PLC 對立式車床電氣控制系統的改造研究
2023-8-2 來源：云南工業技師學院 作者：許興林
摘要: 本文研究 PLC 對立式機床電氣控制系統的改造，主要改造是以 PLC 為基礎，實現對電氣控制系統的改造，確保電氣控制系統的功能與可靠性，從而滿足實際立式機床應用的需求，積極推動電氣控制系統的功能，提升立式機床的功能性與可靠性，滿足實際應用的需求，全面提升產品加工的效率和加工的質量，降低失誤的發生概率，實現立式機床的可靠運用。
關鍵詞: PLC; 立式機床; 電氣控制系統; 改造
PLC 是一種具有較高價值的控制器，在實際的應用中，PLC 具有可編程的能力，能夠根據實際需求，實現對程序的編制，進而滿足實際應用的需求，有效提升控制水平。立式機床是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率，為了提高立式機床的應用質量，可以將 PLC 應用到立式機床的電氣控制系統，進而提高電氣控制質量，促進加工質量提升。基于此，本文對PLC 對立式機床電氣控制系統的改造進行研究，簡單分析PLC，并在此基礎上，對立式機床電氣控制系統進行簡單理解，最后對 PLC 立式機床電氣控制系統的改造進行闡述，旨在提升電氣控制系統的功能性與可靠性，滿足實際工作的基本需求。全面提升立式機床的服務質量，確保工件加
工的質量和精確度。
1、PLC 及立式機床電氣控制系統的研究
立式機床電氣控制系統的相關概述。PLC 作為一種數字式的電子裝置，在實際的應用中具有極高的應用價值，使用它可以實現可編程程序的存儲和命令的存儲，所以，將它作為基礎，能夠實現邏輯、順序、計時和計數、算術運算等功能，都能滿足實際工作的基本需求，有效提升控制質量，確保控制效果。
立式機床在實際的應用中，具有較高的應用價值，為了保證立式機床具有較高的實用性，就要做好對立式機床電氣控制系統的設計，并且還要保證電氣控制系統的功能與可靠，從而滿足工件加工的需求。但是，在實際電氣系控制系統建設中，由于相應零件設備的影響，會給立式機床帶來影響，無法滿足立式機床的應用需求。所以，實際的加工中，為了實現對螺絲、螺母的制作，則選擇立式機床進行加工，為了保證加工的質量，則要對其關鍵技術進行研究，全面提升加工的質量與加工的效率。另外，立式機床的電氣控制系統有助于立式機床的合理運用，能保證立式機床的服務能力，確保立式機床的功能與可靠，滿足實際建設的基本需求。但是，立式機床的電氣控制系統在實際的運用中也有一些缺點，為了保證立式機床的服務能力，就需要結合實際工作的相關需求，合理地對立式機床的電氣控制系統進行改造，并且嘗試將 PLC 引入其中，有效提升控制系統的功能與可靠。
2、PLC 對立式機床電氣控制系統的改造
為了確保立式機床能夠滿足實際應用的需求，就要對立式機床的電氣控制系統進行改造，發揮電氣控制系統的功能，積極提升 PLC 的服務能力，滿足實際應用的基本需求。所以，本文對基于 PLC 的立式機床電氣控制系統的改造進行研究，全面提升電氣控制系統的功能性與控制性，滿足實際應用的基本需求。
2．1 改造思路
為了保證立式機床的功能性與可靠性，就要對立式機床進行相應的改造，實際的改造中，需要保持機床的操作方式不發生變化，還要使機床的源地開關、按鈕、變壓器和交流接觸器、熱繼電器等仍舊能夠提供服務，而且控制作用也保持不變，滿足實際相關工作的基本需求。所以，在改造中，需要對原有的電氣控制系統進行優化，將原本電氣控制的線路變為以 PLC 為基礎控制的線路。另外，為了滿足 PLC 控制的要求，還要對 I/O 的地址分配表進行合計，確保分配表符合工程的基本需求，確保電氣控制的效果。另外，由于線路中的電磁體和電磁融合的次數與頻率相對較高，所以為了避免隱患的發生，就需要在選擇 PLC的型號時，加強對改造的研究，并且，還需要合理地對繼電器輸出型進行選擇，本文選擇 AFP12713 型號為主，從而可以滿足實際應用的基本需求，全面提升電氣控制系統的改造水平，并滿足實際工作的基本需求，滿足電氣控制的相應要求，提高立式機床的功能性和服務性。
2．2 系統硬件的組成
為了滿足實際工作的需求，需要以 PLC 為基礎，實現對電氣控制系統的改造，從而得到系統選擇具有較強抗干擾能力、較強可靠性的 F-40MＲ 可編程控制器，在 PLC 選擇完成后，還要對按鈕開關、行程開關、接觸閥、電磁閥等進行準備，并且，保證這些設備和構建都能處于較好的工作狀態。F-40MＲ 共有 24 個輸入點，16 個輸出點，同時，輸入信號是來自按鈕、形成開關、壓力繼電器、控制器等開關，另外，實際工作中，輸出信號要傳送到電磁閥、接觸器線圈等執行元器件。至于 I/O 的分配，需要注意 I/O 點的合理分配，并且還要注意電氣元件的控制，從而實現對電氣控制系統的合理構建，滿足系統的基本需求，全面提升系統的功能性與可靠性。本文以 PLC 控制器為基礎，實現對系統的構建，具體的系統架構可以參照如下圖所示。
系統架構圖
通過上述架構圖的構建，能夠滿足實際工作的基本需求，有效滿足立式機床的運行需求。
2．3 系統控制程序設計
