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PLC 對立式車床電氣控製係統的改（gǎi）造研究

2023-8-2 來源：雲南工（gōng）業技師（shī）學院作者：許興林

摘要: 本文研究 PLC 對立式（shì）機床電氣控製係統的改造（zào），主要改造是以 PLC 為基礎，實現對電氣控製係統的改（gǎi）造，確保電氣（qì）控製（zhì）係統的功能與可靠性，從而滿足實際立式機床應用的需求（qiú），積極推（tuī）動電氣控製（zhì）係統的功能（néng），提升立式機床的功能性與可（kě）靠性，滿足實際應用的需求，全麵提升產品加工的效率（lǜ）和加工的質量，降低失（shī）誤的發生概率，實現立式機床的可靠運用。

關鍵（jiàn）詞: PLC; 立式機床（chuáng）; 電（diàn）氣控製係統; 改造

PLC 是一種具有較高（gāo）價值的控製器，在實際的應用中，PLC 具有可編程的能力，能夠根據實際需求，實現對程序的編製，進而滿足實（shí）際應用（yòng）的需求，有效提升控製水（shuǐ）平。立式機（jī）床是（shì）機械加工生產中常用的機床類型，它的合理利用，能夠有效提升加工的效（xiào）率，為了提（tí）高立（lì）式（shì）機床的應（yīng）用質量，可以將 PLC 應用到立式機床的電氣（qì）控製係統，進而提高電氣控製質量，促（cù）進（jìn）加工質量提升。基於此，本文對PLC 對立式機床電氣控製係統的改造進行研（yán）究，簡單分（fèn）析PLC，並在（zài）此基礎上，對立式機床電氣控製係統進行簡單理（lǐ）解，最後對 PLC 立式機（jī）床電氣控製係統的改造（zào）進行闡述，旨在（zài）提升電（diàn）氣控製係統的功能性與可靠（kào）性，滿足實際工作的基本需（xū）求。全麵提升立式機床的服務質量，確保工件加

工（gōng）的質量和精確度。

1、PLC 及立（lì）式機床電（diàn）氣控製係統的研究

立式機床電氣控製係統的相關概述。PLC 作為一種數字式的電子裝置（zhì），在實際的應用中具有極高的應用價值，使（shǐ）用它可（kě）以實現可編程程序的存儲和命令的存儲，所以，將它作（zuò）為基礎，能（néng）夠實現邏輯、順序、計時和計數、算術運算等（děng）功能，都（dōu）能滿（mǎn）足（zú）實（shí）際工作的（de）基（jī）本需求，有效提升控製質量，確保控製（zhì）效果。

立（lì）式機床（chuáng）在實際（jì）的應用中，具有較高的應用價值，為了（le）保證（zhèng）立（lì）式機床具有較高的實用性，就要做（zuò）好對立式機（jī）床電氣控製係統的設計，並且還要保證電氣（qì）控製係統（tǒng）的（de）功能與可（kě）靠，從而滿足工件加工的需（xū）求。但是，在實際電氣係控製係統建設中，由於相應零件設備的影響，會給立式（shì）機床帶來影響，無法滿（mǎn）足立式機（jī）床的應用需求。所以，實際的加工中，為了實現對螺絲、螺母的製作，則選擇（zé）立式機床進行加工，為了保證（zhèng）加工的質量，則要對其關鍵技術進行研究，全（quán）麵提升加工的質量與加工的效率。另外，立式機床的電氣控製係統有助於立式（shì）機床（chuáng）的（de）合理運用，能保證立式機床的服務能力，確保立（lì）式機床的功能與（yǔ）可靠，滿足實際建設的（de）基本需求（qiú）。但是（shì），立式機床的電氣控製（zhì）係統（tǒng）在實際（jì）的運用中也有一（yī）些缺點，為了保證立式機床的服務能力，就需要（yào）結合實際（jì）工作的相（xiàng）關需求，合理地對立式機床的電氣控製係統進行改造，並且嚐試將 PLC 引入（rù）其（qí）中，有效提升控製係統的功能與可靠。

