數(shù)控車床中電動刀架的PLC編程設計

黃俊杰

（中山市建斌中等職業(yè)技術學校，廣東 中山 528415）

在編寫PLC程序前，應就刀架控制程序及下一工作的執(zhí)行情況進行詳細分析，然后確定整個流程的執(zhí)行時間，根據(jù)各個工序的需求進行進一步細化。為了避免刀架更換故障對整個數(shù)控車床運行造成不利影響，可設置適當抗干擾措施，全面分析整個電動刀架工作過程的動作流程，嚴格控制突發(fā)故障的出現(xiàn)，為數(shù)控車床的順利運行提供保障。

1 PLC軟件工作原理

PLC軟件主要分為手動方式、反轉(zhuǎn)同理兩個方面。其中，反轉(zhuǎn)同理主要是當閉合34時，會出現(xiàn)常開自鎖情況，然后由中間繼電器與36進行連接促使刀架反轉(zhuǎn)與編碼T一致。同時，由工位檢測信號進行檢測，確定刀架旋轉(zhuǎn)位置的正確，與經(jīng)過相關工位位置信號檢測控制對刀架位置進行進一步確認，最后利用輔助繼電器進行刀架停轉(zhuǎn)措施。主要工作結構如圖1所示。

手動方式主要是隨著手動換刀將單位輸出電流進行變換，然后促使M1.1閉合自鎖的同時控制繼電器接通，然后在刀架轉(zhuǎn)動到相關位置時松開按鍵，刀架位置的檢測主要由相關工位的檢測信號進行，同時，控制輔助繼電器進行刀架停轉(zhuǎn)措施。

2 PLC軟件設計

2.1 刀位信號處理

數(shù)控車床電動刀架PLC編程過程中，對刀位信號的有效處理是工作正常開展的基礎。針對刀位處理的PLC編程如圖2所示。

在讀取刀位信號時，應在相應位置參數(shù)中設置刀位總數(shù)值，然后根據(jù)刀位數(shù)的區(qū)別設置相應的輔助繼電器，其中，總的輔助繼電器數(shù)值應與刀位總數(shù)值相一致；設置操作面板或程序發(fā)出換刀指令輸?shù)紺NC，CNC與PLC輸出轉(zhuǎn)接板來控制輸出板上的中繼的動作從而控制電動刀架的正反轉(zhuǎn)。當從CNC插口過來正轉(zhuǎn)信號為低電平信號時，CNC輸入插口信號線低電平有效，其相對應的中間繼電器線圈得電推動常開觸點閉合，輸出架電機正端有信號輸出，通過外部電路閉合控制繼電器KM1線圈得電，常開觸點KA6閉合時刀轉(zhuǎn)動；當從CNC插口過來的反轉(zhuǎn)信號為低電平時，其對應輸出轉(zhuǎn)接板中的中間繼電器線圈得電，常開觸點閉合，輸出端有信號輸出，觸點閉合控制繼電器KA7線圈得電，常開觸點KA7閉合控制刀架電機反轉(zhuǎn)。在正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)到位時，由刀架四工位的4個霍爾開關控制，通過霍爾開關反饋回輸入轉(zhuǎn)接板檢測是否轉(zhuǎn)到位。

另一方面，當判定是否應進行刀架更換時，可在確定上次換刀結束后，接通相應的刀具功能選擇信號，然后對其相應指令進行分析，即當所對應刀架編號與指令刀架編號相等時不應進行刀架更換；反之，則更換。在刀架更換過程中，應注意數(shù)控車床中其他部位的報警情況，在確保情況正常的情況下進行刀架更換，同時，在刀架更換信號指令不應重復出現(xiàn)。

2.2 換刀PLC編程

電動刀架更換時主要有4個步驟，先確認需要更換的刀架置位，然后對執(zhí)行指令進行評估，確定刀架更換指令信號與當前刀架信號不相等，無其他的刀架轉(zhuǎn)換信號，可進行正常的刀架正轉(zhuǎn)信號輸送，在檢測到刀架信號刀位后，對指令刀位與當前刀位進行重復核對，確定兩者相等時停止刀位輸出，為下個工序進行預備；在刀架正轉(zhuǎn)信號輸送完畢后由于慣性，刀架會持續(xù)進行一段距離，偏離刀架傳感器檢測部位。針對這種現(xiàn)象應對刀架刀位信號進行重復檢測，如果出現(xiàn)刀架刀位失誤的情況，應進行刀架正轉(zhuǎn)信號重復置位，在確保刀架置位正確無誤后進行下一環(huán)節(jié)。

