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【摘 要】讨论了利用可编程控制器对机床进行数控改造的具体方案和一般步骤，并以锯片切割机的改造为例介绍了利用西门子公司S7-200系列可编程控制器进行改造的具体过程，阐述了机床數控改造后的应用效果及其未来的社会和经济效益。
【关键词】数控机床；可编程控制器；数控化改造
0.前言
在我国现有在机床中有一部分仍采用传统的继电器-接触器控制方式，这些机床触点多，线路复杂，使用多年后，故障多、维修量大、维护不便、可靠性差，严重影响了正常在生产。还有一些旧机床虽然还能正常工作，但其精度、效率、自动化程度已不能满足当前生产工艺要求。对这些机床进行改造势在必行，改造既是企业资源的再利用，走持续化发展的需要，也是满足企业新生产工艺，提高经济效益的需要。
1.解决方案
利用PLC对旧机床控制系统进行改造是一种行之有效的手段。
采用PLC进行控制台，机床控制电路的接线量大大减少，故障率大大降低，提高了设备运行的稳定性和使用率，增强了可靠性，减小了维修，维护工作强度。
当机床加工程序发生变化时，只需要修改PLC的程序就可以进行新的加工，更改较方便，有助于提升机床的应用。
由于具有通信功能，采用可编程控制器进行机床改造后，可以与其他智能设备联网通信，在今后的进一步技术改造升级中，可根据需要联入工厂自动化网络中。
2.改造过程、步骤及应用实例
2.1深入了解原有机床的工作过程，分析整理其控制的基本方式、完成的动作时序和条件关系，以及相关的保护和连锁控制，尽可能地与实际操作人员充分交流，了解是否需要对现有机床的控制操作加以改进，提高精度、可操作性和安全性等；如有需要，在后续的设计中予以实现。
2.2根据分析整理的结果，确定所需要的用户输入/输出设备。由于是对旧机床的改造，在保证完成工艺要求的前提下，最大限度地使用原有机床的输入/输出设备，如：按钮、行程开关、接触器、电磁阀等，以降低改造成本。
2.3PLC机型选择。根据输入/输出设备的数量与类型，确定所需的I/O点数。确定I/O点数时，应留有20%左右的裕量，以适应今后的生产工艺变化，为系统改造留有余地。由I/O点数，利用一条经验公式：
总内存字数=（开关量输入点数+开关量输出点数）*10+模拟量点数*150来估算内存容量。在估算出内存字数后，再留25%的裕量。因此选择合适的机型。
2.4设计并编制I/O分配表，绘制I/O接线图。应注意到：同类型的输入点或输出点应尽量集中在一起，连续分配。
2.5 进行程序设计。可借鉴机床原有继电器控制电路图，加以修改和完善。完成程序设计后，应进行模拟调试。
2.6模拟调试后，进行现场系统调试。调试中出现在问题逐一排除，直至调试成功。最后还应进行技术资料整理、归档。
下面是对某锯篇切割机的数控改造过程，机床的各控制过程如下：
（1）主轴电机的控制。启动，停止；
（2）进给电机控制。工作台纵向进给到与锯片相切的位置，之后工作台横向快速进给锯片，完成后工作台慢速移动后退，期间锯片主工作台变速旋转一个锯齿的角度，两运动同时进行插补出一个锯齿圆弧；
（3）冷却泵电机的启动控制以及相关的保护、联锁控制，工作台的各运动方向的超程保护，各运动方向的联锁控制等。
确定所需的用户输入/输出设备。根据设备的硬件条件分析出，面板上有6个按钮需占6个数字输入口，一个BCD拨码开关占用4个输入口，一条直线光栅尺占用3个输入口，一个三位状态旋钮占2个输入口，执行单元为3个步进电机和2个异步电机，其中大多数个步进电机共需8个数字输出口，砂轮主电机和冷却泵各需1个输出口，报警指示灯和上电指示灯各需1个输出口。为保证安全起见，热继电器不接入输入端，而直接接在PLC的输出端；合计输入点数15点，输出点数12点。考虑到要留有20%左右的裕量，所以I/O点数要在30个点以上。因此，选用西门子公司S7-200系列226型号的PLC，其输入点数为24点，输出点数为16点，I/O总点数40点； 编制I/O分配表，绘制I/O接线图；借助机床原有的继电器控制电路图，进行程序设计，编写STL结构化程序语言；模拟调试及现场程序调试，完成技术资料的归档。
3.改造后效果
可实现加工的柔性自动化，效率比传统锯片机提高5～6倍。加工的锯齿精度高，尺寸分散度小，提高了锯齿的强度。拥有自动报警、自动监控、补偿等多种自我调节功能，可实现长时间无人看管加工。由于锯片采用的是某新型合金刚，齿磨损后修补的成本很高，采用该锯片机后，为工厂节省了可观的维修成本，真正提高了工厂的效益。
4.结语
利用PLC对传统机床进行数控化改造，能够有效地解决复杂、精密和小批多变的零件加工问题，满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，同时为企业节省了大量的设备改造成本，提高了企业的经济效益和社会效益，提升了企业的产品竞争力，始企业更容易在竞争激烈的市场环境里生存和发展。
