PLC通過對萬能銑床電氣的控制,對生產(chǎn)過程起到了一定維護和調節(jié)作用
在我國,數(shù)控技術的發(fā)展起步較晚,并且該系統(tǒng)存在很多不足,研發(fā)和更新的速度較為緩慢,因此對于相關的企業(yè)單位來說,生產(chǎn)過程中不需要使用過于先進的電動機床,而萬能銑床這一類的電氣機床還是可以研發(fā)出來的,但如何提高該數(shù)控系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性成為技術人員和企業(yè)首先考慮的問題。此外,數(shù)控產(chǎn)業(yè)是我國重要的產(chǎn)業(yè)類型,在生產(chǎn)以及加工零部件方面具有一定的優(yōu)勢。數(shù)控銑床控制系統(tǒng)可以將機械加工提升到新的層面,在推動電子產(chǎn)品發(fā)展方面有重要意義。PLC是一種電力控制器,是通過數(shù)字或者模擬量對機械進行控制的設備,對于生產(chǎn)過程起到了一定維護和調節(jié)作用。
1、PLC的基本結構組成
PLC是一種可以編程的可用控制器,主要是通過內部的可編程和存儲的電子設備實現(xiàn)編程和控制的,可以執(zhí)行的功能有各種邏輯運算和系統(tǒng)設備的定時控制等,通過這些操作可以使機械過程中的數(shù)字輸出和輸入變得可控??傮w來說,PLC 實際上就是一種用于工業(yè)控制的計算機設備,基本的功能如下。
(1)電源構造
PLC的電源是非常重要的部件,如果設備的電源不能及時和高效的使用,會嚴重影響到設備的正常工作,也正是因為這種狀況,生產(chǎn)制造廠家都對電源的設計和生產(chǎn)非常注重。設備交流電的電波一般控制在+9%(+10%) 以內,值得注意的是不能將PLC在沒有任何防范措施下接入到系統(tǒng)的交流電中。
(2)設備的中央處理單元
設備的中央處理單元又簡稱為CPU,是系統(tǒng)實施控制功能的中樞部件??梢源鎯τ删幊唐麈I入的數(shù)據(jù)和應用程序,主要的功能是負責對電源狀況、系統(tǒng)存儲單元以及定時器進行實時檢查,要能對用戶程序中語言輸入的錯誤狀況予以診斷。在邏輯控制器運行之前,可以將設備的輸入狀態(tài)與設備的數(shù)據(jù)一起存入設備的印象區(qū)域,再從存儲器中讀出用戶的應用程序,對命令進行了解釋以后,邏輯和運算都符合規(guī)定就可以將最終的運算結果存入設備的數(shù)據(jù)存儲器中。在設備中的所有程序都已經(jīng)運行結束后就可以將印象區(qū)域的所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O備的輸出裝置中去,可以一直循環(huán)操作。
(3)設備內存儲器和接口電路
一般,用來存放系統(tǒng)軟件的存儲器被稱為系統(tǒng)存儲器,而存放應用軟件的存儲器則被稱為用戶存儲器。接口的輸入電路為光耦和電路,可以很好的控制接口與界面的輸入通道。
2、PLC的工作原理
這種可編程的控制器運行一般可分為兩個操作階段,操作順序為輸入時的采樣和程序的執(zhí)行。這兩個階段的具體內容如下。
(1)采樣輸入階段
在采樣輸入階段中,PLC控制器讀取數(shù)據(jù)的方式是以掃描的方式完成的,在掃描完成后可以將數(shù)據(jù)依次存入到設備的印象區(qū)域內[5]。在完成了采樣以后,可以對用戶的執(zhí)行程序和輸入程序進行刷新。如果系統(tǒng)內的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,也不會影響到印象區(qū)內的數(shù)據(jù)。所以,如果系統(tǒng)輸出的信號是脈沖形式的,那么,信號寬度就要比一個掃描周期大,只有這樣才能保證輸入的數(shù)據(jù)全部都被讀取到。
(2)程序的執(zhí)行方式
在該階段,PLC控制器是以梯形圖的方式進行掃描的。掃描時可以先掃描接觸點上的控制線路,邏輯運算可以沿著控制路線自上而下進行,最后可以根據(jù)運算的結果對設備存儲區(qū)域內的邏輯線圈進行刷新,還可以刷新出設備印象區(qū)域的輸出線圈。
3、PLC系統(tǒng)的應用特征
(1)應用便捷,程序編寫簡單
PLC 控制系統(tǒng)編寫語言的過程是應用梯形圖、邏輯順序圖以及編程語言的列表等,因為結構相對簡單,不需要過于復雜的程序語言,因此不用通過復雜的計算機知識就可以完成整個系統(tǒng)的程序編寫。此外,鑒于設備系統(tǒng)的開發(fā)時間相對較晚,因此,在現(xiàn)場調試時較為容易,在對程序進行修改時也不用將內部的硬件拆除。
(2)設備可靠性強
一般的繼電系統(tǒng)都在使用各種相間的繼電器和時間控制繼電器,這些繼電器因為需要與各種線路進行連接,如果有一個線路的接觸點發(fā)生故障,就容易引發(fā)整個系統(tǒng)的故障,造成經(jīng)濟損失。PLC 控制系統(tǒng)的應用可以取代各種繼電設備,只需要使用少量的輸出或者輸入的硬件,造成事故的幾率大大減少。此為,PLC還采用了一些抗干擾的設備,無故障的平均時間可以達到幾千個小時,非常適用于干擾強的生產(chǎn)車間。
(3)系統(tǒng)的設計和調試工作
