我國(guó)大多數(shù)機(jī)床主電路采用的是繼電器控制，近10 年來，隨著PLC 價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC 進(jìn)行控制。采用PLC 控制替換傳統(tǒng)繼電器控制，可以提高機(jī)床設(shè)備的技術(shù)水平與性能，使機(jī)床設(shè)備獲得技術(shù)升級(jí)，相同I/O 點(diǎn)數(shù)的控制系統(tǒng)，用PLC 控制比用傳統(tǒng)的繼電器控制，其成本要低大約40%左右。PLC 沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比繼電器要低很多。一個(gè)PLC 的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O 點(diǎn)(最多可達(dá)8000 多個(gè)I/O)。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC 較為合適。PLC 在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。通過對(duì)YX-C46 中間驅(qū)動(dòng)雙頭車床的數(shù)控化改造，提出基于PLC 控制的雙頭車床主電路設(shè)計(jì)新思路。

　　PLC 將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息處理兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制設(shè)備，并已躍居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱(PLC、機(jī)器人和CAD/CAM)的首位。PLC 有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良容易出現(xiàn)故障，PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10～1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少;繼電器控制系統(tǒng)的控制電路要使用大量的控制電器，需要通過人工布線、焊接、組裝來完成電路的連接，如果工藝要求稍有改變，控制電路必須隨之做相應(yīng)的變動(dòng)，耗時(shí)且費(fèi)力。

　　PLC 是利用存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)各種控制功能的，當(dāng)控制功能改變時(shí)只需修改程序即可，PLC 外部接線極少，甚至可不必改動(dòng);PLC 的用戶程序大部分可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，用模擬實(shí)驗(yàn)開關(guān)代替輸入信號(hào)，其輸出狀態(tài)可通過PLC 上的發(fā)光二極管指示得知，模擬調(diào)試好后再將PLC 控制系統(tǒng)安裝到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，既安全，又快速方便;PLC 有完善的診斷和顯示功能，即當(dāng)PLC 或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC 上的發(fā)光二極管或在線編程器上提供的信息，迅速地查明原因，如果是PLC 本身的故障，可以用更換模塊的方法迅速排除，維修方便;PLC 體積小，容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，而且它具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的控制。

　　YX-C46 是一臺(tái)數(shù)控雙頭車床，數(shù)控化改造時(shí)，我們采用兩個(gè)數(shù)控系統(tǒng)同時(shí)控制兩個(gè)刀架進(jìn)行四個(gè)進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)，電控系統(tǒng)組成如圖1 所示。強(qiáng)電控制電路包括電源的生成、控制電路及各類執(zhí)行電器(繼電器、接觸器)。機(jī)床電器部分包括所有電動(dòng)機(jī)、電磁閥、制動(dòng)器、各種開關(guān)等，它們是實(shí)現(xiàn)機(jī)床各種動(dòng)作的“執(zhí)行者”和機(jī)床各種現(xiàn)實(shí)狀態(tài)的“報(bào)告員”。

1 設(shè)計(jì)步驟

　　1.1 分析YX-C46 主電路

　　數(shù)控機(jī)床主電路的主要作用，是實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和對(duì)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。設(shè)計(jì)主電路時(shí)，首先根據(jù)伺服電動(dòng)機(jī)、輔助機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)和電磁閥等執(zhí)行電器的控制要求，分析它們的控制內(nèi)容(包括啟動(dòng)、方向控制、調(diào)速和制動(dòng))。YX-C46 是雙頭車床，和普通數(shù)控車床不同，需要控制兩個(gè)刀架運(yùn)動(dòng)，在主電路中要包括七個(gè)電機(jī)：主軸電機(jī)一臺(tái)，尾座電機(jī)一臺(tái)，液壓電機(jī)一臺(tái)，刀架電機(jī)兩臺(tái)，冷卻泵電機(jī)兩臺(tái)，保證在冷卻管能冷卻，雙車床有兩個(gè)回轉(zhuǎn)刀架，冷卻泵電機(jī)也要有兩個(gè)。三副變壓器，其中伺服變壓器兩副、控制變壓器一副(其副邊電壓分別為220 V、24 V、28 V)。

　　圖2 是改造后的YX-C46 主電路圖。主繼電器KM2 控制主軸電機(jī)正轉(zhuǎn);繼電器KM5、KM6 分別控制尾架電機(jī)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)尾架的前進(jìn)和后退;繼電器KM7 控制液壓電機(jī)，保證在潤(rùn)滑油不夠時(shí)液壓管啟動(dòng);繼電器KM8、KM9 控制刀架電機(jī)1 的正、反轉(zhuǎn)，繼電器KM10、KM11 控制刀架電機(jī)2 的正、反轉(zhuǎn);兩臺(tái)冷卻泵電機(jī)由繼電器KM12 控制。三相交流電源通過轉(zhuǎn)換開關(guān)QS 引入，電機(jī)由接觸器控制啟動(dòng)，熱繼電器為電機(jī)的過載保護(hù)。

1.2 列出PLC 輸出、輸入I/O 分配表

　　PLC 輸出、輸入I/O 分配表如表1～表3 所示。

　　1.3 畫出PLC 控制電路接線圖

　　PLC 控制電路接線圖如圖3 所示。

　　1.4 畫出PLC 梯形圖，并編制程序

　　PLC 梯形圖如圖4 所示。

編程如下：

　　LD X0005

　　ANI X0013

　　AND X0014

　　AND X0005

　　ANI X0009

　　AND X0001

　　AND X0002

　　OUT TO Y0000

　　LD M2000

　　MPS

　　AND X0011

　　OUT TO Y0001

　　OUT TO Y0002

　　MPO

　　ANI X0011

　　AND X0010

　　OUT TO Y0001

　　MPP

　　ANI X0011

　　AND X0012

　　OUT TO Y002

　　LD M0001

　　OUT TO

　　END

　　ANI M0008

　　ANI M0009

　　MPS

　　ANI X0023

　　AND X0018

　　OR Y0003

　　ANI Y0004

　　OUT TO Y0003

　　MPO

　　ANI X0024

　　AND X0019

　　OR Y0004

　　ANI Y0003

　　OUT TO Y0004

　　LD X0016

　　MPS

　　AND M2011

　　OR Y0006

　　ANI Y0007

　　OUT TO Y0006

　　MRO

　　AND M2012

　　OR Y0007

　　ANI Y0006

　　OUT TO Y0007

　　LD X0007

　　MPS

　　AND M2013

　　OR Y0008

　　ANI Y0009

　　OUT TO Y0008

　　MRO

　　AND M2014

　　0R Y0009

　　ANT Y0008

　　OUT TO Y0009

　　LD X0008

　　AND M0006

　　OUT TO Y0011

　　END

2 結(jié)語

　　中國(guó)是一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械制造大國(guó)，目前一些建廠歷史悠久的機(jī)械制造廠大量使用著役齡較長(zhǎng)的機(jī)床，設(shè)備水平落后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代復(fù)雜零件的加工要求。因此，對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造設(shè)備進(jìn)行改造，解決機(jī)械制造業(yè)中的歷史遺留問題，用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行改造和提升，是我國(guó)機(jī)械制造業(yè)亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。本文通過對(duì)YX-C46-SK 中間驅(qū)動(dòng)雙頭車床的數(shù)控化改造，提出基于PLC 控制的雙頭車床主電路設(shè)計(jì)，希望探索一種可行的、有推廣價(jià)值的設(shè)備改造方法。