摘要：本文介紹了可編程控制器（PLC）應(yīng)用于車床數(shù)控系統(tǒng)的控制原理;系統(tǒng)設(shè)計方法;輸入、輸出點數(shù)確定;程序設(shè)計及手動操作梯形圖設(shè)計。

    關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng);PLC;梯形圖;車床

    1 引言

    PLC在機械制造的設(shè)備控制中應(yīng)用非常廣泛，但在普通車床數(shù)控化改造中，用PLC作數(shù)控系統(tǒng)的核心部件還是一個新的課題。隨著PLC技術(shù)、功能不斷完善，這將是一種發(fā)展趨勢。本文對此加以討論。

    2 車床的PLC數(shù)控系統(tǒng)控制原理設(shè)計

    2.1車床的操作要求

    車床一般加工回轉(zhuǎn)表面、螺紋等。要求其動作一般是X、Z向快進、工進、快退。加工過程中能進行自動、手動、車外圓與車螺紋等轉(zhuǎn)換;并且能進行單步操作。

    2.2PLC數(shù)控系統(tǒng)需解決的問題

    車床的操作過程比較復(fù)雜，而PLC一般只適用于動作的順序控制。要將PLC用于控制車床動作，必須解決三個問題：   

    1）如何產(chǎn)生驅(qū)動伺服機構(gòu)的信號及X、Z向動作的協(xié)調(diào);

    2）如何改變進給系統(tǒng)速度;

    3）車螺紋如何實現(xiàn)內(nèi)聯(lián)系傳動及螺紋導(dǎo)程的變化。

    將PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件組合，這些問題是可以解決的。

    2.3數(shù)控系統(tǒng)的控制原理

    普通車床數(shù)控化改造工作就是將刀架、X、Z向進給改為數(shù)控控制。根據(jù)改造特點，伺服元件采用步進電機，實行開環(huán)控制系統(tǒng)就能滿足要求。Z向脈沖當(dāng)量取0.01mm，X向脈沖當(dāng)量取0.005mm。選用晶體管輸出型的PLC。驅(qū)動步進電機脈沖信號由編程產(chǎn)生，通過程序產(chǎn)生不同頻率脈沖實現(xiàn)變速。X、Z向動作可通過輸入手動操作或程序自動控制。車螺紋的脈沖信號由主軸脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，通過與門電路接入PLC輸入端，經(jīng)PLC程序變頻得到所需導(dǎo)程的脈沖。刀架轉(zhuǎn)位、車刀進、退可由手動或自動程序控制。圖1為數(shù)控系統(tǒng)原理圖。[1]

    3 PLC輸入、輸出（I/O）點數(shù)確定

    所設(shè)計的車床操作為：起點總停、Z、X向快進、工進、快退;刀架正、反轉(zhuǎn);手動、自動、單步、車螺紋轉(zhuǎn)換。因此，輸入需14點。根據(jù)圖1得輸出需9點。I/O連接圖如圖2所示（以三菱F1S-30MT）為例。

圖2I/O連接圖

    4 驅(qū)動程序（梯形圖）設(shè)計

    4.1總程序結(jié)構(gòu)設(shè)計

    手動、自動、單步、車螺紋程序的選擇采用跳轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)。圖3是總程序結(jié)構(gòu)框圖。若合上X12（X13、X14、X15斷開），其常閉斷開，執(zhí)行手動程序;若X12斷開，X13全上，程序跳過手動程序，指針到P0處，執(zhí)行自動程序。

圖3總程序框圖

    4.2手動程序梯形圖設(shè)計