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摘要：目前采用继电器控制的旧式普通机床设备仍在企业中广泛使用。随着PLC技术的发展，使用PLC相对于使用继电器线路拥有无法比拟的优势，用可编程序控制器（PLC）改造旧机床电控系统，是非常现实的技术改造方案。特别是一些加工工艺较特殊的机床设备，采用PLC实现机床电器系统的控制更有优势。所以对这类普通机床控制系统进行改造是非常必要的。
关键词：继电器；PLC；改造
下面介绍采用PLC改造机床电控系统的一般方法和具体步骤。
1. 改造原则
应最大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求。充分发挥PLC的功能最大限度地满足被控对象的控制要求，是改造控制系统的首要前提，这也是改造中最重要的一条原则。这就要求设计人员在改造前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内外资料。在满足要求的前提下，力求系统简单经济、使用及维修方便。保证控制系统工作安全可靠。保证控制系统能够长期安全可靠稳定运行，是改造控制系统的重要原则。还要考虑适应发展的需要。由于技术的不断发展，控制系统的要求也将不断地提高，改造时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要，在选择PLC，输入、输出模块，I＼O点数和内存容量时要适当留有裕量，以满足今后的发展和工艺的改进。
2.改造流程
2.1.确定控制对象，明确控制任务和改造设计要求，要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对电控系统的控制要求，拟定控制系统改造设计的技术条件。
要深入、全面了解需改造机床的工作过程，分析整理其控制的基本方式、完成动作的条件关系，以及相关的保护联锁关系，了解是否需要对现有机床的操作控制加以改进，如有需要，后续改造设计中应予以实现。根据整理结果，确定所需输入、输出设备在保证完成工艺要求的前提下，力求系统简单经济，能最大限度地使用原有的输入、输出设备，降低改造成本。
2.2.制定控制方案，进行PLC选型。
设备工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的，标准的，按照易于扩充其功能的原则，选型所用PLC应是相关工业领域成熟可靠的系统。PLC的系统硬件，软件配置及功能应与设备规模和控制要求相适应。因此在选型时应详细分析工艺流程的特点，控制要求，然后根据控制要求估算输入输出I＼O点数，所需存储器容量，确定所需PLC的功能，最后选择具有高性价比的PLC。根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式。通过研究工艺流程和机械运动的各个步骤和状态，来确立哪些信号需要输入PLC，哪些信号要由PLC输出，哪些负载要由PLC驱动，分门别类统计出各输入输出点。确定I＼O点数时应留有15%～20%的余量，为系统改造留有余地。
2.3.设计I/O连接。编制I/O分配表、绘制I/O接线图。同类型的输入或输出点尽量集中在一起，连续分配，这样有利于程序编写和阅读。对PLC的输入、输出进行合理地地址编号，会给PLC系统的硬件设计、软件设计和系统调整带来很多方便。
2.4.硬件设计与软件设计。
根据所选用的PLC产品，了解其使用性能。按随机提供的资料结合实际控制需求，同时考虑软件编程的情况进行外部电路改造设计，绘制电气控制系统原理接线图，电气布置图及电气安装图。
用户程序的编写，可借鉴原有机床继电器控制电路原理图加以修改完善，也可根据控制要求灵活应用各种基本指令和功能指令采取别的方法灵活进行PLC的程序设计，力求程序简单易读。
2.5.现场运行调试。
在模拟调试合格的前提下，将PLC与现场设备连接。现场调试前要全面检查整个PLC控制系统，包括电源，接地线，设备连接线，I＼O连接等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下才可送电。将PLC的工作方式置为运行。反复调试，发现问题现场解决，如果系统调试达不到指标要求，则可对硬件和软件作调整，通常只需修改用户程序即可达到调整目的。当运行一定时间且系统运行正常后，可将程序固化具有长久记忆功能的存储器中，做好备份。最后将改造设备的全部技术资料整理、归档。
