基于plc的普通机床自动化改造
PLC在普通铣床数控化改造中的应用
计算机・P LC应用 P LC在普通铣床数控化改造中的应用周振宝 (南京农业大学,210032)摘要:本文介绍了用P LC对普通铣床进行数控化改造的原理;对输入、输出点数的确定进行了说明;绘制了接线图;设计了步进电机驱动梯形图并进行了相应的分析。
关键词:P LC;数控化改造;梯形图中图分类号:T M57116+1 文献标识码:B 文章编号:1004-0420(2006)03-0030-02The appli ca ti on of PLC i n m illi n g mach i n e NC reformZ HOU Zhen-bao(Nanjing Agriculture University,210032)Abstract:This text intr oduced the NC ref or m theories of m illing machine,and exp lained the input and out put points.A t sa me ti m e,it analyzed the drive ladder chart of step-by-step mot or.Key words:P LC;NC refor m;ladder chart0 引言在普通铣床数控化改造中,目前使用的数控系统大多为单片机或借用数控机床中的系统。
这种系统虽然功能强、适用性好,但它成本高、线路复杂、维修困难,用它来改造普通铣床,就失去了改造的优越性。
目前用P LC对普通铣床进行数控化改造较为少见,本文对此问题加以讨论。
1 用PLC对普通铣床进行数控化改造的原理111 控制原理由于普通铣床的精度一般,对其进行数控化改造的主要目的是提高其自动化程度,适应批量大的生产。
改造的主要部分是将纵、横向进给系统改为数控化控制,而主运动部分一般不加以改造。
数控系统采用开环系统,驱动装置大多为步进电机。
因此,用P LC对普通铣床进行数控化改造主要是用P LC驱动纵、横向进给的步进电机,实现自动控制。
基于PLC的普通机床数控化控制系统改造
基于PLC的普通机床数控化控制系统改造摘要:介绍可编程控制器(PLC)在CW6140机床改造中的应用，对PLC在数控系统控制下所完成的控制功能作简单阐述,并给出了PLC的控制电路接线图和梯形图。
关键词:可编程控制器；车床改造1 前言在保证质量的前提下考虑如何提高生产效率，是企业提高竞争生存能力的条件之一。
在机械加工企业中，有许多老式普通机床,为了能使这些老式机床适应目前复杂零件批量、多品种的加工，充分挖掘利用普通机床潜力，就需要对普通机床进行机电一体化改造。
数控技术是先进制造技术的基础，它综合应用了计算机、控制技术、电气传动、传感检测、液压气动、网络通信、光电技术、自动化、柔性化、集成化为基础的精密机械制造和管理信息等发展起来的高新技术。
作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品，数控机床的高精度、高效率及高柔性决定了大力推广使用数控机床是提高制造能力和水平，适应市场需求和提高竞争能力的主要物质基础条件之一。
近几年随着微电子技术、计算机技术、集成技术以及自动控制技术的发展，PLC的功能越来越强大，功能模块越来越多，可以在小型PLC机上实现大型机的功能。
本文提出了利用PLC控制步进电动机和机床主轴来实现机床的数控化改造。
2 车床改造前后的对比金属切削加工是改变零件形状的方法之一，从毛坯到成品，使零件加工成符合生产需要的形状和尺寸。
数控机床是以编程控制器（PLC）微处理器为核心的一种新型工业控制装置，具有体积小、功能强、编程简单、可靠性强等优点，将加工信号传递到机床的数控系统，通过伺服系统按程序自动进行加工，检测设置是由传感器和传动电机组成，根据闭锁系统反馈的信号来控制、修正运动部件的偏移量，保证了零件加工的精确度。
由于数控机床是根据控制器输出的信号自动按工艺完成所需的加工工作，减少了由操作人员接在普通机床加工时为保证零件按图标定的诸如直径的上下偏差、长度公差、形位公差、吃刀距、超出距所造成的重复开停机、调整、测试等一系列浪费时间的工作，并且保证产品质量。
浅谈基于PLC的普通车床数控改造
浅谈基于ＰＬＣ的普通车床数控改造一、机床数控改造的优势1.节省资金机床数控改造同购置新机床相比，一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。
一般，大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。
即使将原机床的结构进行彻底改造升级，也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。
2.性能稳定可靠原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。
3.提高生产效率机床经数控改造后即可实现加工自动化，效率可比传统机床提高3～5倍。
对复杂零件而言，难度越高功效提高得越多。
且可以不用或少用工装，不仅节约了费用，而且可以缩短生产准备周期。
二、数控化改造设计1.改造的总方案（1）改造后具有直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。
（2）改造后属经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，进给伺服系统采用步进电机的开环控制系统，降低成本。
