淺談PLC與觸摸屏技術在普通車床改造中的應用

摘 要：在我們國家機械制造行業目前還在使用比較落后的普通機床，數控機床總量大約12萬臺，還不到國家機床總量的3%。 美國、日本、和歐洲發達國家早就在進行普通機床的數控改造，他們把機床改造業作為新的國民經濟增長支柱行業，發展迅速。隨著社會的進步，科技的不斷更新，機床的技術改造也日新月異，機床改造是個“永恒”的話題。我國的機床改造業也在逐漸發展為以數控為主的新的行業。

關鍵詞：PLC；觸摸屏；數控；車床改造

1 普通車床數控改造的意義

隨著社會工業自動化的發展，傳統的繼電器/接觸器控制系統已不能滿足當今社會工業自動化控制的需要，可編程控制器（PLC）技術是微機技術與傳統的繼電器/接觸器的控制技術相結合的產物，是當今和未來技術發展的必然趨向！

數控車床的高精度、高效率決定了未來機械加工行業數控機床的主導地位，大力發展數控車床是當前機械加工的需求。普通車床生產的產品越來越不能滿足機械加工的要求，普通車床的數控改造是社會發展的必然趨勢，勢在必行。將普通車床改造成數控車床有如下幾個優點：

（1）節約成本。由普通車床改造好的數控車床的成本只有新購置的數控車床的一半左右。 車床的型號越大改造節約的成本就越高，還可以充分利用原有基地，不用運輸和安裝；

（2）性能穩定。改造前的普通車床各個部件經過長期時效，不會產生應力變形，而影響車床的穩定；

（3）提高生產效率。普通車床數控改造后和數控車床一樣能實現自動化加工，大幅度的提高了生產效率，零件越復雜，提高的效率就越多，還節約了工裝時間。

2 PLC與觸摸屏控制系統設計

CA6140臥式車床采用傳統的繼電器控制系統實現電氣控制，接線多而復雜，體積大，功耗大，可靠性差，生產效率低，難以滿足現代化生產的需求?，F如今PLC技術在CA6140車床改造中得到了應用。目前CA6140型車床是一種應用范圍非常廣泛的普通車床。為了提高了CA6140車床的可靠性和生產效率，適應新形勢企業生產需要，采用PLC與變頻器控制相結合的技術對車床的電氣控制系統進行改造，采用 PLC與觸摸屏控制系統取代傳統繼電器的邏輯控制線路部分。輸入部分為車床控制系統的控制按鈕 ，速度繼電器監測主軸電動機正反轉的正反向常開觸點、熱繼電器常閉觸點 ，輸出部分為機床控制系統的接觸器線圈 ，中間繼電器線圈、照明燈。

本設計以PLC與觸摸屏控制系統取代傳統的繼電器控制部分，主要內容如下：

2.1 車床機械部分的調整與設計

普通車床的數控改造為了發揮數控系統的先進技術性能，提高生產效率，無論是車床的外型還是車床的機械控制部件都要進行調整與改進。

（1）床身：普通車床的數控改造，生產效率明顯提高，機床利用率提高了所以要充分考慮車床零件的耐磨性，尤其是車床導軌的耐磨性。

（2）主軸變速箱：普通車床的數控改造，為了提高生產效率和表面質量，要求主軸變速箱有足夠的變速范圍（1～16）以便保證在加工時選擇合理的切削速度，主軸變速箱的改造根據具體情況進行改造。

（3）拖板：普通車床的數控改造，主要通過數控系統來直接控制拖把。由于拖把由數控系統控制，所以車床改造后的拖板除了保證拖板及其配件精度，還應滿足傳動精度和靈敏度要求。采用柔性調整法和剛性調整法來消除配對齒輪之間的傳動間隙來滿足傳動精度和靈敏度要求；在傳動裝置的布局上采用減速齒輪箱來提高傳動扭矩和傳動精度；改用滾珠絲杠代替原滑動絲杠，提高傳動靈敏性 。

（4）自動換刀裝置： 數控車床的刀架是車床的重要組成部分。刀架用于安裝刀具，普通車床一般有4個刀位，車床改造后的刀架的刀位數應該與改造前的刀位數相同，所以本次設計選用立式轉位刀架，有4個刀位。

（5）拖板箱：改造后的車床采用數控系統控制。在原車床上拆除拖板箱，安裝新拖板箱，新拖板箱固定在滾珠絲杠的螺母上。拆除走刀箱、掛輪箱，在此兩個位置分別裝拖板軸向伺服元件功率步進電機及減速箱和控制螺紋加工的主軸脈沖編碼器。改造后車床還應該拆除原車床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。

2.2 控制系統硬件選型與設計

（1）交流接觸器的選擇：交流接觸器選用CJ20系列，選用CJ20—63型交流接觸器，用來控制主軸電動機；選用CJ20—10型交流接觸器用來控制冷卻泵電動機和快進電動機。

（2）中間繼電器的選擇：中間繼電器選用型號為JZ7-44。

（3）保護電器的選擇：主軸電動機電路、冷卻泵電動機電路、快進電動機電路與控制電路的熔斷器分別選用RL1-100/100、RL1-15/2、RL1-15/6、RL1-15/2。 主軸電動機電路熱繼電器選用JR36-63，整定電流60A；冷卻泵電路熱繼電器選用JR36-20，整定電流為：0.36A。

（4）速度繼電器型號的選擇：本次設計選用型號為JY1型速度繼電器。

（5）PLC選用三菱PLC FX2N系列。

（6）觸摸屏使用日本三菱公司的觸摸屏，選擇的型號為：GT1155-QSBD-C。

2.3 控制系統軟件設計

（1）觸摸屏人機界面設計本次設計使用GT Designer3軟件進行設計，本次設計5幅人機畫面 ，即，開機畫面，系統監控選擇畫面，主軸電機監控畫面，冷卻泵電機監控畫面，快進電機監控畫面。

（2）觸摸屏供電電源開關電源選擇：選擇開關電源型號為：S-50-24 2.1A/24V。輸入電壓為交流220V，功率為：50W，輸出電壓24V，輸出電流2.1A。

（3）PLC與觸摸屏屏控制系統聯機 。

作者簡介： 高明（1978-），男，湖南汨羅人，本科，中學一級教師，在職碩士研究生，研究方向：電氣控制。endprint