3.实例说明
以CA6140车床的改造为例，采用PLC改造其电控系统的具体过程如下。
3.1.首先必须对原始资料进行详细的了解，明确机床的各控制过程后确定改造方案：原车床的工艺加工操作方法不变，主令电器不变基础上，不改变原控制系统电器操作方法，电气控制系统控制元件作用与原电气线路相同，改造原继电器控制中的硬件接线为PLC编程实现。
3.2.CA6140车床有3台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转，M2电动机实现切削液供给，M3电动机为刀架快速移动
3.3.CA6140车床电气控制线路原理图如图
3.4.通过了解电力拖动控制要求与控制特点，进而详细分析了原有电力拖动控制线路原理图，确定了各种控制信号性质及其之间的相互关系，同时确定哪些信号需要输入PLC或由PLC输出，以经济实用为前提，选择三菱FX2N-48MR型PLC主机，根据I/0分配表绘制I/O接线图。
3.5.根据控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图。PLC的程序可以采用梯形图、语句表、程序块等形式表示。为了与继电器一接触器系统相承接，采用梯形图形式对镗床电气控制系统进行编程。梯形图与继电器—接触器系统的原理图从本质上相一致，设计方法为参照继电器原理图在保持原有控制逻辑基础上改绘。
4.结束语
从上例可看出，通过使用PLC改造该机床电气系统后，中间硬件环节的减少使线路简化，电气故障减少，维修费用得以降低，生产效率得到明显提高。使用中间继电器越多的机床设备采用PLC对其电控系统进行改造越能体现PLC控制的优势。从实际情况考虑，采用PLC对一些旧式机床设备进行改造是有必要的，从经济和技术角度考虑也是可行的。实践证明，利用PLC对旧机床进行改造的确是一种行之有效的手段。
参考文献：
[1]电气控制与可编程序控制器应用技术 主编：郁汉琪 东南大学出版社
[2]PLC行业应用实践 主编：李方园 中国电力出版社
[3]可编程序控制器应用技术 主编：张万忠 北京化工工业出版社
[4]维修电工实用技术手册 主编：王兵 北京机械工业出版社
[5]三菱FX系列可编程序控制器编程手册 三菱公司编
[6]三菱可编程序控制器使用手册 三菱公司编
关键词：继电器；PLC；改造
下面介绍采用PLC改造机床电控系统的一般方法和具体步骤。
1. 改造原则
应最大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求。充分发挥PLC的功能最大限度地满足被控对象的控制要求，是改造控制系统的首要前提，这也是改造中最重要的一条原则。这就要求设计人员在改造前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内外资料。在满足要求的前提下，力求系统简单经济、使用及维修方便。保证控制系统工作安全可靠。保证控制系统能够长期安全可靠稳定运行，是改造控制系统的重要原则。还要考虑适应发展的需要。由于技术的不断发展，控制系统的要求也将不断地提高，改造时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要，在选择PLC，输入、输出模块，I＼O点数和内存容量时要适当留有裕量，以满足今后的发展和工艺的改进。
2.改造流程
2.1.确定控制对象，明确控制任务和改造设计要求，要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对电控系统的控制要求，拟定控制系统改造设计的技术条件。
要深入、全面了解需改造机床的工作过程，分析整理其控制的基本方式、完成动作的条件关系，以及相关的保护联锁关系，了解是否需要对现有机床的操作控制加以改进，如有需要，后续改造设计中应予以实现。根据整理结果，确定所需输入、输出设备在保证完成工艺要求的前提下，力求系统简单经济，能最大限度地使用原有的输入、输出设备，降低改造成本。
2.2.制定控制方案，进行PLC选型。
