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        PLC在數(shù)控銑床電氣控制中的運用探究

        2020-11-23 12:55:59朱寧
        裝備維修技術(shù) 2020年4期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控銑床電氣控制

        摘要:數(shù)控銑床是重要的加工生產(chǎn)設(shè)備,數(shù)控銑床的電氣控制水平,關(guān)系到生產(chǎn)加工的效率和質(zhì)量。對于現(xiàn)代數(shù)控銑床電氣控制來說,充分挖掘PLC的應(yīng)用價值,構(gòu)建起以PLC為核心的數(shù)控銑床電氣控制系統(tǒng),是加工生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展方向。數(shù)控銑床電氣在PLC控制過程中,實現(xiàn)了數(shù)控銑床運行全過程的可控性,可以促進電氣控制模式下的數(shù)控銑床使用發(fā)展。文章通過對PLC在數(shù)控銑床電氣控制中的運用進行探討,旨在為自動化機床的高效應(yīng)用提供有效的思路。

        關(guān)鍵詞:數(shù)控銑床;電氣控制;PLC

        PLC在數(shù)控銑床電氣控制中,要想發(fā)揮其最大的優(yōu)勢作用,就要對PLC的運行有一個整體上的了解,并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合數(shù)控銑床電氣控制的實際需求,積極拓展PLC應(yīng)用領(lǐng)域,使數(shù)控銑床在生產(chǎn)加工中提高運行效率。PLC在數(shù)控銑床電氣控制中的應(yīng)用,需要不斷進行挖掘和創(chuàng)新,使PLC功能越來越完善。

        一、數(shù)控銑床電氣控制概述

        數(shù)控銑床電氣控制,對于自動化加工生產(chǎn)領(lǐng)域有著關(guān)鍵作用。在現(xiàn)代自動化技術(shù)和信息技術(shù)的綜合運用中,數(shù)控銑床的系統(tǒng)控制方式也實現(xiàn)了創(chuàng)新發(fā)展。數(shù)控銑床系統(tǒng),根據(jù)功能特點可以劃分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),從功能上劃分,可以分為驅(qū)動昂系統(tǒng)、邏輯編程系統(tǒng)等。對于數(shù)控銑床來說,電氣控制是執(zhí)行和完成銑床加工任務(wù)的核心[1]。對于數(shù)控銑床的電氣控制,要通過系統(tǒng)當(dāng)中的指令代碼,將控制要求轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌虮粩?shù)控銑床識別的邏輯程序,通過數(shù)控方式,將程序再解析成為數(shù)據(jù),通過電氣控制體系中的數(shù)據(jù)計算,形成指令并操作數(shù)控銑床執(zhí)行加工操作。數(shù)控銑床的指令代碼,是由PLC編輯器所實現(xiàn)的。PLC也就是可編程控制技術(shù),在數(shù)控銑床運行中,起到中樞控制作用。數(shù)控銑床電氣控制過程,就是PLC的運行過程。PLC將數(shù)控銑床的各種操作,通過邏輯形式進行排列,表現(xiàn)在數(shù)控銑床的外部運動狀態(tài)上,就形成了連續(xù)的自動化操作過程。

        二、數(shù)控銑床電氣控制結(jié)構(gòu)

        (一)數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)控制回路

        1.電氣電源回路

        數(shù)控銑床控制中,需要保證電源供電始終處于正常狀態(tài),這就要求對電源回路能夠?qū)嵤┯行У目刂啤k娫椿芈分饕揽孔儔浩?,通過電源的改變來有效控制電源性能。數(shù)控銑床的電氣系統(tǒng)中,可以存在直流電和交流電的不同形式,在控制過程中,電流可以形成不同的自動化脈沖方式,這就為電源回路提供了控制基礎(chǔ)[2]。在數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)運行中,需要通過全面的電路檢查來保證電源的正常運行。如果在數(shù)控銑床電氣控制過程中,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)無法開始工作,而電氣控制面板等部件并未顯示故障,那么就要從電源的接口處著手,檢查是否存在電源連接問題。

