旋转刀盘的PLC控制系统设计

    吕珊珊

    摘要：车床加工中的刀盘系统是机械加工中至关重要的一部分。其控制系统是一个以PLC为核心控制器、刀片、异步电动机、电磁制动器等为外围设备所构成的PLC单机控制系统。本设计所使用的PLC为FX系列可编程控制器，通过模拟安装调试检测本设计系统的运行状态。

    关键词：PLC；刀盘；机床

    1系统功能简介

    机械加工的重要组成部分就是车床加工，其有两种主要形式：一种是车削刀具固定，工件旋转并加工成不成形的工件；另一种是工件是固定的，通过车刀（刀架）的水平和垂直运动对高速旋转运动的工件进行精密加工。数控车床加工通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统等辅助系统组成。

    本设计中的旋转刀盘由六种刀具组成。六种工具的选择按钮由按钮SBl-SB6表示，由接近开关构成的到位行程开关则是由ST1-ST6表示。设计过程如下：在初始状态下，PLC显示出的当前刀号。当你按下任一按钮中的SB1-SB6，PLC记录了这个刀号，然后按照请求刀号最近的方向移动远离旋转刀盘。当旋转刀头旋转到所需刀具的位置时，指示灯打开，机械手开始更换刀，同时显示刀号。5S的换刀结束后。换刀过程中，另一其他请求信号无效。换刀结束后，记录当前刀号，等待下次换刀请求。

    2FX系列PLC功能指令简介

    如果控制系统较为复杂或有特殊功能处理要求，用基本逻辑指令编写的程序可能很长时间或者无法实现，本设计控制系统的编制用基本指令编写其PLC控制程序就不容易实现，如果使用PLC提供的功能指令就很容易实现。不同系列、不同型号的PLC具有不同数量和不同格式的功能指令，但是其功能大同小异。本设计以三菱公司FX系列小型PLC为控制系统。

    功能指令主要用于数据的运算、转换及其他控制功能。许多功能指令有强大的功能，往往一条指令就可以实现几十条基本指令才能实现的功能，还有许多功能指令具有基本指令难以实现的功能。实际上，功能指令是许多功能不同的子程序。FX系列的功能指令较多，为了便于更好地应用和记忆，根据其功能，可分为以下大类：过程控制、传送与比较、算数与逻辑运算、循环与移位、数据处理、高速处理、方便指令、外围设备I/O、外围设备通信、浮点数功能指令。目前，FX系列PLC的功能指令已有128条。随着应用领域的扩展及制造技术的提高，功能指令的数量还将不断的增加，功能也将不断的增强。本设计编程中所涉及的功能指令主要有传送与比较大类、算数与逻辑运算大类和码译码显示大类。

    3控制电路设计

    3.1明确输入、输出设备

    根据控制要求分析，系统有14个输入设备：1个启动按钮、1个停止按钮、6个换刀请求按钮和6个到位开关。由此确定，PLC需要14个输入电。

    旋转刀盘顺时针旋转和逆时针旋转是通过电动机的正反转驱动实现，需要2个接触器进行切换，需要1个到位指示灯和1个换刀指示灯，七段数码显示。由此确定，系统需要11个PLC输出点进行驱动。

    3.2旋转刀盘控制电路

    本设计控制对象旋转刀盘是由异步电动机通过传动机构驱动的，其顺、逆时针旋转实际上就是电动机的正反转控制电路。

    4控制系统模拟安装调试

    4.1配线安装

    检查部件。根据设计组件的需要完全配置器件，并检查组件的规格是否符合要求，质量好。根据接线图固定元件、布线原理和工艺要求安装配线。

    4.2自检

    检查布线。对照接线图检查是否有掉线、错线，线号是否漏掉、错编，接线是否牢固等。使用万用表检测电路。在电源插头未插接的情况下，使用万用表检查主电路和控制电路，如果电阻值与正确结果不符，应根据电路图检查是否有错线、掉线、错位和短路等。

    4.3输出梯形图

    连接PC/PPI电缆必须要在电源关闭状态下进行。打开PLC的前盖，为了让PLC处于停止状态，将开关的操作方式转到停止位置，然后再进行编程。运行装有编程器的计算机上的编程软件。为了创建一个新项目选择菜单命令“工程”一“创建新工程”；或选择菜单命令“工程”一“打开工程”，打开现有的项目；或选择菜单命令“工程”一“另存工程为”，修改工程项目名称。选择菜单命令“工程”一“更改PLC类型”，复位PLC型号。选择菜单命令“在线”一“传送设置”，设置通信参数。将梯形图输入计算机。

    4.4通电调试

    闭合开关QF，给PLC通电。选择菜单命令“在线”一“PLC写入”，下载程序文件到PLC中。调整PLC为RUN工作状态。按下启动按钮SB，然后按任一换刀请求按钮，再按对应的到位开关，按照控制要求，逐步调试，观察系统的運行情况是否符合控制系统。如果出现故障，应在电路检修完毕并且梯形图修改完毕后应重新调试，直到系统能够正常工作。