（3）简化电路，提高抗干扰能力，采用PLC为数控系统的CPU。
（4）为达到加工的速度和精度要求，纵横向进给传动采用摩擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并且应有预紧机构。
2.具体各部分的改造（1）主轴系统改造。
保留原主轴电机，拆除主轴变速箱。
采用“变频器＋主轴电机＋同步皮带＋主轴”。
主轴速度是有级调速，速度可以从40 r/min到1200 r/min，每一档的速度可以根据需要通过设置变频器来实现。
利用变频器的五个端子，可以用数字量控制电机的正、反转，停止及各档速度。
螺纹编码器采用同轴安装，装在主轴后端，也可采用异轴安装，安装在用1:1同步齿形带与主轴连接的轴上。
考虑到机床能加工的最大螺纹导程是24 mm，Z向脉冲当量取0.01 mm/脉冲，编码器每转应输出脉冲数不少于24 mm/(0.01 mm/脉冲)＝2400脉冲。
还需输出每转一个的零位脉冲Z。
（2）进给系统改造。
考虑到该数控系统是开环控制，没有位置反馈，故进给系统要尽可能地减少中间传动环节。
拆掉车床X，Z两轴原来进给系统的中间传动环节，直接采用“步进电机＋刚性联轴器＋滚珠丝杆”的传动方案。
PLC在机床技术改造中的应用探讨
PLC在机床技术改造中的应用探讨【摘要】本文主要探讨了PLC在机床技术改造中的应用。
在机床控制系统中，PLC可以实现更精准的控制和监测。
在机床运动控制方面，PLC能够提高生产效率和质量。
PLC还可以提升机床的自动化程度，简化操作流程。
在故障诊断与维护方面，PLC可以提高机床的可靠性和稳定性。
PLC的智能化改造能够使机床更加智能化和高效化。
展望未来，PLC在机床技术改造中还有巨大发展空间，但也需要应对挑战，如成本和技术集成。
发展趋势则是向着更加智能化和自动化方向发展，不断提升机床的生产效率和质量。
PLC在机床技术改造中具有巨大优势，但也需要面对挑战，未来的发展充满希望。
【关键词】PLC, 机床, 技术改造, 应用探讨, 控制系统, 运动控制, 自动化程度, 故障诊断, 维护, 智能化改造, 展望, 优势, 挑战, 发展趋势.1. 引言1.1 PLC在机床技术改造中的应用探讨在机床控制系统中，PLC可以替代传统的硬连线控制方式，实现各种复杂的逻辑控制操作，大大提高了机床的灵活性和可编程性。
在机床运动控制领域，PLC的高速计算和精准控制能力，可以确保机床运动的精度和稳定性，实现高效生产。
PLC还可以应用于机床自动化程度的提升，通过与传感器、执行机构等设备的联动，实现生产过程的自动化控制。
在故障诊断与维护方面，PLC的自诊断功能和远程监控能力，可以帮助工程师及时发现并解决问题，减少生产中断时间。
PLC在机床技术改造中的应用不仅可以提高生产效率、保证产品质量，还能降低生产成本、提升企业竞争力。
未来，随着PLC技术的不断创新和发展，相信在机床领域中将会有更广泛深入的应用，为行业带来更大的发展机遇。
2. 正文2.1 PLC在机床控制系统中的应用PLC在机床控制系统中可以实现灵活的控制逻辑。
通过编程设定PLC的控制程序，可以轻松实现各种复杂的控制逻辑，包括逻辑运算、计时器、计数器等功能，从而提高机床的工作效率和精度。
应用PLC改造普通车床的电气控制系统
毕业设计任务书课题名称:应用PLC改造普通车床的电气控制系统学生姓名潘际林专业机械设计制造及其自动化学号1242001259147论文写作时间 2015.03.09-2015.06.10指导教师严爱平目录摘要………………………………………………………………前言………………………………………………………………第一章绪论 (1)1.1普通机床发展历史及应用 (1)1.2 PLC的基础知识 (2)1.3采用PLC改造C650车床的意义 (4)第2章 C650车床的主要结构与控制要求 (5)2.1 C650车床的主要结构 (5)2.2电气控制线路分析 (7)2.2.1 主电路分析 (7)2.2.2 控制电路分析 (9)2.3整机线路联锁与保护 (13)第3章 PLC的简介及控制原理 (13)3.1 PLC的发展历史 (13)3.2 PLC系统 (14)3.3 PLC的基本结构 (15)3.3.1 中央处理器（CPU） (15)3.3.2存储器 (16)3.3.3输入输出接口电路 (16)3.4 PLC的工作原理 (17)3.4.1输入采样阶段 (17)3.4.2用户程序执行阶段 (18)3.4.3输出刷新阶段 (19)3.5 PLC的选型 (19)第4章改造车床C650硬件设计 (20)4.1 用PLC控制车床的优点及意义 (20)4.1.1 控制方式 (20)4.1.2 工作方式 (20)4.1.3 控制速度 (21)4.1.4 定时和计数控制 (21)4.1.5 可靠性和可维护性 (21)4.2统计I/0的点数 (22)4.3 I/O分配表及外部硬件接线图 (23)第5章控制C650车床的的软件设计 (25)5.1 改造C650的梯形图 (25)5.2 梯形图分析 (27)5.3 产品调试 (28)结论 (28)致谢 (30)参考文献 (31)摘要针对现有普通车床C650车床存在的缺点提出PLC改造方案和基于控制系统设计，提高了机床的加工精度，扩大了机床的使用范围，并提高了生产率。
PLC对C普通车床的电气改造
PLC对C普通车床的电气改造PLC（可编程逻辑控制器）对C普通车床的电气改造，是一种常见的技术手段。
该方法不仅能提高车床的生产效率和质量，还可以减少人力投入，降低生产成本。
本文将针对PLC对C普通车床的电气改造，进行详细的介绍和分析。
一、C普通车床的电气架构在介绍PLC对C普通车床的电气改造之前，先简要了解一下C普通车床的电气架构。
