用可编程控制器对机床线路的电气优化

罗音腾

（大连市普兰店区职业教育中心，辽宁大连 116000）

0 引言

工业技术不断发展和进步，机电一体化成为机械设备主要的发展方向。可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是保障机电一体化设备顺利运行的基础，要确保机电一体化机械生产运行质量，就必须从PLC 技术出发，提升机电设备自动化控制水平，促进企业的自动化生产效率。加工制造产业是工业领域当中重要组成部分，很多特殊要求、工艺复杂的零部件需求量日间增大，这种零部件是通过多道工序、多工位共同加工来完成的。很多工件的精度要求较高，相比一台单一工序的机床来说，机电一体化机床的生产效率更高，可以结合工件产品的需求，科学合理配置资源，减少加工时间、降低不必要的人力、物力、财力、资源耗费。PLC 技术是保障电气一体化机床高效运行的技术手段，结合机床的实际需求，将传统单一机床开展线路优化与重组，通过合理调试来提高机床运行效率。针对PLC 对机床线路的电气化优化方法进行详细分析。

1 机床与电气控制系统内含概述

机床是加工制造产业生产的基础设备，机床按功能可分为“铣床、钻床、车床”等。可以通过机床变速机构来改变机床主运动速度；通过机床支撑部件来负责支撑、安装其他工件、部件；利用机床执行机构，来完成旋转运动、直线运动等驱动装置[1]。一般情况下，在机床可承受的切削力和重量之下，机床可以实现对工件的加工、处理工作。

电气控制系统是在PLC 技术支撑下，由控制电路、主电路、辅助电路共同构建出控制系统。PLC 可以有效针对电气控制系统的各项参数进行测量、调节、控制、监控，结合机床工作的实际要求，对机床各项操作参数进行设计。在PLC 程序编制之下，控制任务电路可以实现电能交换[2]。控制电路和主电路都是结合机床加工零件开展设计的，并且在控制电路的基础上，对机床当中每个电动机的速度、制动、启动环节开展控制，以便于确保机床生产质量。

2 PLC 应用优势

PLC 在实际运用的过程中具备很大优势，主要的优势展体现在以下3 点。①重量轻、体积小。PLC 的重量一般＜150 g，并且尺寸也小，一般＜100 mm。在实际运用过程中，耗费的功率相对较低[3]。一般超小型PLC 容易安装在机械设备当中，为实现机电一体化打下良好基础保障；②运用范围较为广泛。在机械自动化进程日渐发展的当下，PLC 运用的领域也不断扩大。PLC 除了基础逻辑处理能力之外，还能够用于类似机床等诸多机械当中，PLC 在机械数控领域运用相对较多。近年来PLC 已经普遍运用到温度控制、CNC 以及位置控制等诸多领域当中[4]；③PLC 抗干扰能力较强。在PLC 大规模运用的当下，PLC 已经呈现出规模化、现代化发展趋势，PLC 技术也日渐完善。在大数据时代的当下，现代化集成电路技术，体现在生产与内部电路等各个层面。在PLC 设计与生产的过程中，纷纷使用新型抗干扰技术，强化PLC 使用的可靠性。与此同时，PLC 还具备自动检测硬件故障的功能，若在硬件运行的过程中出现故障，PLC 便可以第一时间检测到故障，并且将外围器件故障诊断程序编入到该软件当中，强化电气化系统的自我保护效率。

3 PLC 在电气化机床线路中运用的一般步骤

PLC 在电气化机床线路当中运用时，一般会按照以下5 个步骤开展设计：①结合机床加工生产的实际要求，明确机床加工生产流程，并且弄清楚设备的继电器与控制原理；②结合电气化机床的实际情况，来确定机床电器元件。根据机床电气化现场信号、控制命令、作用等诸多条件，确定现场输入信号和输出信号，并且将其科学合理的分配到可编程控制器当中[5]；③在开展明确设置之前，需要结合机床的型号和机床电气化系统形式，把控输入、输出形式和点数，科学合理的设置PLC 型号；④明确PLC 编制流程，结合PLC 的梯形图形式，合理写出指令程序等内容，确保PLC 编制流程的科学性、稳定性；⑤在上述环节确定完毕之后，便可以将电气化机床的程序，输入到计算机与PLC 当中，并进行接线调试工作。

传统继电器控制下的老设备数量多，很多机床设备都无法满足工件加工生产需求[6]。为了实现机床设备创新、实现技术改造，便可以将PLC、变频器、触摸屏等技术形式，有效替换老设备当中的控制手段。在案例当中，使用PLC 对机床线路的电气化系统进行科学合理优化，提升机床的性能和劳动生产效率。

4 PLC 对机床电气化改造实例

车间的设备为Z3040 摇臂钻床，在实际优化改造的过程中，使用PLC 对Z3040 摇臂钻床电气化改造。

4.1 电路设计

在开展电路设计的过程中，结合Z3040 摇臂钻床的生产要求、实际运用流程等相关内容，按照以下4 步确定电机的控制要求。①结合M1 电机的要求，进行单方向旋转、过载保护设计[7]；②结合M2 电机的要求，开展全压正反转控制，并且进行点动控制设计；③结合M3 电机的要求，开展全压正反控制，并开展长期过载保护设计；④结合M4 电机的实际情况来看，因为M4 电机容量相对较小，所以开展SA 控制，实施单方向运转设计。

4.2 确定I/O 点数

确定I/O 点数是PLC 对机床线路的电气化优化的重要环节。在确定I/O 点数时，详细找出可编程控制器输入信号、输出信号。输出信号为9 个，输入信号为13 个。在确定I/O 点数时，应该考虑到发展的需求，并且留有一定的余量。结合I/O 点数端子分配表来看，案例选择的是FX2-32MR 可编程控制器。将输入、输出信号科学合理的进行分配。

4.3 绘制I/O 端子接线图

在明确I/O 点数之后，结合I/O 点数端子分配结果、机床工作实际需求，绘制出端子接线图。在端子接线图当中，热继电器和保护信号作为常闭点输入，主令电器的常闭触点可以改为常开触点进行输入，确保编程简单、便捷、有逻辑[8]。在此基础上，还应该结合继电控制系统的工作原理和工作情况，结合PLC 的特点和使用规律，绘制出可编程控制器梯形图程序，确保PLC 在电气化机床当中的运用效率。

5 PLC 对机床线路的电气优化注意事项

在开展PLC 对机床线路的电气优化的过程中，要注意以下2 点内容，保障改造优化实际质量：①在选择PLC 设备机型时，要留有一定的余量，为日后电气化机床的修改、工艺变更等工作打下基础，确保日后的可持续优化；②为了保障各个环节的使用安全，各个热继电器常闭触点不作为PLC 输入端。热继电器常闭触点可以直接与输出端连接，以便于对负载电路起到良好保护作用。

6 结束语

在制造业不断发展和进步的当下，加工制造产业也呈现出技术化、信息化、智能化发展趋势。PLC 作为一种具备科学性、高效性的技术手段，可以有效对生产力落后的机床设备进行改造。在日后，PLC 对机床电气化改造仍旧是PLC 技术发展的主要趋势之一。在实际开展PLC 电气化机床改造的过程中，必须要结合传统机床的实际情况，通过自我诊断、自我测试的形式，针对机床的性能、可靠性进行测试，明确传统机床的落后问题。结合机床生产加工要求、编程控制器功能，在PLC 技术的正确处理之下，全面提升机床设备的使用效率。