2、PLC 對立式（shì）機床電氣控（kòng）製係統的改造（zào）

為了確保立式機床能夠滿（mǎn）足實際應用的需（xū）求，就要對立式機床的電氣控（kòng）製係統進行改造，發揮電氣控製係統的功能，積極提升 PLC 的服務能（néng）力，滿足實際應用（yòng）的基本需求。所以，本文對基於 PLC 的（de）立（lì）式機床電（diàn）氣（qì）控製係統的改造（zào）進行研究，全（quán）麵提（tí）升電氣控製係統的（de）功能性與控製（zhì）性，滿足實際（jì）應用的基本需求。

2．1 改造思（sī）路

為了保證立式機（jī）床的（de）功能性與可靠性，就要對立式機床進行相應的改造，實際（jì）的改造（zào）中，需要保持機（jī）床的操作方式不發生變化，還要使機床的（de）源地開（kāi）關、按鈕、變壓器和交流接觸器、熱繼電器等仍舊能夠提供服務，而且控（kòng）製（zhì）作用也保持不變，滿（mǎn）足實際相關工作的基本需求。所以，在（zài）改（gǎi）造中，需要對原有的電氣控製係（xì）統進行優化，將原本（běn）電氣控製的線（xiàn）路（lù）變為以 PLC 為基礎控製的線路。另外，為了滿足 PLC 控製的要求，還要對 I/O 的地址分（fèn）配表進行合計，確保分配表符合工程的基本需求，確保電氣控製的效果。另外，由於線路中的電磁體和電磁融合的（de）次數與頻率相（xiàng）對較高，所以為了避免隱患的發生，就需要在選擇（zé） PLC的型號時，加強對改（gǎi）造的研究，並（bìng）且，還需要合理地對（duì）繼電器輸出型（xíng）進行選擇，本文選擇 AFP12713 型號（hào）為主，從而可以滿足實際應用的基本需求，全麵提升電氣控製係統的改造水平，並滿足實際（jì）工作的（de）基本需求，滿足電氣控製的相應要求，提高立式機床的功能性和服務性。

2．2 係統硬件的組成

為了滿足（zú）實（shí）際工作的需求，需要以 PLC 為基礎，實現對電氣控（kòng）製係統的（de）改造，從而得到係統選擇具有較強抗幹擾能力、較強可靠性的 F-40MＲ可編程控製器，在 PLC 選擇完成後，還要對（duì）按鈕開關、行程開關、接觸（chù）閥、電磁閥等（děng）進行準備，並（bìng）且，保證這些設備和構建都能處於較好（hǎo）的工作狀態。F-40MＲ共有 24 個輸入點（diǎn），16 個輸出點，同時，輸入信號是來自按（àn）鈕、形成開關、壓力繼（jì）電器、控製器等開關，另（lìng）外，實際工作中，輸出信（xìn）號要傳送到（dào）電磁閥、接觸器線圈等執行元器件。至於 I/O 的分配，需要注意 I/O 點的合理分配，並且還（hái）要（yào）注意電氣元件的（de）控（kòng）製，從而實現對電氣控製係統的合理構建，滿足係（xì）統的基本需求，全麵提升係（xì）統（tǒng）的功能性與（yǔ）可靠性。本文以（yǐ） PLC 控製器為基（jī）礎，實現對係統的構建，具（jù）體的係統架構可以參照如下圖所示。

係統架構圖

通過上述架（jià）構（gòu）圖的構建，能夠滿足實際工作的基（jī）本需求，有效（xiào）滿足立式機床的運行需求。

2．3 係統控（kòng）製程序設計

結合本文立式機床的應（yīng）用需求，要對（duì）立式機床的電氣控製係統進行研究（jiū），並以（yǐ）此為基（jī）礎實現對立式（shì）機床的控製，確保立式機床在實際（jì）工作中（zhōng）能夠保持較好的運行狀態，降低安（ān）全隱患，提升機床運行的可靠性。在實際的改造設計中，首先根據輸入信號與執行（háng）機構（gòu）的數量，對輸出點、輸入點進（jìn）行管（guǎn）理分配。特別是輸出點，要視電壓不同分為 DC24V 電磁閥（fá）組合和 AC220V 接觸器組，並（bìng）結（jié）合工件的加工（gōng）工（gōng）藝設計，實現（xiàn）對控製程（chéng）序（xù）的梯形圖的（de）設計，再根據梯形圖對可編程（chéng）控製指令，使用編程板 F-20P 輸入。