C普通车床的电气架构一般由以下几个部分组成：（1）电源模块：负责提供车床所需的电源。
（2）驱动模块：负责控制车床的驱动，包括主轴马达、进刀马达等。
（3）控制模块：负责控制车床的运动，包括车床的自动化控制、刀具换刀等。
（4）显示模块：负责显示车床的操作信息，比如车床的转速、进给量等。
二、PLC对C普通车床的电气改造C普通车床的电气架构虽然已经比较完善，但在生产过程中，仍然存在一些问题，比如手动控制存在误差、工序不连续等问题。
这时，PLC对C普通车床的电气改造就能够解决这些问题。
PLC是一种控制系统，可使用多种编程语言，控制机器人、机床、生产线等自动化设备的工作。
PLC对C普通车床的电气改造，主要体现在控制模块上。
改造前，车床是由操作员手动控制车床沿不同方向的线性轴移动，使用不同的钻头进行加工。
而经过PLC的改造后，车床能够自动控制加工和生产，无需人工干预，避免了因人为操作带来的误差。
具体来说，PLC对C普通车床的电气改造，主要有以下几个步骤：（1）设计PLC程序首先，需要编写PLC程序。
PLC程序可以使用Ladder图或是其他编程语言来编写。
在这个程序中，需要包含车床自动化控制、刀具换刀等程序，以及一些错误提示信息等功能。
（2）更换电气元器件经过设计PLC程序后，需要进行电气元器件的更换。
这个过程包括更换马达、更换驱动器等。
（3）搭建PLC控制面板在更换电气元器件之后，需要搭建PLC控制面板。
PLC控制面板包括PLC控制器、操作按钮等。
（4）连接电气元器件和PLC控制面板最后，需要将电气元器件和PLC控制面板进行连接。
PLC在机床技术改造中的应用探讨
PLC在机床技术改造中的应用探讨PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的计算机控制系统。
它能够根据预先设定的逻辑程序，在不同的输入条件下执行不同的控制逻辑，并输出相应的控制指令，实现对生产设备的自动化控制。
在机床技术改造中，PLC的应用已经成为一种常见的做法。
本文将就PLC在机床技术改造中的应用进行探讨。
1. 自动化控制在传统的机床设备中，通常需要操作工人根据加工工艺要求进行手动控制，操作费时费力。
而引入PLC系统后，可以通过编程设定加工程序、参数等，实现对机床设备的自动化控制。
操作人员只需要输入相应的加工参数，PLC系统就能够根据预设的逻辑程序自动完成加工过程，大大提高了生产效率。
2. 智能化监控PLC系统可以实时监控机床设备的运行状态、加工质量等各项参数，并及时进行反馈调节，确保加工过程的稳定性和可靠性。
与传统的手动监控相比，PLC系统具有更高的智能化水平，可以更加准确地控制机床设备的运行，提高加工质量和生产效率。
3. 多功能灵活性PLC系统具有较高的灵活性，可以根据不同的加工需求进行编程调整，实现多种不同加工工艺的切换。
这意味着一台经过PLC技术改造的机床设备可以适应不同的加工要求，大大提高了机床设备的利用率和适用范围。
4. 故障诊断与维护PLC系统可以对机床设备进行实时监测，一旦发现设备出现故障或异常情况，可以及时进行诊断，并输出相应的报警信息。
这有利于操作人员及时采取措施进行故障处理，减少因故障导致的停机时间，提高了机床设备的稳定性和可靠性。
1. CNC数控机床在传统的数控机床基础上，引入PLC系统，实现对机床设备的自动化控制和智能化监控。
通过PLC编程，可以实现不同的加工程序和参数设定，提高了数控机床的工作效率和加工精度。
2. 传统车床、铣床等机床设备通过将PLC系统与传统的车床、铣床等机床设备进行整合，实现对设备的自动化控制和灵活调整。
操作人员可以通过PLC编程对设备进行多种操作模式切换，提高了设备的适用范围和灵活性。
基于PLC的普通车床自动化改造
1绪论普通车床在中小型企业中应用非常广泛，但是继电－接触器控制系统因接线复杂、触点易被烧坏、控制反应速度慢、功能单一、故障诊断和排除困难等存在很多缺点，影响了机床的使用和产品的加工质量，所以很有必要对此进行改造。
变频器在交流拖动系统应用中呈现优良的控制性，可以实现软起动和无级调速，进行加减速控制，使电动机获得高性能，而且具有显著的节能效果。
所以应用变频调速可以提高生产机械的控制精度、生产效率和产品质量，从而利于实现生产过程的自动化。
可编程序控制器(PLC)是集微机技术、自动化控制技术、通信技术于一体的通用工业自动控制装置，它可靠性强，性能价格比高，使用方便，是实现工业自动化强有力的工具。
本文主要介绍PLC在CA6140型车床改造中的应用过程和方法，用PLC控制取代传统的继电器控制。
2设计要求机械部分主要完成纵向进给系统的结构设计、计算及零件参数的选择，以PLC机械部分主要完成车床的结构设计、计算及零件参数的选择，主要包括步进电机、滚珠丝杠、齿轮传动部分的设计计算，电气控制部分主要利用PLC对系统实现控制功能，完成系统框图、线路图和程序框图部分设计和程序的编写。
2.1控制要求在对CA6140型车床改造过程中，既要保留原继电器的控制功能，又要加强和改善对机床的可靠性和方便性控制。
具体控制技术要求如下: （1）电源的闭合和切断控制;（2）主轴的正转，反转，停止、正转点动和反转点动控制，在同一时间内这5个动作只能有一个在进行，实行后来优先原则;（3）为防止发生意外应有急停控制，采用电动机反接制动实现，在按急停按钮的时候.PLC可以智能地判断断出当时主轴是处于正转或是反转，进行反接制动，此功能是继电器控制无论如何都做不到的;（4）在进行工件加工时，冷却液需在主轴转动之后，刀具进给前动作，工件加工完成，刀具退回之后，冷却液应停止工作;（5）主电动机M1，刀具进给电动机M2，冷却泵电动机M3都应有短路和过载保护，任一台电动机过载或短路，其它电动机都应停止工作;（6）车床的工作状态应有相应的指示灯显示。