因為PLC漸漸取代了大量的繼電器,因此使繼電器的調節(jié)和控制工作減少。用戶可以在室內對系統(tǒng)進行調試,輸入的信號可以通過小型的開關模擬進行,觀察輸出信號可以通過PLC上面的二極管實現(xiàn)。在系統(tǒng)安裝和接線都完成以后,對于調試中出現(xiàn)的問題可以通過修改程序來解決,調試的時間也比傳統(tǒng)的繼電器調試時間少。
4、數(shù)控銑床的基本構造和控制標準
數(shù)控銑床的構成有控制機械、CNC控制器、全數(shù)字形式的交流驅動器系統(tǒng)、PL編程控制器以及變頻器設備等。CNC控制器負責顯示系統(tǒng)的位置、程序的編寫和程序的運行、系統(tǒng)參數(shù)的運算、診斷以及報警等;驅動器則需要完成系統(tǒng)的插補計算和控制;變速器一般完成系統(tǒng)主軸的速度調節(jié),通過控制可以操控主軸的轉動速度和轉動方向;而在銑床中PLC負責電氣控制系統(tǒng)的故障診斷。
從系統(tǒng)的控制標準上看,數(shù)控銑床的控制階段分為主控系統(tǒng)的控制和系統(tǒng)的輔助控制兩個方面,而系統(tǒng)控制中的主軸控制又可以分為方向控制和一些進給軸的控制,因為需要控制的單元很多,因此要使用PLC電氣控制系統(tǒng),以減少繼電設備的使用。輸出端口在對接觸器實施控制的過程中,可以最終控制到主控系統(tǒng)。PLC的輸出端口可以與數(shù)控銑床控制系統(tǒng)的一些電氣設備連接從而實現(xiàn)報警功能。CNC控制系統(tǒng)控制器可以通過PLC的程序實現(xiàn)各項操作功能,最終還可以實現(xiàn)系統(tǒng)故障的排查和修補。一般,PLC的輸出或是輸入的端口都是與系統(tǒng)內的變頻器和CNC相互連接的,PLC系統(tǒng)可以對數(shù)控銑床的開關以及內部構建進行檢測,報警可根據(jù)檢測的最終信號實現(xiàn),在檢查故障時可以先將電源切斷,以確保系統(tǒng)安全,還有冷卻控制以及潤滑控制等功能。
5、PLC在數(shù)控銑床中的電路以及軟件設計
(1)PLC的系統(tǒng)設計
為確保數(shù)控銑床控制系統(tǒng)的故障診斷符合標準,就要選擇質量合格的編程控制器,本文以SYSMACCPMIA型控制器為例進行論述,該控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出接是30點的,有23個輸出節(jié)點,可輸出15個控制點,編程控制器結構為輸出和輸入型,并且結構的安裝調試非常方便,響應的速度較快。
PLC的映像通道可以按照電氣控制構建特征以及控制標準進行分配,PLC在系統(tǒng)中可以與各種電氣設備連接,從而達到系統(tǒng)檢測功能。PLC印象區(qū)域如表1所示。
(2)PLC的控制軟件設計
通過設備的通信接口,PLC的輸出和輸入地址可按照程序編制的梯形圖(如圖1所示) 實現(xiàn)程序的控制,控制程序可以控制兩個部分,分別是主軸的控制和進給的主電路控制,在控制完成以后,就可以按照CNC控制器和系統(tǒng)變頻器控制系統(tǒng)的輸入和輸出實現(xiàn)系統(tǒng)的報警和故障的消除。一般,PLC的可靠性和安全性較高,PLC系統(tǒng)內的輸入和輸出點以及開關部位容易出現(xiàn)故障。因此,在對系統(tǒng)實施設計時,要優(yōu)先考慮系統(tǒng)是否具有檢測系統(tǒng)故障的功能,以使整個系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提高。
梯形圖
(1)在對銑床軟件進行設計時,首先要注意電源的開關是否已經(jīng)斷開,控制信號預留的種類也是有要求的,一般需要留有強電關閉信號,無論設備信號處于什么狀態(tài),都要首先斷電處理。通過上面的圖就可以顯示出,在關斷信號處于X2部位時,信號啟動效果無論處于什么狀態(tài),繼電器都要被切斷,但是X2為0時,系統(tǒng)啟動信號變?yōu)?,才可以重新啟動繼電器,與此同時,只有繼電器的接觸點自動鎖住,繼電器則可以繼續(xù)保持關閉狀態(tài)。
(2)動作互鎖控制也要非常注意,一定要控制好主軸轉動的方向和發(fā)生的動作路徑,在發(fā)生這兩種變化時,為確保方向和路徑不發(fā)生偏差,要采用必要的互鎖控制?;ユi信號可以應用M200和M210兩種常閉接觸點,可將這兩個接觸點并入到控制回路中去,這樣就可以保證繼電器和M210其中一個是啟動的先決條件,另一個控制回路就一定要將電源關閉。如果有一個回路在啟動后都可以確保另一個回路電源自動關閉,這樣可確保兩者不會同時發(fā)生動作。
(3)在注意了互鎖控制以后,就要注意順序連鎖的控制,銑床的運行控制是有嚴格要求的,拉伸機上得到了推廣應用,既為企業(yè)節(jié)約了維修工時和費用,又為企業(yè)生產(chǎn)任務的完成提供了可靠保證,創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。
2014年度變頻器冷卻方式改進后的故障情況統(tǒng)計數(shù)據(jù)表
6、結束語
改進后的變頻器冷卻方式有效地拓寬了變頻器的使用空間和時間,特別適用于一些較狹小且溫度濕度較高,通風散熱條件較差的環(huán)境,對于同類場所和環(huán)境條件下的生產(chǎn)企業(yè)具有一定的推廣應用價值。