( 1) 輸入與輸出點的相應控製，確保他們（men）之間能夠進行合理的分配（pèi），滿足實際工作的基本（běn）需求，另外，還要加強對輸入與輸出（chū）點分配的效果。具體分配情況，可（kě）以用如下表顯示。

I/O 的輸入與（yǔ）輸出的分配情況表

( 2) 控製（zhì）程序的梯形圖。這一圖主要是用於顯示（shì）控（kòng）製係統的基本情況，使用 PLC 控製器可（kě）以實現對立式機床控製係統的優化，滿足實際工作的基本需求。另外，在（zài）滿足上（shàng）述兩個內（nèi）容的基礎上，還要繼續滿足（zú）如下的相應內（nèi）容。

( 3) 不脫扣（kòu）試驗（yàn）。試（shì）驗（yàn）方（fāng）法，除了滿足作用到試品上的大電流達到規定（dìng）時（shí）間脫扣的需求，還要（yào）對試品的（de）短路保護脫扣器進行控製，使之不進行保護動作。同時，在 KT1延時 0．2s 後，將試品與 KM1D 線圈（quān）進行串聯（lián），當觸頭開關出現斷鏈的情況時，KM1 會出現斷電（diàn）的問題。切斷試驗電路後（hòu），會有 1 次脫扣試驗結果。

( 4) 過電流保護特性試驗。在經過脫扣試驗之（zhī）後，還要進行過電流（liú）保護試驗，這一試驗，主要是對控製係統的過電流保護能力進行（háng）判斷（duàn），判斷是否符合實（shí）際要（yào）求。因為（wéi）過（guò）電流保護特性試驗的試品試驗電流相對較小（xiǎo），所以，在實際的試驗中，需要配置一台升流器（qì），從而滿足試驗的基本需求。值得注意的是，由於過載脫扣試（shì）驗（yàn）的通電時間相（xiàng）對較（jiào）長，為了確保試品能夠在有效的時間內，對真實的工作情況進行展示，所以要再配置一套穩流裝置，從而滿足輸出（chū）端的控製，確保係統的功能與穩定。除此之外（wài），在試驗之前，需要進行預（yù）調試（shì）的相關工作，並且還要參（cān）照相應的試驗流程進行相應試驗，確保過電（diàn）流（liú）保護特性（xìng）的試驗結果符合實際需求。實際測試中，要結合不脫扣試驗的結果，將試品分成兩（liǎng）部（bù）分，分別為脫扣和不脫扣（kòu），下一步，需要對試驗條件進行（háng）相（xiàng）應的（de）控製，確保試驗在適宜的環境中進行，從（cóng）而滿足（zú）實際工（gōng）作的（de）基本（běn）需求，提（tí）高試驗的效果。

最後，試驗方法還要以短路特性脫扣試驗的關鍵部分，不同的是 KT1 和 KT2 的延時時間需要結合相應標準進行調整，從而滿足實際工作的基本需求。

除（chú）此之外，數顯式點秒表 P 的顯（xiǎn）示時間常常是以倒計時的方式存在，為（wéi）了確（què）保試（shì）驗效果，在試驗開始，就打開數顯（xiǎn）式秒表，同時開始（shǐ）計數。另外，P 的讀數為過載延時的總時間，隨（suí）著試驗的進行 P 上（shàng）的讀數逐漸遞減，最後數值將（jiāng）要變成為 0。