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2013 年本科毕业设计
——基于 PLC 的普通机床的自动化改造
目
录
1 绪 论 ........................................................................................................................................... 1 1.1 本次毕业设计课题的研究背景 ...................................................................................... 1 1.2 数控化改造国内外的研究现状 ...................................................................................... 1 1.3 普通车床的自动化改造方法的选择 .............................................................................. 2 2 机床改造的总体设计方案 ......................................................................................................... 4 2.1 机床改造的设计要求概述 ............................................................................................... 4 2.2 机床总体改造方案的具体内容 ..................................................................................... 5 2.3 机床机械部分的改造方案的具体内容 ......................................................................... 7 3 进给传动系统中滚珠丝杠螺母副的选用 ................................................................................ 8 3.1 纵向进给传动系统中滚珠丝杠螺母副的选用 ............................................................. 8 3.1.1 关于主切削力及其切削分力的相关计算 ........................................................... 8 3.1.2 关于导轨摩擦力的相关计算 ................................................................................ 8 3.1.3 关于滚珠丝杠螺母副的轴向负载力的相关计算 ............................................... 9 3.1.4 进给系统传动链的传动比 i 以及传动的级数的确定 ....................................... 9 3.1.5 计算滚珠丝杠的动载荷以及直径的估算 ........................................................... 9 3.1.6 机床允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径的估算 ................................................. 10 3.1.7 滚珠丝杠螺母副的规格以及型号的确定 ......................................................... 10 3.2 横向进给传动系统中滚珠丝杠螺母副的选用 ........................................................... 11 3.2.1 关于主切削力及其切削分力的相关计算 ......................................................... 11 3.2.2 关于导轨摩擦力的相关计算 .............................................................................. 11 3.2.3 关于滚珠丝杠螺母副的轴向负载力的相关计算 ............................................. 11 3.2.4 进给系统传动链的传动比 i 以及传动的级数的确定 ..................................... 12 3.2.5 计算滚珠丝杠的动载荷以及直径的估算 ......................................................... 