結合本文立式機床的應用需求，要對立式機床的電氣控制系統進行研究，并以此為基礎實現對立式機床的控制，確保立式機床在實際工作中能夠保持較好的運行狀態，降低安全隱患，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機構的數量，對輸出點、輸入點進行管理分配。特別是輸出點，要視電壓不同分為 DC24V 電磁閥組合和 AC220V 接觸器組，并結合工件的加工工藝設計，實現對控制程序的梯形圖的設計，再根據梯形圖對可編程控制指令，使用編程板 F-20P 輸入。
( 1) 輸入與輸出點的相應控制，確保他們之間能夠進行合理的分配，滿足實際工作的基本需求，另外，還要加強對輸入與輸出點分配的效果。具體分配情況，可以用如下表顯示。
I/O 的輸入與輸出的分配情況表
( 2) 控制程序的梯形圖。這一圖主要是用于顯示控制系統的基本情況，使用 PLC 控制器可以實現對立式機床控制系統的優化，滿足實際工作的基本需求。另外，在滿足上述兩個內容的基礎上，還要繼續滿足如下的相應內容。
( 3) 不脫扣試驗。試驗方法，除了滿足作用到試品上的大電流達到規定時間脫扣的需求，還要對試品的短路保護脫扣器進行控制，使之不進行保護動作。同時，在 KT1延時 0．2s 后，將試品與 KM1D 線圈進行串聯，當觸頭開關出現斷鏈的情況時，KM1 會出現斷電的問題。切斷試驗電路后，會有 1 次脫扣試驗結果。
( 4) 過電流保護特性試驗。在經過脫扣試驗之后，還要進行過電流保護試驗，這一試驗，主要是對控制系統的過電流保護能力進行判斷，判斷是否符合實際要求。因為過電流保護特性試驗的試品試驗電流相對較小，所以，在實際的試驗中，需要配置一臺升流器，從而滿足試驗的基本需求。值得注意的是，由于過載脫扣試驗的通電時間相對較長，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，從而滿足輸出端的控制，確保系統的功能與穩定。除此之外，在試驗之前，需要進行預調試的相關工作，并且還要參照相應的試驗流程進行相應試驗，確保過電流保護特性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，將試品分成兩部分，分別為脫扣和不脫扣，下一步，需要對試驗條件進行相應的控制，確保試驗在適宜的環境中進行，從而滿足實際工作的基本需求，提高試驗的效果。
最后，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。
除此之外，數顯式點秒表 P 的顯示時間常常是以倒計時的方式存在，為了確保試驗效果，在試驗開始，就打開數顯式秒表，同時開始計數。另外，P 的讀數為過載延時的總時間，隨著試驗的進行 P 上的讀數逐漸遞減，最后數值將要變成為 0。
3、應用 PLC 改造立式機床電氣控制系統的相關設計
為了滿足立式機床電氣控制系統的改造，需要合理地對 PLC 控制器進行利用，并且還要以此為基礎，實現對PLC 控制器的利用，進而全面提升立式機床的功能性和可靠性。
3．1 系統工作方式的設計
為了滿足實際改造的需求，需要對系統的工作方式進行設計，確保設計后，能夠符合實際工作的需求，有效提升工作效率，促使工作水平得到合理提升。另外，工作方式的設計中，要以系統的功能模塊為基礎，并且對操作功能和程序進行設計，確保滿足系統需求，還可以對控制器的操作功能進行利用，并使用 PLC 實現數據指令的執行和實現，最終滿足工作流程的精準控制。
3．2 系統編程方案的設計
為了滿足系統的需求，確保改造后的電氣控制系統能夠穩定運行，就要對編程方案進行優化設計。首先要確認編程語言，并且還要以簡單易懂的原則為基礎實現對程序的設計，如電氣控制系統的編程中，使用與計算機系統語言相通用的指令語句表，確保便于記憶，從而滿足程序應用的基本需求。
3．3 硬件系統進行設計
硬件是滿足立式機床穩定運行的基礎，合理地對刀具進行選擇，確保刀具能夠處于較好的工作狀態，另外，還要對刀具的工作狀態檢測，避免刀具損傷或破壞，影響機床加工。
3．4 運行參數設計
運行參數是系統的重要組成部分，為滿足 PLC 控制器的合理運行，需要對電氣控制的運行參數進行控制，并結合系統中的軟硬件，并以 PLC 控制為基礎，促使程序正常，通過 PLC 接收到機床的控制信號，并編入系統中，同時還要做好編號列表，從而實現對機床的合理控制。
3．5 信息輸出類型匹配的設計
應用 PLC 對機床電氣控制系統進行改造，實際的信息輸出中，機床電氣控制系統的外圍設備應與 PLC 相互匹配，反之相對于機床，電氣控制系統的改造將不能正常進行。所以要與兩者信息輸出類型相匹配，確保輸出負數、電流、頻率等多個環節進行設計，如此，就能保證 PLC 本身處于較好的工作狀態，在輸出中，需要合理地對 PLC 進行選擇，并消除機床運行的不穩定性，滿足機床運行的基本需求。
最后還要對控制系統進行相應設計，確保控制系統手動部分可以被去除，進而滿足自動化的基本需求，全面提升加工的質量，滿足實際工作的基本需求。
結語
本文結合實際情況，先對 PLC 及立式機床電氣控制系統進行研究，再對具體改造后的系統進行分析，確保 PLC控制器的合理運用，并保證立式機床的控制水平，降低安全隱患和質量隱患，最后，再對相應的設計內容進行闡述，確保改造后，機床能夠處于較好的工作狀態，滿足工件加工的基本需求。
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