摘要：可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。文章發表在《計算機應用與軟件》上，是電子工程師論文發表期刊，供同行參考。
關鍵詞：PLC,機床電氣調控,電氣調控改造
可編程邏輯控制器的電源在整個系統中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。
PLC具有比其他控制系統更多的優點,例如:穩定的性能、較強的抗干擾能力;較強的通用適應性;硬件齊全、編程簡單、易于操作;功能完善、控制靈活;體積小重量輕、便于攜帶、能耗低、運行快、易維修等,這些優點導致了PLC在機床電氣控制中的運用越來越安全穩定。
而我國目前采用繼電器控制系統的普通機床仍然廣泛運用在企業中,尤其在一些工業較落后的地區。由于這些設備在多年使用后易發生故障、可靠性較差、維修困難;其準確度、工作效率、自動化程度已滿足不了當前的生產需要,給正常的工業生產帶來了嚴重的影響。所以用PLC對這類普通機床控制系統進行改造是非常必要的。
1PLC與其他控制系統的比較
1.1PLC與繼電器控制系統相比較。a.組成器件不同;b.控制方式不同;c.工作方式不同;d.經濟上有差異。
1.2PLC與微機控制系統相比較。a.PLC專門為惡劣的施工環境所設計,有體積小、方便攜帶、耐磨損等優點,更適用于施工現場環境;而且PLC性能穩定,在抗干擾能力方面比微機高。b.PLC的邏輯語言針對整個控制過程,繼電器的邏輯梯形圖為它的主要表達方式,圖表直觀方便、編程操作簡單易懂,能讓工作人員迅速掌握。
1.3PLC與單片機控制系統相比較。a.單片機對設計人員有一定的技術要求,要具備一些計算機硬件和相關軟件知識。PLC只需操作人員熟悉相關指令和操作方法,就可以直接應用。b.單片機用來做自動控制時,需要在輸入和輸出口做大量的工作;而PLC有設計好的I/O端口,可以直接與信號相連接,簡單方便。c.單片機在抗干擾措施上遠沒有PLC的可靠性高,PLC在硬件和軟件上同時采用了控制抗干擾措施,安全穩定。
2PLC改造原理
普通機床主要有兩種運動方式:一種是安裝在床身主軸箱內的主軸轉動;另一種是安裝在刀架上的刀具與滑板一起沿主軸軸線方向進給移動。若加工的工件較大時,轉動慣量也相應比較大,停車時必須有停車制動功能,多采用電氣制動。加工的過程中,為減小工人勞動強度和節省工作時間,在提供切削液的前提下要求溜板箱(帶動刀架移動)能夠高速的移動。
3PLC改造方法及過程
3.1確定控制對象,首先要明確控制任務和相關設計要求,對改造工程和機械運動中各執行元件之間的關系及電控系統的相關要求要做到心中有數,擬定系統設計的條件。要對改造機床的工作流程做深入全面的了解,分析其控制的幾種基本方式以及完成動作的前提關系,了解現有機床的操作控制系統是否需要加以改進,若有需要,在后續設計中應予以特別實現。
3.2制定控制方案和PLC選型。在生產工藝及機械運動的控制要求前提下,預設出電控系統的工作方式。由工藝過程和機械運動的步驟和狀態,確立信號的輸入和輸出;由PLC驅動哪些負載,統計出各輸入、輸出點。PLC硬件設計的重要部分是機型的選擇和I/O配置;以滿足控制系統的功能需要為選型原則,統計出被控設備的輸入輸出點數總需要量。PLC的輸入和輸出要有合理的地址編號,能方便PLC系統的系統調整以及硬件、軟件的設計。
4PLC改造過程中須注意的問題
4.1首先應詳細了解原始資料,明確機床的整個控制過程后再設計改造方案。了解電力控制的要求與特點,詳細分析控制電力線路的原理圖,確認各種控制信號含義及其間的相互關系,確定信號是否需要輸入PLC或由PLC輸出,以經濟實用為準則選擇PLC主機。選擇過程中要留有余量,以方便日后的系統修改及變更。
4.2在改造中要保證外圍設備與選用的PLC輸出類型相配套。
4.3為達到更有效、更穩妥的保護措施。梯形圖程序要與接觸器、繼電器的觸點進行連鎖結合、互鎖保護。比如在PLC程序中,雖然電動機正反轉控制已經進行了互鎖保護,但在實際交流中接觸器觸點會發生熔焊,不能斷開,電動機就會造成電源短路。所以增加正、反轉接觸器的互鎖是避免電源短路的重要方法。
4.4在重要的安全保護部分直接作硬件處理。例如,設置急停按鈕和緊急限位開關等,忽略PLC輸入端,采用直接由PLC的輸出端接入來保護負載電路。
4.5最大限度的保證控制系統在工作時能安全穩定的進行。
用PLC對一些舊式機床設備進行改造是非常有必要的,從經濟和技術來講也是可行的,改造傳統繼電器控制系統可以充分發揮PLC可靠性高、抗干擾性強、節能壽命長、維修量少的優點,提高了工作效率,為企業帶來了較好的經濟效益,是一種行之有效的方法。
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