PLC 对立式车床电气控制系统的改造研究
2023-8-2 来源：云南工业技师学院 作者：许兴林
摘要: 本文研究 PLC 对立式机床电气控制系统的改造，主要改造是以 PLC 为基础，实现对电气控制系统的改造，确保电气控制系统的功能与可靠性，从而满足实际立式机床应用的需求，积极推动电气控制系统的功能，提升立式机床的功能性与可靠性，满足实际应用的需求，全面提升产品加工的效率和加工的质量，降低失误的发生概率，实现立式机床的可靠运用。
关键词: PLC; 立式机床; 电气控制系统; 改造
PLC 是一种具有较高价值的控制器，在实际的应用中，PLC 具有可编程的能力，能够根据实际需求，实现对程序的编制，进而满足实际应用的需求，有效提升控制水平。立式机床是机械加工生产中常用的机床类型，它的合理利用，能够有效提升加工的效率，为了提高立式机床的应用质量，可以将 PLC 应用到立式机床的电气控制系统，进而提高电气控制质量，促进加工质量提升。基于此，本文对PLC 对立式机床电气控制系统的改造进行研究，简单分析PLC，并在此基础上，对立式机床电气控制系统进行简单理解，最后对 PLC 立式机床电气控制系统的改造进行阐述，旨在提升电气控制系统的功能性与可靠性，满足实际工作的基本需求。全面提升立式机床的服务质量，确保工件加
工的质量和精确度。
1、PLC 及立式机床电气控制系统的研究
立式机床电气控制系统的相关概述。PLC 作为一种数字式的电子装置，在实际的应用中具有极高的应用价值，使用它可以实现可编程程序的存储和命令的存储，所以，将它作为基础，能够实现逻辑、顺序、计时和计数、算术运算等功能，都能满足实际工作的基本需求，有效提升控制质量，确保控制效果。
立式机床在实际的应用中，具有较高的应用价值，为了保证立式机床具有较高的实用性，就要做好对立式机床电气控制系统的设计，并且还要保证电气控制系统的功能与可靠，从而满足工件加工的需求。但是，在实际电气系控制系统建设中，由于相应零件设备的影响，会给立式机床带来影响，无法满足立式机床的应用需求。所以，实际的加工中，为了实现对螺丝、螺母的制作，则选择立式机床进行加工，为了保证加工的质量，则要对其关键技术进行研究，全面提升加工的质量与加工的效率。另外，立式机床的电气控制系统有助于立式机床的合理运用，能保证立式机床的服务能力，确保立式机床的功能与可靠，满足实际建设的基本需求。但是，立式机床的电气控制系统在实际的运用中也有一些缺点，为了保证立式机床的服务能力，就需要结合实际工作的相关需求，合理地对立式机床的电气控制系统进行改造，并且尝试将 PLC 引入其中，有效提升控制系统的功能与可靠。
2、PLC 对立式机床电气控制系统的改造
为了确保立式机床能够满足实际应用的需求，就要对立式机床的电气控制系统进行改造，发挥电气控制系统的功能，积极提升 PLC 的服务能力，满足实际应用的基本需求。所以，本文对基于 PLC 的立式机床电气控制系统的改造进行研究，全面提升电气控制系统的功能性与控制性，满足实际应用的基本需求。
2．1 改造思路
为了保证立式机床的功能性与可靠性，就要对立式机床进行相应的改造，实际的改造中，需要保持机床的操作方式不发生变化，还要使机床的源地开关、按钮、变压器和交流接触器、热继电器等仍旧能够提供服务，而且控制作用也保持不变，满足实际相关工作的基本需求。所以，在改造中，需要对原有的电气控制系统进行优化，将原本电气控制的线路变为以 PLC 为基础控制的线路。另外，为了满足 PLC 控制的要求，还要对 I/O 的地址分配表进行合计，确保分配表符合工程的基本需求，确保电气控制的效果。另外，由于线路中的电磁体和电磁融合的次数与频率相对较高，所以为了避免隐患的发生，就需要在选择 PLC的型号时，加强对改造的研究，并且，还需要合理地对继电器输出型进行选择，本文选择 AFP12713 型号为主，从而可以满足实际应用的基本需求，全面提升电气控制系统的改造水平，并满足实际工作的基本需求，满足电气控制的相应要求，提高立式机床的功能性和服务性。
2．2 系统硬件的组成
为了满足实际工作的需求，需要以 PLC 为基础，实现对电气控制系统的改造，从而得到系统选择具有较强抗干扰能力、较强可靠性的 F-40MＲ 可编程控制器，在 PLC 选择完成后，还要对按钮开关、行程开关、接触阀、电磁阀等进行准备，并且，保证这些设备和构建都能处于较好的工作状态。F-40MＲ 共有 24 个输入点，16 个输出点，同时，输入信号是来自按钮、形成开关、压力继电器、控制器等开关，另外，实际工作中，输出信号要传送到电磁阀、接触器线圈等执行元器件。至于 I/O 的分配，需要注意 I/O 点的合理分配，并且还要注意电气元件的控制，从而实现对电气控制系统的合理构建，满足系统的基本需求，全面提升系统的功能性与可靠性。本文以 PLC 控制器为基础，实现对系统的构建，具体的系统架构可以参照如下图所示。
系统架构图
通过上述架构图的构建，能够满足实际工作的基本需求，有效满足立式机床的运行需求。
2．3 系统控制程序设计
