金春鳳+吳璟

摘 要：文章設(shè)計了一套基于PLC的監(jiān)控系統(tǒng)，對車床控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。該監(jiān)控系統(tǒng)由三菱FX3U系列PLC、工控機(jī)和組態(tài)軟件構(gòu)成。運(yùn)用機(jī)械手通過PLC編程實(shí)現(xiàn)對機(jī)床上下料的自動控制、聯(lián)鎖保護(hù)、運(yùn)行組態(tài)軟件，設(shè)計了具有良好的人機(jī)接口功能的監(jiān)控畫面，實(shí)現(xiàn)過程信息的集中顯示和處理。目前，改造后的設(shè)備運(yùn)行良好，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，為企業(yè)節(jié)約了大量成本。

關(guān)鍵詞：PLC；技術(shù)改造；監(jiān)控系統(tǒng)；組態(tài)軟件

1 預(yù)期達(dá)到功能

（1）首先機(jī)械手臂在待料區(qū)自動抓取工件后上移及橫移至指定位置待命。

（2）當(dāng)數(shù)控車床內(nèi)部零件被加工完成后，安全門被自動開啟，并觸及啟動手臂開關(guān)。

（3）機(jī)械手臂下降至主軸夾頭前端夾緊零件后并自動旋轉(zhuǎn)180度，將另一待加工零件放入主軸夾頭內(nèi)，接著機(jī)械手臂上升到指定安全高度，數(shù)控車床的安全門自動關(guān)閉，并自動執(zhí)行車削加工指令。

（4）在機(jī)床加工的同時機(jī)械手臂反向橫移及下降到待料區(qū)，放下被加工好的零件并抓取另一個待加工零件后快速上移且橫移至安全門上方指定位置。如此循環(huán)，直至下達(dá)中斷指令或零件加工完畢。

2 設(shè)備總體方案說明

如圖1所示，整個系統(tǒng)由數(shù)控車床、上料機(jī)器人（兩軸）、上料區(qū)、下料暫存箱、電控系統(tǒng)等組成。其中，數(shù)控車床為現(xiàn)有的加工設(shè)備，系統(tǒng)方案不涉及本部分，且數(shù)控車床的自動開關(guān)門機(jī)構(gòu)為數(shù)控車床原有功能，本系統(tǒng)只對其進(jìn)行相關(guān)的信號控制，本系統(tǒng)不對數(shù)控車床進(jìn)行機(jī)構(gòu)的改造。機(jī)器人主要由X軸、Z軸以及抓取機(jī)構(gòu)組成，其中根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料，選定X軸的行程為1800mm，采用同步帶與直線導(dǎo)軌（CPC品牌）的配合，伺服電機(jī)采用400W伺服電機(jī)（臺達(dá)），Z軸的行程為1200mm采用滾珠絲杠與直線導(dǎo)軌（CPC品牌）的配合，伺服電機(jī)采用200W帶抱閘伺服電機(jī)（臺達(dá)），抓取機(jī)構(gòu)采用JRT（韓國）氣爪與亞德客的擺缸配合完成產(chǎn)品的取放工作。

3 電控系統(tǒng)及安全要求

系統(tǒng)所有組件設(shè)備采用整線控制模式控制，即一處出問題，整線處于受控狀態(tài)。

（1）設(shè)備操作體設(shè)有可靠的漏電保護(hù)裝置（一旦漏電將自動切斷電源），電氣控制柜設(shè)在最容易操作的中間位置。

（2）控制面板上設(shè)置狀態(tài)指示燈，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、異常報警進(jìn)行一一對應(yīng)的指示，并設(shè)有報警解除按鈕。

4 PLC選型

4.1 確定系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)

根據(jù)控制要求，程序需要如下21個輸入點(diǎn)。（如表1）

4.2 確定系統(tǒng)所需的輸出點(diǎn)

根據(jù)控制要求，程序需要如下23個輸出點(diǎn)。（如表2）

4.3 選擇PLC

根據(jù)以上分析可以得知輸入輸出點(diǎn)需要大于44，由于整體式PLC具有體積小和價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，適合工藝過程比較穩(wěn)定、控制要求比較簡單的系統(tǒng)，經(jīng)綜合分析后，選擇了可以滿足所需條件的FX3U-48MT型號的PLC。

5 PLC接線圖

6 結(jié)束語

經(jīng)過改造后，該設(shè)備經(jīng)過半年多的運(yùn)行，不僅操作比原來便捷簡單，而且處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，定位準(zhǔn)確，工作可靠，在量產(chǎn)時能實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動生產(chǎn)，減少人力成本。設(shè)備電控系統(tǒng)的可靠性得到了提升，平均無故障工作的時間大大提高，設(shè)備的維護(hù)也變得方便、簡單，費(fèi)用低。設(shè)備的各項性能完全滿足生產(chǎn)要求。通過使用證明此項改造是一項投資少，見效快的改造方案，為企業(yè)節(jié)約了大量成本。

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作者簡介：金春鳳（1974，01-），女，漢族，江西省新建縣人，昆山登云科技職業(yè)學(xué)院講師、工程師，研究方向：機(jī)械自動化。