0 引言

　　可編程控制器(PLc)是以微處理器為核心的通用工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器．接觸器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)緊密結(jié)合，集計(jì)算機(jī)、控制、通訊于一體，具有可靠性高、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活、易于使用、維修方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)自動(dòng)化提供r近乎完美的自動(dòng)控制裝置。

　　目前，許多企業(yè)和高校實(shí)習(xí)工廠的機(jī)床和設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的繼電器一接觸器控制系統(tǒng)。由于采用物理電子器件和大最而又復(fù)雜的硬接線，使得系統(tǒng)的可靠性差，工作效率低，故障診斷和排除困難，嚴(yán)重影響了工廠的生產(chǎn)效率。因此，采用PLC對(duì)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，很有益處。本文介紹三面銑組合機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

1 三面銑組合機(jī)床概述

　　1.1 組成及其工作過(guò)程

　　三面銑組合機(jī)床是用來(lái)對(duì)Z512W型臺(tái)式鉆床主軸箱的Φ80、Φ90孔端面及定位面進(jìn)行銑銷(xiāo)加工的一種自動(dòng)加丁設(shè)備。主要由底座、床身、銑削動(dòng)力頭、液壓動(dòng)力滑臺(tái)、液壓站、工作臺(tái)、工件松緊油缸等組成。機(jī)床底座上安放有床身，床身上一頭安裝有液壓動(dòng)力滑臺(tái)。工件及夾緊裝置放于滑臺(tái)上。床身的兩邊各安裝有一臺(tái)銑銷(xiāo)頭，上方有立銑頭，液壓站在機(jī)床附近。其加丁動(dòng)作是按預(yù)定的步驟安排的。操作者將要加工的零件放在液壓動(dòng)力滑臺(tái)(工作臺(tái))的夾具中，在其他準(zhǔn)備丁作就緒后，發(fā)出加丁指令。工件夾緊后壓力繼電器動(dòng)作，滑臺(tái)開(kāi)始快進(jìn)，到位轉(zhuǎn)工進(jìn)，同時(shí)起動(dòng)左和右1銑頭開(kāi)始加工，加工到某一位置，立銑頭開(kāi)始加工，加工又過(guò)一定位置右1銑頭停止，右2銑頭開(kāi)始加下，加1二到終點(diǎn)三臺(tái)電機(jī)同時(shí)停止。待電機(jī)完全停止后，滑臺(tái)快退回原位，工件松開(kāi)，一個(gè)自動(dòng)下作循環(huán)結(jié)束。操作者取下加工好的丁件，再放上未加工的零件，重新發(fā)出加丁指令重復(fù)上述工作過(guò)程。

　　1.2 三面銑組合機(jī)床的電氣控制要求

　　三面銑組合機(jī)床有液壓泵、左銑削頭、右銑l削頭、右銑2削頭和立銑削頭五臺(tái)電機(jī)，均采用三相交流籠型異步電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)要求如下：

　　(1)五臺(tái)電機(jī)均為單向旋轉(zhuǎn)。

　　(2)機(jī)床要求有單循環(huán)自動(dòng)工作、單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)丁作、點(diǎn)動(dòng)三種工作方式，油泵電機(jī)在自動(dòng)加工一個(gè)循環(huán)后不停機(jī)。

　　(3)單循環(huán)自動(dòng)丁作過(guò)程。

　　(4)單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作包括：左銑頭單循環(huán)工作、右1銑頭單循環(huán)工作、右2銑頭單循環(huán)丁作、立銑頭單循環(huán)工作。要求考慮各銑頭單循環(huán)丁作的加工區(qū)間。

　　(5)點(diǎn)動(dòng)工作包括：四臺(tái)主軸電機(jī)均能點(diǎn)動(dòng)對(duì)刀、滑臺(tái)快速(快進(jìn)、快退)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整、松緊油缸的調(diào)整(手動(dòng)松開(kāi)與手動(dòng)夾緊)。

　　(6)電源、油泵工作、工件夾緊與放松和加工等信號(hào)指示。

　　(7)照明電路

　　(8)必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)與保護(hù)環(huán)節(jié)。

2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　三面銑組合機(jī)床液壓泵、左銑削頭、右銑1削頭、右銑2削頭和立銑削頭的五臺(tái)電動(dòng)機(jī)均為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，分別由KM1～KM5控制，F(xiàn)U1～FU5做短路保護(hù)，F(xiàn)R1～FR5做長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。

　　2.1 PLC的外部電路設(shè)計(jì)

　　(1)SB0為加T指令按鈕，SQ1為滑臺(tái)原位開(kāi)關(guān)，SQ2為滑臺(tái)快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)位置開(kāi)關(guān)。

　　(2)由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA實(shí)現(xiàn)三面銑組合機(jī)床的單循環(huán)自動(dòng)工作、單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作、點(diǎn)動(dòng)三種工作方式的選擇。

　　(3)由按鈕SB1～SB4分別控制左銑頭、右1銑頭、右2銑頭、立銑頭，且各銑頭的單循環(huán)工作和點(diǎn)動(dòng)對(duì)刀共用同一按鈕。由程序?qū)崿F(xiàn)兩種控制；南位置殲關(guān)SQ3～SQ6分別控制左銑頭、右1銑頭、右2銑頭、立銑頭單循環(huán)丁作的加工區(qū)間。