為了確定刀架反鎖的程度，應根據(jù)進行刀架反鎖時間的參數(shù)設置，根據(jù)實際情況確定刀架反鎖鎖緊時間后，可確保

刀架反鎖鎖緊停止時間的同時，可檢測相關位置信號的置位、復位工序。如果出現(xiàn)刀架反鎖鎖緊時間超過或小于預期時可采取換刀報警參數(shù)信號的設置，然后進行下一換刀環(huán)節(jié)；整個刀架更換結束后，刀位檢測信號的設置需以刀架更換部位為依據(jù)，當確認整個換刀過程正確無誤后，進行相應位置換刀標志的復位，在相應刀具功能選通信號完全失效后，進行整個程序信號的復位措施。

2.3 換刀故障處理

換刀故障處理的PLC編程主要是在刀架更換時出現(xiàn)機械卡死狀態(tài)，會通過堵轉(zhuǎn)電動機對整個車床系統(tǒng)造成不利影響，針對這種情況可設置換刀超時報警裝置。當?shù)都芨鼡Q正轉(zhuǎn)信號輸出時，可在相應位置進行定時處理，換刀時間可由相應位置的參數(shù)設置，當確定刀架更換時間超出定時器規(guī)定的時間時，接通故障報警信號及換刀結束信號。

一般情況下，換刀結束信號只有當整個換刀程序完成后才會接通，但出現(xiàn)換刀時間大于定時器規(guī)定的換刀時間時，會為換刀結束信號的接通帶來驅(qū)動力，從而將輔助換刀結束信號發(fā)送到系統(tǒng)終端，在發(fā)送刀架為就位及刀架更換超時報警信號的同時，結束換刀過程，并將刀架恢復到以往位置，最后確認刀架未更換完成后，可進行換刀標識、計時器等相關信號的復位操作。

此外，在發(fā)現(xiàn)刀架更換過程報警信號后，可編制一個報警處理子程序，刀架的位置檢測信號在任何時候都沒有全“0”也沒有全“1”的情況，因此，當沒有刀架電機轉(zhuǎn)動指令時，或者所有刀位檢測信號都為“0”或都為“1”，則激活PLC報警工作人員提供故障信息。

3 PLC控制系統(tǒng)故障處理及電動調(diào)試

3.1 PLC控制系統(tǒng)故障處理

在數(shù)控車床運行過程中，常出現(xiàn)的故障主要有電動刀架某一位置轉(zhuǎn)不停，而其余刀號位置可以正常轉(zhuǎn)動的問題。電動刀架某一刀號位置轉(zhuǎn)不停主要是由于信號接收線路、霍爾元件損害2個方面的原因造成的，在處理這類問題時，可根據(jù)相應刀號位置進行發(fā)信盤、霍爾元件性能的監(jiān)測實驗，然后在進行刀位信號系統(tǒng)線路主板的監(jiān)測，逐一排查監(jiān)測，確定相應刀號故障原因及時采取解決措施。

3.2 電動刀架的調(diào)試

在電動刀架使用的過程中，刀架預緊力過大、刀架內(nèi)部機械卡死等現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)影響了整體刀架工作的效率，因此應采取定期調(diào)試措施，當旋轉(zhuǎn)刀架出現(xiàn)機械卡死的情況，可依次檢查螺母鎖死、夾緊裝置位置、潤滑系統(tǒng)性能等幾個方面，及時調(diào)整螺母狀態(tài)。

如果出現(xiàn)夾緊裝置位置錯位時，可采取反靠棘輪、螺桿之間銷孔的重新打孔措施。如果出現(xiàn)潤滑系統(tǒng)問題時，可采取拆卸措施進行潤滑處理。刀架預應力過大會導致蝸桿端部不易松動，且對刀架轉(zhuǎn)動工作造成阻礙，針對這種現(xiàn)象可采取刀架電機夾緊電流的調(diào)小措施。

4 結束語

綜上所述，計算機技術驅(qū)動了數(shù)控車床工作的發(fā)展，電動刀架是數(shù)控車床主要的執(zhí)行工具，因此，針對電動刀架的PLC編程設計非常重要，在電動刀架PLC編程中主要包括刀架更換、刀位信號處理及報警信號處理幾個方面，同時，在電動刀架更換過程中會出現(xiàn)機械卡死、預緊力過大等方面的問題，相關工作人員應及時采取電機調(diào)試措施，保證數(shù)控車床系統(tǒng)的正常運行。

［1］李省委.數(shù)控車床電動刀架及其PLC控制設計［J］.機電技術，2014（02）：8-10.

［2］潘志.關于數(shù)控車床中電動刀架的PLC編程設計［J］.電子制作，2013（05）：45.