        2.電氣直流回路

        數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)的直流回路,是利用繼電裝置,對PLC產(chǎn)生的信號源進行接收和傳輸。繼電裝置具備驅(qū)動功能,可以對電源系統(tǒng)產(chǎn)生驅(qū)動作用,在驅(qū)動方式下,PLC控制信號就可以傳輸至控制器,對控制器發(fā)出指令,最終使數(shù)控銑床完成加工操作行為[3]。數(shù)控銑床中的電氣直流回路,還具有PLC指令的排序性,對PLC信號可以依據(jù)實現(xiàn)規(guī)定的程序邏輯,控制數(shù)控銑床的接觸器設(shè)備,再由接觸器帶動數(shù)控銑床運行。

        3.電氣交流回路

        數(shù)控銑床電氣交流回路,可以利用交流電的循環(huán)特點,形成有規(guī)律的電流控制目的。在數(shù)控銑床運行中,交流電的原理是交叉產(chǎn)生電流和失去電流,是電路形成的電流信號,可以形成一定的指令模式[4]。PLC利用中繼器,可以從交流回路中得到電流,進而控制電器系統(tǒng)完成相應(yīng)的指令,最終將指令送達至接觸器完成操作任務(wù)。

        (二)數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)強電回路

        數(shù)控銑床電氣控制中,強電回路是重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。強回路包括多個電氣部分,如電源部分、電機部分、主軸部分、電柜風(fēng)扇等,對于強電回路的運行而言,需要將系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備予以結(jié)合使用[5]。電氣控制中的強電回路控制方式,可以將數(shù)控銑床PLC發(fā)出的信號指令,通過傳輸裝置,轉(zhuǎn)變成數(shù)控程序,對主軸部分的運行起到作用,如控制主軸的運動方向、運動狀態(tài)和運動速率等,這樣可以實現(xiàn)對數(shù)控銑床加工模式的控制目的。對于各種數(shù)控銑床的刀具來說,可以從強電回路控制方式中,接收對不同刀具的控制指令,是刀具可以依據(jù)實際的數(shù)控銑床工作任務(wù),改變刀具的松緊度、位置等。在數(shù)控銑床啟動或者關(guān)閉中,可以利用強電回路,使PLC指令經(jīng)由邏輯編程、解碼等過程,將數(shù)控銑床內(nèi)部的驅(qū)動結(jié)構(gòu),如電氣,機械部件等,進行運行功率的控制。這些驅(qū)動結(jié)構(gòu)可以成為數(shù)控銑床的實際加工執(zhí)行動力,從PLC指令方式到最終完成數(shù)控銑床運行任務(wù),都是出于電氣控制模式下。強電回路還可以控制數(shù)控銑床的整個系統(tǒng)狀態(tài),如供電模塊等。尤其是在數(shù)控銑床的電氣控制中,可以通過數(shù)控方式實現(xiàn)開關(guān)目的,也就是一種數(shù)控方式的系統(tǒng)整體控制,可以做到數(shù)控銑床的整個加工流程都能夠自動完成。

        三、數(shù)控銑床電氣控制的PLC應(yīng)用

        (一)PLC信號控制

        數(shù)控銑床電氣控制中,利用PLC可以更好地實現(xiàn)電氣信號的輸入和輸出。電氣信號作為數(shù)控銑床控制的基礎(chǔ)和核心,在利用PLC時,可以通過PLC使數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)的信號重新分配。信號分配可以更好地控制數(shù)控銑床的操作運行方式。在PLC模式下的數(shù)控銑床控制中,輸入信號即為系統(tǒng)的控制指令。由于數(shù)控銑床控制目標較多,如刀具控制、加工坐標控制等,對于輸入信號的處理,就要結(jié)合數(shù)控銑床的運行需求,按照PLC的程序編輯方式,使輸入信號可以自動被區(qū)分為到達信號、運行信號燈。對于各種信號的輸入,會在數(shù)控銑床電氣控制中遇到需要變更的情況,這種變更應(yīng)當(dāng)在原有的信號基礎(chǔ)上,通過改變信號的分配和順序,形成一組新的信號內(nèi)容[6]。這樣的控制可以通過PLC編程實現(xiàn),通過重新分配信號,使得數(shù)控銑床的電氣控制效率增加,無需重新啟動系統(tǒng)進行再次的編程,這對數(shù)控銑床操作來說意義重大。輸出信號則是一種執(zhí)行信號,所有的輸出信號最終都要由數(shù)控銑床接觸器來識別,并傳遞給數(shù)控銑床的各個運行結(jié)構(gòu),以便形成數(shù)控銑床操作驅(qū)動,對于數(shù)控銑床輸出信號來說,可以依托于PLC進行功能擴展,如在主軸完成運行動作的同時,去改變主軸的松緊度等,提高數(shù)控銑床電氣控制能力。

