基于PLC数控技术在电解加工的应用分析

1 引言

　　近年来，电解加工机床发展迅速。电解机床具有加工范围广、不产生切削力等优点，但在潮湿复杂的环境中，采用电解加工机床中专用控制电路的很容易受到腐蚀，甚至损坏。另外，常规的电解加工机床由于采用专用控制电路，当生产任务改变后，重新编写程序很困难，适用性比较差。因此，采用通用PLC作为控制核心，一方面解决了控制器容易受到外部环境影响的问题，另一方面增加了系统控制的灵活性，当生产任务改变后，采用常规的PLC编程软件重新编写程序即可。由于PLC本身就是一个完整的单片机系统，所以本身具有输入输出保护、信号滤波等功能，所以利用PLC进行电解加工控制时，只需要设计控制对象和PLC的接口电路即可，化简了硬件结构，降低设计、维修的难度。因此，基于PLC数控电解加工机床控制系统特点突出，应用前景广阔。

2 基于PLC 数控电解加工机床控制系统构成

　　从系统构成的角度来讲，基于PLC数控电解加工机床控制系统一般由控制单元、接口单元、执行部件和电源组成，具体如图1所示。

图1 系统硬件框图

　　(1)系统控制单元。控制单元主要是指选定的PLC。本文就以三菱公司FX系列PLC为例，说明基于PLC数控电解加工机床应用的情况。另外，根据需要匹配功能模块。由于PLC本身虽然能够完成一定控制任务，但是要实现更复杂的控制功能，就必须扩展功能模块。例如模拟输入输出模块、通信模块、温度测量模块、位置测量模块等。它能实现对直流电源、电解液系统、位控单元、触摸屏、对刀控制单元等的中央控制。另外，也可以采集外部的机床速度等信号，输出电机等控制信号。功能模块的安装可有效提高系统的响应和控制能力。(2)接口单元。主要包括控制面板、驱动电路、输入信号的转换电路等。电解加工机床一般采用触摸屏作为显示和控制部件并辅助按钮和开关形成控制面板。另外，输入信号必须转换为AD模块可以接受的电压或电流，一般电压为0-10V，电流为4-20mA。有些执行部件需要接口驱动电路，如电机等。(3)执行部件。执行部件包括电解液泵、进给步进电机、分度步进电机、继电器、交流接触器、电磁阀等部件。通过PLC输出执行令，执行部件可以完成相应动作。(4)电源控制单元。实现手动调压、欠压保护、过流保护、电压电流的实时监控等功能。

3 基于PLC 数控电解加工机床的应用

　　在使用数控电解加工机床加工零件时，要求操作人员具有较高的技术能力和操作经验。下面从硬件系统和系统软件两个方面说明基于PLC数控电解加工机床的应用技术要点。

　　3.1 硬件系统应用分析

　　(1)以PLC为核心的系统硬件系统进行操控时，首先掌握PLC及扩展功能模块的使用方法。本文以FX2N-128MR为例，PLC输出为继电器输出类型，输出端子为独立型。因此，每个输出端子的负载能力和输出频率是限定在一定范围里。如果负载电流发生较大突变，要求控制人员一定快速切断负载，否则会烧毁PLC的输出电路。另外，三菱FX系列输入信号频率总和不能超过20KHz，以免输入信号超频，造成输入信号失真。有些控制系统采用高速和低速两个电路实现阴极头移动，根据操作人员设定移动速度，利用软件进行切换[3]。因此，如果没有特殊情况，设定值波动不宜过大，以便减少高低速切换次数。(2)对刀控制单元的操作。进行正式加工之前，都要进行对刀。其原理是通过测量工具阴极和工件阳极相连时的导通电流,来确定加工原点。导通电流的数值不可太小,否则由于电解液和微粒造成阴、阳极导通,不能测得真正的加工原点。进给速度的设定也需要一定经验，设定值从200mm/min-400mm/min变化，具体设定值可根据加工的对象和加工效率选择。(3)控制面板的使用。一般控制系统采用触摸屏作为控制界面之外，也设计一些按钮和按键作为辅助控制。由于触摸屏操作缺失真实的操作手感，所以在紧急情况下的操作，一般使用面板按钮控制，更加安全可靠。

　　3.2 系统软件应用

　　数控电解加工机床系统软件一般包括系统初始化模块、系统参数设定模块等十余个模块。首先，系统上电后，先执行初始化模块程序。如果系统初始化出现异常，熟悉控制软件的操作人员反应快速，迅速处理异常情况。另外，数控电解加工机床系统包含有专家系统或诊断程序。详细了解这些内容有助于操作人员准确处理系统报警、系统错误等情况。最后，系统软件会将很多信息、设定值等显示在控制界面上，因此，操作人员一定熟练掌握信息判断和设定值的含义。否则，可能造成生产事故。

4 结语

　　总而言之，基于PLC数控电解加工工艺有很多技术要点需要掌握，包括硬件系统和系统软件的应用。只有全面理解数控设备的特点，才能真正操控设备，提高加工效率。