【关键词】数控机床；可编程控制器；数控化改造
0.前言
在我国现有在机床中有一部分仍采用传统的继电器-接触器控制方式，这些机床触点多，线路复杂，使用多年后，故障多、维修量大、维护不便、可靠性差，严重影响了正常在生产。还有一些旧机床虽然还能正常工作，但其精度、效率、自动化程度已不能满足当前生产工艺要求。对这些机床进行改造势在必行，改造既是企业资源的再利用，走持续化发展的需要，也是满足企业新生产工艺，提高经济效益的需要。
1.解决方案
利用PLC对旧机床控制系统进行改造是一种行之有效的手段。
采用PLC进行控制台，机床控制电路的接线量大大减少，故障率大大降低，提高了设备运行的稳定性和使用率，增强了可靠性，减小了维修，维护工作强度。
当机床加工程序发生变化时，只需要修改PLC的程序就可以进行新的加工，更改较方便，有助于提升机床的应用。
由于具有通信功能，采用可编程控制器进行机床改造后，可以与其他智能设备联网通信，在今后的进一步技术改造升级中，可根据需要联入工厂自动化网络中。
2.改造过程、步骤及应用实例
2.1深入了解原有机床的工作过程，分析整理其控制的基本方式、完成的动作时序和条件关系，以及相关的保护和连锁控制，尽可能地与实际操作人员充分交流，了解是否需要对现有机床的控制操作加以改进，提高精度、可操作性和安全性等；如有需要，在后续的设计中予以实现。
2.2根据分析整理的结果，确定所需要的用户输入/输出设备。由于是对旧机床的改造，在保证完成工艺要求的前提下，最大限度地使用原有机床的输入/输出设备，如：按钮、行程开关、接触器、电磁阀等，以降低改造成本。
2.3PLC机型选择。根据输入/输出设备的数量与类型，确定所需的I/O点数。确定I/O点数时，应留有20%左右的裕量，以适应今后的生产工艺变化，为系统改造留有余地。由I/O点数，利用一条经验公式：
总内存字数=（开关量输入点数+开关量输出点数）*10+模拟量点数*150来估算内存容量。在估算出内存字数后，再留25%的裕量。因此选择合适的机型。
2.4设计并编制I/O分配表，绘制I/O接线图。应注意到：同类型的输入点或输出点应尽量集中在一起，连续分配。
2.5 进行程序设计。可借鉴机床原有继电器控制电路图，加以修改和完善。完成程序设计后，应进行模拟调试。
2.6模拟调试后，进行现场系统调试。调试中出现在问题逐一排除，直至调试成功。最后还应进行技术资料整理、归档。
下面是对某锯篇切割机的数控改造过程，机床的各控制过程如下：
（1）主轴电机的控制。启动，停止；
（2）进给电机控制。工作台纵向进给到与锯片相切的位置，之后工作台横向快速进给锯片，完成后工作台慢速移动后退，期间锯片主工作台变速旋转一个锯齿的角度，两运动同时进行插补出一个锯齿圆弧；
（3）冷却泵电机的启动控制以及相关的保护、联锁控制，工作台的各运动方向的超程保护，各运动方向的联锁控制等。
确定所需的用户输入/输出设备。根据设备的硬件条件分析出，面板上有6个按钮需占6个数字输入口，一个BCD拨码开关占用4个输入口，一条直线光栅尺占用3个输入口，一个三位状态旋钮占2个输入口，执行单元为3个步进电机和2个异步电机，其中大多数个步进电机共需8个数字输出口，砂轮主电机和冷却泵各需1个输出口，报警指示灯和上电指示灯各需1个输出口。为保证安全起见，热继电器不接入输入端，而直接接在PLC的输出端；合计输入点数15点，输出点数12点。考虑到要留有20%左右的裕量，所以I/O点数要在30个点以上。因此，选用西门子公司S7-200系列226型号的PLC，其输入点数为24点，输出点数为16点，I/O总点数40点； 编制I/O分配表，绘制I/O接线图；借助机床原有的继电器控制电路图，进行程序设计，编写STL结构化程序语言；模拟调试及现场程序调试，完成技术资料的归档。
3.改造后效果
可实现加工的柔性自动化，效率比传统锯片机提高5～6倍。加工的锯齿精度高，尺寸分散度小，提高了锯齿的强度。拥有自动报警、自动监控、补偿等多种自我调节功能，可实现长时间无人看管加工。由于锯片采用的是某新型合金刚，齿磨损后修补的成本很高，采用该锯片机后，为工厂节省了可观的维修成本，真正提高了工厂的效益。
4.结语
利用PLC对传统机床进行数控化改造，能够有效地解决复杂、精密和小批多变的零件加工问题，满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，同时为企业节省了大量的设备改造成本，提高了企业的经济效益和社会效益，提升了企业的产品竞争力，始企业更容易在竞争激烈的市场环境里生存和发展。