　　(4)由按鈕SB5和SB6控制滑臺(tái)快進(jìn)與快退，SB7和SB8控制以實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整和油缸的松緊調(diào)整(手動(dòng)松開(kāi)與手動(dòng)夾緊)。

　　(5)油泉和各銑頭電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)FR1～FR5觸點(diǎn)并聯(lián)后接入PLC，可以節(jié)省PLC的輸入點(diǎn)數(shù)。

　　(6)工件夾緊與放松信號(hào)指示(HL1和HL2)、滑臺(tái)快進(jìn)與快退信號(hào)指示(HL3和HIA)、滑臺(tái)工進(jìn)信號(hào)指示(H15)、液壓泵丁作信號(hào)指示(HL6)和各銑頭加丁信號(hào)指示(HL7、HL8、HL9和HL10)分別并聯(lián)在相對(duì)應(yīng)的電磁鐵或接觸器線圈兩端，可以節(jié)省PLC的輸出點(diǎn)數(shù)。將觸點(diǎn)并聯(lián)后接人PLC，或?qū)⑤敵鰶](méi)備并聯(lián)后接到PLC的同一個(gè)輸出端子，可以降低設(shè)備的成本，這些方法被經(jīng)常利用，但必須充分考慮控制系統(tǒng)的可靠性。

　　(7)由開(kāi)關(guān)QS控制機(jī)床總電源，SAl控制機(jī)床的照明EL，且照明電路采用36V安全電壓。岡QS、SAl不參與系統(tǒng)過(guò)程循環(huán)，故不納入PLC控制系統(tǒng)。

　　(8)三面銑組合機(jī)床進(jìn)行單循環(huán)自動(dòng)銑銷(xiāo)加工和單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)都必須先起動(dòng)液壓泵再進(jìn)行后面的操作，即液壓泵與各銑頭之間有順序聯(lián)鎖，且不論哪臺(tái)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，液壓泵與各銑頭電動(dòng)機(jī)全部停止，以保證加丁質(zhì)量，減少故障。進(jìn)行單循環(huán)自動(dòng)銑銷(xiāo)加工時(shí)還必須有以下聯(lián)鎖：①右1銑頭與立銑頭之間有順序聯(lián)鎖；②立銑頭與右2銑頭之間有順序聯(lián)鎖；③右1銑頭與右2銑頭不能同時(shí)工作，有互鎖。

　　2.2 PLC選型與I／O資源分配

　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)可知，該系統(tǒng)有19個(gè)輸入點(diǎn)，11個(gè)輸出點(diǎn)，由于接觸器與電磁閥線圈所加電壓的種類(lèi)與高低不一樣，故必須占用PLC的兩組輸出通道，并選擇繼電器輸出型的PLC。通過(guò)對(duì)機(jī)床控制系統(tǒng)輸入、輸出電路的綜合分析，本設(shè)計(jì)選擇了兩門(mén)子的STEP7—200 CPU226PLC，該機(jī)型的輸入點(diǎn)數(shù)為24，輸出點(diǎn)數(shù)為16，完全滿足本設(shè)計(jì)中的基本要求。

　　3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　三面銑組合機(jī)床有單循環(huán)自動(dòng)工作、單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作、點(diǎn)動(dòng)i種丁作方式，下面以一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)為例分析單循環(huán)自動(dòng)丁作過(guò)程控制。將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA扳至“單循環(huán)自動(dòng)工作”位置，當(dāng)操作者將要加T的零件放在液壓滑臺(tái)的夾具中后(其他準(zhǔn)備工作就緒)，按下SB0，工件開(kāi)始夾緊，夾緊后壓力繼電器BP2觸點(diǎn)動(dòng)作，信號(hào)燈HL1亮，滑臺(tái)開(kāi)始快進(jìn)，信號(hào)燈HL3亮，原位開(kāi)關(guān)SQl復(fù)位；當(dāng)滑臺(tái)壓下S02后轉(zhuǎn)工進(jìn)，信號(hào)燈HL3熄滅，HL5亮，同時(shí)起動(dòng)左和右1銑頭開(kāi)始加工，信號(hào)燈HL7、HL8亮；當(dāng)加丁到指，定位置，立銑頭開(kāi)始加工，HL10亮；又過(guò)一定位置時(shí)，右1銑頭停止，HL8熄滅。右2銑頭開(kāi)始加工，HL9亮，直到終點(diǎn)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)停止。信號(hào)燈HL7、HL9、HLl0全部熄滅，此時(shí)，死檔鐵停留，當(dāng)壓力繼電器BPI觸點(diǎn)動(dòng)作后滑臺(tái)自動(dòng)快速退回(HL4亮)原位，SQ1受壓，工件松開(kāi)(H12亮)，一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)結(jié)束。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果表明，將PLC技術(shù)應(yīng)用于三面銑組合機(jī)床可節(jié)省大量的電氣元件、導(dǎo)線與原材料，且可靠性高、使用靈活、調(diào)試方便，縮短了設(shè)計(jì)周期，減少了維修工作量，提高了加工零件合格率，具有整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。