结合本文立式机床的应用需求，要对立式机床的电气控制系统进行研究，并以此为基础实现对立式机床的控制，确保立式机床在实际工作中能够保持较好的运行状态，降低安全隐患，提升机床运行的可靠性。在实际的改造设计中，首先根据输入信号与执行机构的数量，对输出点、输入点进行管理分配。特别是输出点，要视电压不同分为 DC24V 电磁阀组合和 AC220V 接触器组，并结合工件的加工工艺设计，实现对控制程序的梯形图的设计，再根据梯形图对可编程控制指令，使用编程板 F-20P 输入。
( 1) 输入与输出点的相应控制，确保他们之间能够进行合理的分配，满足实际工作的基本需求，另外，还要加强对输入与输出点分配的效果。具体分配情况，可以用如下表显示。
I/O 的输入与输出的分配情况表
( 2) 控制程序的梯形图。这一图主要是用于显示控制系统的基本情况，使用 PLC 控制器可以实现对立式机床控制系统的优化，满足实际工作的基本需求。另外，在满足上述两个内容的基础上，还要继续满足如下的相应内容。
( 3) 不脱扣试验。试验方法，除了满足作用到试品上的大电流达到规定时间脱扣的需求，还要对试品的短路保护脱扣器进行控制，使之不进行保护动作。同时，在 KT1延时 0．2s 后，将试品与 KM1D 线圈进行串联，当触头开关出现断链的情况时，KM1 会出现断电的问题。切断试验电路后，会有 1 次脱扣试验结果。
( 4) 过电流保护特性试验。在经过脱扣试验之后，还要进行过电流保护试验，这一试验，主要是对控制系统的过电流保护能力进行判断，判断是否符合实际要求。因为过电流保护特性试验的试品试验电流相对较小，所以，在实际的试验中，需要配置一台升流器，从而满足试验的基本需求。值得注意的是，由于过载脱扣试验的通电时间相对较长，为了确保试品能够在有效的时间内，对真实的工作情况进行展示，所以要再配置一套稳流装置，从而满足输出端的控制，确保系统的功能与稳定。除此之外，在试验之前，需要进行预调试的相关工作，并且还要参照相应的试验流程进行相应试验，确保过电流保护特性的试验结果符合实际需求。实际测试中，要结合不脱扣试验的结果，将试品分成两部分，分别为脱扣和不脱扣，下一步，需要对试验条件进行相应的控制，确保试验在适宜的环境中进行，从而满足实际工作的基本需求，提高试验的效果。
最后，试验方法还要以短路特性脱扣试验的关键部分，不同的是 KT1 和 KT2 的延时时间需要结合相应标准进行调整，从而满足实际工作的基本需求。
除此之外，数显式点秒表 P 的显示时间常常是以倒计时的方式存在，为了确保试验效果，在试验开始，就打开数显式秒表，同时开始计数。另外，P 的读数为过载延时的总时间，随着试验的进行 P 上的读数逐渐递减，最后数值将要变成为 0。
3、应用 PLC 改造立式机床电气控制系统的相关设计
为了满足立式机床电气控制系统的改造，需要合理地对 PLC 控制器进行利用，并且还要以此为基础，实现对PLC 控制器的利用，进而全面提升立式机床的功能性和可靠性。
3．1 系统工作方式的设计
为了满足实际改造的需求，需要对系统的工作方式进行设计，确保设计后，能够符合实际工作的需求，有效提升工作效率，促使工作水平得到合理提升。另外，工作方式的设计中，要以系统的功能模块为基础，并且对操作功能和程序进行设计，确保满足系统需求，还可以对控制器的操作功能进行利用，并使用 PLC 实现数据指令的执行和实现，最终满足工作流程的精准控制。
3．2 系统编程方案的设计
为了满足系统的需求，确保改造后的电气控制系统能够稳定运行，就要对编程方案进行优化设计。首先要确认编程语言，并且还要以简单易懂的原则为基础实现对程序的设计，如电气控制系统的编程中，使用与计算机系统语言相通用的指令语句表，确保便于记忆，从而满足程序应用的基本需求。
3．3 硬件系统进行设计
硬件是满足立式机床稳定运行的基础，合理地对刀具进行选择，确保刀具能够处于较好的工作状态，另外，还要对刀具的工作状态检测，避免刀具损伤或破坏，影响机床加工。
3．4 运行参数设计
运行参数是系统的重要组成部分，为满足 PLC 控制器的合理运行，需要对电气控制的运行参数进行控制，并结合系统中的软硬件，并以 PLC 控制为基础，促使程序正常，通过 PLC 接收到机床的控制信号，并编入系统中，同时还要做好编号列表，从而实现对机床的合理控制。
3．5 信息输出类型匹配的设计
应用 PLC 对机床电气控制系统进行改造，实际的信息输出中，机床电气控制系统的外围设备应与 PLC 相互匹配，反之相对于机床，电气控制系统的改造将不能正常进行。所以要与两者信息输出类型相匹配，确保输出负数、电流、频率等多个环节进行设计，如此，就能保证 PLC 本身处于较好的工作状态，在输出中，需要合理地对 PLC 进行选择，并消除机床运行的不稳定性，满足机床运行的基本需求。
最后还要对控制系统进行相应设计，确保控制系统手动部分可以被去除，进而满足自动化的基本需求，全面提升加工的质量，满足实际工作的基本需求。
结语
本文结合实际情况，先对 PLC 及立式机床电气控制系统进行研究，再对具体改造后的系统进行分析，确保 PLC控制器的合理运用，并保证立式机床的控制水平，降低安全隐患和质量隐患，最后，再对相应的设计内容进行阐述，确保改造后，机床能够处于较好的工作状态，满足工件加工的基本需求。
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