12 3.2.6 机床允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径的计算 ................................................. 13 3.2.7 滚珠丝杠螺母副的规格以及型号的确定 ......................................................... 13 4 自动回转刀架的选择 ............................................................................................................... 14 4.1 自动回转刀架的工作原理 ............................................................................................. 14 4.2 自动回转刀架驱动电机的选择 .................................................................................... 15 5 驱动电机及驱动器的选用 ....................................................................................................... 16 5.1 主轴驱动电机的选择 .................................................................................................... 16
论文题目： 作者单位： 作者签名：
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2013 年本科毕业设计
——基于 PLC 的普通机床的自动化改造
基于 PLC 的普通机床的自动化改造
学 生:
指导老师: 院 校:
摘
要
本次毕业设计以普通车床 CA6140 为研究对象, 根据经济型数控化车床的基本要求， 按照机床改造的一般设计原则及方法以及机床的动作要求， 主要进行了车床进给系统相 关部件的结构改造及其电气控制系统的设计。对于主传动系统未做大的改变，仍采用原 有主轴箱控制主轴的速度，主要在进给传动系统结构上进行了改造设计，拆换了部分零 件，选用了合适的驱动电机。对于电气控制部分，选用了三菱 PLC--FX2N 进行控制，设 计了电气控制的硬件电路及 PLC 梯形图程序。对于横向和纵向进给系统之间的联动，通 过三菱 PLC 的定位模块 FX2N-20GM 来实现。本改造方案经济合理，具有一定的实用性。
关键词： 数控化车床；CA6140； PLC；FX2N-20GM
2013 年本科毕业设计
——基于 PLC 的普通机床的自动化改造
Abstract
Taking the engine lathe CA6140 as the research object, the graduation design mainly has carried on the lathe’s feed structure of the related parts of modification and the design of electrical control system, according to the basic requirements of the economic numerical control lathes, and in accordance with the general design principles and methods of the transformation of machine tools and the requirements of machine tool’s movement. There’s no significant changes about the main drive system, so we can still use the original spindle box to control the speed .We mainly change the feed drive system structure, replacing a part of the components and choosing the suitable drive motor. For the electrical control part, we choose the mitsubishi PLC-FX2N to control the lathe, and design the hardware circuit of electrical control and the PLC ladder diagram program. For the linkage between the horizontal feed system and the vertical feed system, we can use the mitsubishi PLC FX2N 20GM module to implement. This modification scheme is economic and reasonable, and has a certain practicality.