對(duì)于機(jī)床，電氣控制系統(tǒng)的改造將不能正常進(jìn)行。所以要與兩者信息輸出類型相匹配，確保輸出負(fù)數(shù)、電流、頻率等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如此，就能保證 PLC 本身處于較好的工作狀態(tài)，在輸出中，需要合理地對(duì) PLC 進(jìn)行選擇，并消除機(jī)床運(yùn)行的不穩(wěn)定性，滿足機(jī)床運(yùn)行的基本需求。
最后還要對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，確?？刂葡到y(tǒng)手動(dòng)部分可以被去除，進(jìn)而滿足自動(dòng)化的基本需求，全面提升加工的質(zhì)量，滿足實(shí)際工作的基本需求。
結(jié)語
本文結(jié)合實(shí)際情況，先對(duì) PLC 及立式機(jī)床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，再對(duì)具體改造后的系統(tǒng)進(jìn)行分析，確保 PLC控制器的合理運(yùn)用，并保證立式機(jī)床的控制水平，降低安全隱患和質(zhì)量隱患，最后，再對(duì)相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行闡述，確保改造后，機(jī)床能夠處于較好的工作狀態(tài)，滿足工件加工的基本需求。
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