        (二)PLC機床控制

        數(shù)控銑床電氣控制中,利用PLC可以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,尤其是在大量的數(shù)控銑床運行任務(wù)中,使用PLC已經(jīng)成為一種核心手段。數(shù)控銑床的PLC結(jié)構(gòu)具有維護方便,耗能低等優(yōu)勢,可以在數(shù)控銑床使用中,發(fā)揮更好的控制性能。PLC應(yīng)用當(dāng)中,需要對數(shù)控銑床電氣系統(tǒng)進行全面的設(shè)計開發(fā),通過加強邏輯數(shù)據(jù)編程運算能力,構(gòu)建起能夠連鎖控制的數(shù)控銑床體系。連鎖控制就是只產(chǎn)生一組數(shù)控銑床控制信號,這組信號在第一個環(huán)節(jié)被解析并執(zhí)行后,執(zhí)行結(jié)果會自動產(chǎn)生第二組控制信號。以此類推,最終完成數(shù)控銑床的所有控制任務(wù)。這種連鎖性的數(shù)控銑床控制,需要PLC高性能的支撐。PLC不僅要完成信號指令的輸出,還要同時具備信號指令的接收功能[7]。在PLC邏輯編程中,需要將邏輯計算行為劃分為兩個部分,即數(shù)控銑床的控制輸出和控制輸入。當(dāng)?shù)谝唤M程序指令被完成后,PLC可以利用信號轉(zhuǎn)化將數(shù)控銑床指令執(zhí)行結(jié)果,再重新轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)形式,然后對該數(shù)據(jù)重新計算并再次形成指令,并重新發(fā)出。在這樣的循環(huán)過程中,數(shù)控銑床電氣控制可以實現(xiàn)“一鍵式”完成,降低了對數(shù)控銑床的控制需求,也提高了數(shù)控銑床的自動化水平。

        結(jié)束語:

        PLC在數(shù)控銑床電氣控制中,應(yīng)用前景極為廣泛。PLC以其高效的邏輯指令性能,結(jié)合數(shù)控銑床的各項構(gòu)造設(shè)備,可以形成一個系統(tǒng)的框架。在數(shù)控銑床電氣控制中,通過對數(shù)控銑床電氣控制結(jié)構(gòu)的分析,總結(jié)出電氣電源回路、電氣直流回路、電氣交流回路、系統(tǒng)強電回路的控制性能,強化數(shù)控銑床電氣控制的PLC應(yīng)用能力。隨著制造加工行業(yè)的快速發(fā)展,數(shù)控銑床電氣控制的發(fā)展也成為必然要求。在采用PLC技術(shù)時,數(shù)控銑床自動化水平顯著提高,PLC的優(yōu)勢作用也得到更好的發(fā)揮。

        參考文獻:

        [1]朱龍飛.數(shù)控銑床在電氣系統(tǒng)自動控制中的應(yīng)用探究[J].南方農(nóng)機,2019,50(18):193.

        [2]曹川川,郭鵬遠,楊大奎.基于MACH3的教學(xué)型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計[J].農(nóng)機使用與維修,2019(08):1-3+10.

        [3]李超,李曉輝,譚愷陽,劉曉可,崔文霞.基于西門子828D的數(shù)控銑床改造控制系統(tǒng)及電氣應(yīng)用的配置應(yīng)用設(shè)計[J].內(nèi)燃機與配件,2018(20):96-97.

        [4]范恒. 俄羅斯數(shù)控銑床ΦΠ-37H3電氣控制系統(tǒng)的數(shù)控改造[D].西安電子科技大學(xué),2016.

        [5]李茜. 基于S7-300PLC的X62W萬能銑床的電氣改造[D].西安工程大學(xué),2016.

        [6]彭美武,茍建峰,楊保成,鐘成明.SINUMERIK 802D數(shù)控系統(tǒng)在銑床電氣改造中的應(yīng)用[J].電世界,2016,57(06):36-39.

        [7]裴志堅.西門子802D系統(tǒng)在數(shù)控銑床電氣改造中的應(yīng)用[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2015,14(01):17-19.

        作者簡介:朱寧,男,江蘇徐州,1981.3,漢,本科,機械設(shè)計制造及自動化,高級講師,從事機電學(xué)科教學(xué)與研究。

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