设备工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的，标准的，按照易于扩充其功能的原则，选型所用PLC应是相关工业领域成熟可靠的系统。PLC的系统硬件，软件配置及功能应与设备规模和控制要求相适应。因此在选型时应详细分析工艺流程的特点，控制要求，然后根据控制要求估算输入输出I＼O点数，所需存储器容量，确定所需PLC的功能，最后选择具有高性价比的PLC。根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式。通过研究工艺流程和机械运动的各个步骤和状态，来确立哪些信号需要输入PLC，哪些信号要由PLC输出，哪些负载要由PLC驱动，分门别类统计出各输入输出点。确定I＼O点数时应留有15%～20%的余量，为系统改造留有余地。
2.3.设计I/O连接。编制I/O分配表、绘制I/O接线图。同类型的输入或输出点尽量集中在一起，连续分配，这样有利于程序编写和阅读。对PLC的输入、输出进行合理地地址编号，会给PLC系统的硬件设计、软件设计和系统调整带来很多方便。
2.4.硬件设计与软件设计。
根据所选用的PLC产品，了解其使用性能。按随机提供的资料结合实际控制需求，同时考虑软件编程的情况进行外部电路改造设计，绘制电气控制系统原理接线图，电气布置图及电气安装图。
用户程序的编写，可借鉴原有机床继电器控制电路原理图加以修改完善，也可根据控制要求灵活应用各种基本指令和功能指令采取别的方法灵活进行PLC的程序设计，力求程序简单易读。
2.5.现场运行调试。
在模拟调试合格的前提下，将PLC与现场设备连接。现场调试前要全面检查整个PLC控制系统，包括电源，接地线，设备连接线，I＼O连接等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下才可送电。将PLC的工作方式置为运行。反复调试，发现问题现场解决，如果系统调试达不到指标要求，则可对硬件和软件作调整，通常只需修改用户程序即可达到调整目的。当运行一定时间且系统运行正常后，可将程序固化具有长久记忆功能的存储器中，做好备份。最后将改造设备的全部技术资料整理、归档。
3.实例说明
以CA6140车床的改造为例，采用PLC改造其电控系统的具体过程如下。
3.1.首先必须对原始资料进行详细的了解，明确机床的各控制过程后确定改造方案：原车床的工艺加工操作方法不变，主令电器不变基础上，不改变原控制系统电器操作方法，电气控制系统控制元件作用与原电气线路相同，改造原继电器控制中的硬件接线为PLC编程实现。
3.2.CA6140车床有3台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转，M2电动机实现切削液供给，M3电动机为刀架快速移动
3.3.CA6140车床电气控制线路原理图如图
3.4.通过了解电力拖动控制要求与控制特点，进而详细分析了原有电力拖动控制线路原理图，确定了各种控制信号性质及其之间的相互关系，同时确定哪些信号需要输入PLC或由PLC输出，以经济实用为前提，选择三菱FX2N-48MR型PLC主机，根据I/0分配表绘制I/O接线图。
3.5.根据控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图。PLC的程序可以采用梯形图、语句表、程序块等形式表示。为了与继电器一接触器系统相承接，采用梯形图形式对镗床电气控制系统进行编程。梯形图与继电器—接触器系统的原理图从本质上相一致，设计方法为参照继电器原理图在保持原有控制逻辑基础上改绘。
4.结束语
从上例可看出，通过使用PLC改造该机床电气系统后，中间硬件环节的减少使线路简化，电气故障减少，维修费用得以降低，生产效率得到明显提高。使用中间继电器越多的机床设备采用PLC对其电控系统进行改造越能体现PLC控制的优势。从实际情况考虑，采用PLC对一些旧式机床设备进行改造是有必要的，从经济和技术角度考虑也是可行的。实践证明，利用PLC对旧机床进行改造的确是一种行之有效的手段。
参考文献：
[1]电气控制与可编程序控制器应用技术 主编：郁汉琪 东南大学出版社
[2]PLC行业应用实践 主编：李方园 中国电力出版社
[3]可编程序控制器应用技术 主编：张万忠 北京化工工业出版社
[4]维修电工实用技术手册 主编：王兵 北京机械工业出版社
[5]三菱FX系列可编程序控制器编程手册 三菱公司编
[6]三菱可编程序控制器使用手册 三菱公司编