3、應用（yòng） PLC 改造立式機床電氣（qì）控製係統的相關設（shè）計

為了滿足立式機床電氣控製（zhì）係統的改（gǎi）造，需要合理地對 PLC 控（kòng）製（zhì）器進行利用（yòng），並且還要以此為基礎，實現對PLC 控製器的利用，進（jìn）而全麵提升立式機床的功能性和（hé）可靠性。

3．1 係統工（gōng）作方式的設計（jì）

為了滿足實際改造的需求，需要對係統的工作方式進行設計，確保設計後，能夠符合（hé）實際工作的需求，有效提升工作效率（lǜ），促使工作水平得（dé）到合理提升。另外，工作方式的設計中，要以係統的功能模塊為基礎，並且對操作功能和程序進行設計，確保（bǎo）滿足係統需求，還可以對控製器的（de）操作功能進行利用，並使用 PLC 實現數據指令的執行和實現，最終滿足工作流程的（de）精準控製。

3．2 係統編（biān）程方案的設計

為了滿足係統（tǒng）的需求，確（què）保改造（zào）後的電氣控製係統能夠（gòu）穩（wěn）定運行，就要（yào）對編程方案進行優化設計。首先要確認編程語言，並且還（hái）要以簡單易懂的原則為基礎實現對程序的設計，如電氣控製係統的編程中，使用與計算機係統語言相通用的指令（lìng）語（yǔ）句表，確保便（biàn）於（yú）記憶（yì），從（cóng）而滿（mǎn）足程序應用的基本需求。

3．3 硬（yìng）件係統進行（háng）設計

硬（yìng）件是（shì）滿足立（lì）式機床穩定運行的基礎，合理地對刀具進行選（xuǎn）擇，確保刀具能夠處於較好（hǎo）的工作狀態，另外，還要（yào）對刀具的工作（zuò）狀態（tài）檢測，避免刀具損傷（shāng）或破壞，影響機床加工。

3．4 運行參（cān）數設計

運行參數是係統的重要組成部分，為（wéi）滿足 PLC 控（kòng）製（zhì）器的（de）合理運行，需要對電氣（qì）控製的運行（háng）參數進行控製（zhì），並結（jié）合（hé）係（xì）統（tǒng）中的軟（ruǎn）硬件，並以 PLC 控（kòng）製為（wéi）基（jī）礎，促使程序正常，通（tōng）過 PLC 接收（shōu）到機（jī）床的控製信號，並編入係統中，同時還要做好（hǎo）編（biān）號列表，從而實現對機床的合理控製（zhì）。

3．5 信息輸出類型匹配的設計

應用 PLC 對機床電（diàn）氣控製（zhì）係統進（jìn）行改造，實際的信息輸出中，機床電（diàn）氣控製係統的外圍設備應與 PLC 相互匹配（pèi），反之相對於機床，電氣控（kòng）製係（xì）統的改造將不能正常進行（háng）。所以要與（yǔ）兩者信息輸出類型相匹配（pèi），確保輸出負數、電流、頻率（lǜ）等多個環節進（jìn）行設計（jì），如此，就能保證 PLC 本身處於較好的工作狀態，在輸出中，需要合理地對（duì） PLC 進行選擇，並消除機床（chuáng）運行的不穩定性，滿（mǎn）足機床運行的基本（běn）需求。

最後還要對控製係統進行（háng）相應設計，確保控製係統手動部分可以被去除，進而滿足自動（dòng）化的基本需求，全麵提升加工的質量，滿足實際工作的基本需求。

結語

本文結合（hé）實際情況，先（xiān）對 PLC 及立式機床電氣控（kòng）製係統進行研究，再對具體改（gǎi）造後的係統（tǒng）進行分析，確（què）保 PLC控製器的（de）合理運用，並（bìng）保證立式機（jī）床的控製水（shuǐ）平，降低安全隱患和質（zhì）量隱患，最後，再對相（xiàng）應的設計內容進行闡述，確保改造後（hòu），機床能夠處於較好的工作狀態，滿足工件加工的基本需求。

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