车床的PLC控制设计周振宝南京农业大学工学院,江苏南京210031摘要:介绍了车床的PLC数控系统的控制原理及输入、输出点的分配;设计手动操作、自动操作程序的梯形图。关键词:PLC;数控系统;程序设计中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1001-2265(2003)12-0052-021引言PLC具有逻辑控制、定时控制、步进控制…等较强的功能,同时它的编程语言形象、简单,目前广泛应用于各种专用机床的顺序控制。将PLC应用于数控车床的数控系统目前还没有,本文将讨论车床的PLC数控系统设计。2PLC的数控系统的控制原理211车床的动作要求根据车床的特点,其动作要求能手动、自动、车螺纹操作。而手动需进行连续、单步、不同速度的进、退等操作。自动和车螺纹都能自动完成一个循环。212数控系统控的控制原理车床的PLC数控系统主要是用PLC对车床的进给系统的控制。进给系统的动力源是步进电机。可以有两种控制方式:一种是利用PLC直接驱动步进电机。这种控制方式的原理是:通过程序,使PLC产生按一定时序的脉冲电流,驱动步进电机。这种方式需硬件少,但变速、换向等编程复杂、难度大,有时难以图2I/O连接图实现。另一种控制方式是PLC只起信号控制作用。图1为其控松开按扭,机床停制原理图。脉冲止。因为PLC输出发生器产生所需端Y430～Y444是频率(通过选择控制高、低电平,为适当的电阻、电充分保证得到高、低电平将～容实现)的脉冲,Y430Y444接上10K电信号,经“与门”、阻,用5伏电压组分频器、驱动器,成回路。驱动步进电机。与门控制步进电3程序设计机起、停:与门的图1控制原理图311手动程序设一端接PLC输计出端,当输出端接通(高电平)时,与门开,信号输出,步进电机运手动、自动、车转;反之停止。分频器(集成块)用于变频调速:其三个控制端接螺纹选择采用跳转指令。当旋转开关PLC输出端,当输出端分别接通时,可组成001、010、…111(二进置于“手动”位置制)的六种不同分频的输出频率,机床有六种不同的进给量。驱时,X413接通,执动器由信号功率放大器和环形分配器组成(集成块),其正、反转行手动程序。其程控制端接PLC输出端,控制正、反进给。PLC输出端还控制回转序梯形图如图3所刀架电机的正、反转,控制刀架转位。当需车螺纹时,将控制来示。按下手动操作自主轴脉冲编码器的脉冲信号接通,进行车螺纹。的某一按扭,机床213PLC输入、输出(I/O)点确定执行相应的操作。输入需控制起动、停止、手动、自动、…等信号,共需17个如按下X向进给点;输出需驱动“与门”、分频、转向、…等部分,共需15个点。I/按扭,X404接通,若速度选择开关置O的分配和接线如图2所示(以三菱系列为例)。操作方式和速0位,为快进;若速图3手动程序梯形图度选择用旋转开关;手动操作用按扭开关,按下按扭,机床动作,52组合机床与自动化加工技术©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.度选择开关置慢1,X503接通,则车刀以慢1的速度进给。若按下刀架转位按扭,X410接通,刀架转位(刀架转位必须压下X403的限位开关,为防止图4自动进给循环刀架转位时碰到工件),刀架转位后压下定位开关,X411接通,刀架电机反转将刀架锁紧,停止开关X412接通,刀架电机停。…等等。为便于调整刀具位置,设置单步操作:将操作方式旋转开关置于单步,X501接通,每按一次进给按扭(如X404),产生一个脉冲,M100接通一次,αZ进给电机转一步。每步的位移量为:δ=×1×P(式中:360Z2α—步进电机步距角,Z、Z—是步进电机减速齿轮的齿数,P—12进给滚珠丝杠导程)。若取α=0.75°,Z=20=25=6mm1,Z2,P,则δ=0.01mm。312自动程序编制自动程序按车外圆→锥度→外圆的加工情况进行,其进给循环如图4所示。图5为自动程序的梯形图(使用步进指令)。将操作方式旋转开关置于“自动”位置,X500接通,执行自动程序(先手动调整好刀具)。按下起动按扭,X400接通,S600置位,执行第一步,Y435、Y441、Y436接通,Z向快进,当刀架快进压下行程开关时,X401接通,S601置位,转入第二步,Z向工进。同时计时器T450开始计时,K0时间到,转入下一步动作…。直到图5自动程序梯形图最后一步,S606置位,刀具X向快进回到起点。同时T454计用PLC作为车床的数控系统,具有系统硬件少、系统简单、时,K5时间到