PLC在鏜銑組合機床上的應用

1.引言：

　　由于可編程序控制器具有功能強，可靠性高，環境適應能力和抗干擾能力強，以及接線簡單，編程靈活、方便等特點廣泛應用于工業控制。目前國內許多廠家的自動控制系統及加工機床都采用PLC代替繼電控制。如汽車行業的一汽、二汽，早在八十年代中后期就大力著手將繼電器控制系統改造成可編程控制系統，各廠家在近幾年新進的設備中大部份都是由可編程控制的。由于市場對菱木變速箱的需求量大，而工廠對菱木變速箱殼體加工的能力有限，需自制一臺菱木變速箱殼體鏜銑組合機床，我承擔了該機床電氣控制系統的設計任務。

2. 鏜銑組合機床的電氣控制要求

　　鏜銑組合機床是用來加工菱木變速箱殼體端面及軸孔的專用機床。機床由中間滑臺、銑削動力頭、小動力頭、鏜削動力頭幾部份組成。工件的夾緊、松開由氣壓控制，工件夾緊在中間滑臺上，由銑削動力頭和小動力頭分別對殼體大、小端面進行銑削加工，由鏜削動力頭對軸孔進行鏜削加工。中間滑臺及鏜削動力頭、小動力頭的進、退由液壓系統驅動，通過對銑削電機、鏜削電機、液壓電機及液壓電磁閥的通斷控制實現的工作循環如下：（1）工件安裝并夾緊后，按下啟動按鈕，銑削電機啟動，中間滑臺工進，銑削大端面。（2）銑削完畢后，中間滑臺由工進轉快進。（3）快進到位轉二次工進，同時小動力頭電機啟動并進給，銑削小端面。（4）銑削完畢后小動力頭電機停止并退，中間滑臺停止并定位。（5）鏜削電機啟動，鏜削動力頭工進對軸孔進行鏜削加工。（6）鏜削動力頭快進。（7）鏜削動力頭二次工進對另一個軸孔進行加工。（8）鏜削動力頭定位并延時。（9）鏜削電機制動。（10）鏜削動力頭快退到原位。（11）中間滑臺快退到原位，夾具松開取出工件，等待下一個循環。

I/O地址分配表

3.系統硬件設計

　　根據上述機床電氣控制要求，輸入輸出均為開關量，需要PLC檢測的輸入信號有 ：6個按鈕，8個行程開關，壓力繼電器及3個轉換開關共計22個。PLC輸出控制信號有：7個電磁閥，3個繼電器，3個信號指示燈共13個。液壓電機的控制及電機的點動控制不通過PLC。因此，選用日本三菱公司的F1-40MR（繼電器輸出，整體式）PLC為基本單元（24個輸入點，16個輸出點）能滿足控制要求。具體的I/O地直分配見上表。PLC控制系統的外部接線圖如圖1。

4.系統軟件設計

　　4.1.整體程序設計

　　在系統程序設計中，采用了調整、自動、步進三種控制方式，采用模塊組合結構。將不同控制方式的程序分別編寫，采用條件跳轉指令，根據工作方式選擇開關決定執行哪種控制程序。這樣使得程序結構清晰，編程方便。系統控制程序的總體結構如圖2所示。公共程序是系統共用程序，調整程序實現機床的點動控制。自動程序包括了自動和步進兩種功能。當SA3置于調整狀態時X412得電，執行調整程序，公共程序中的轉換禁止M574有效，自動程序無法轉換。當SA3置于自動狀態時X411得電，公共程序中的轉換啟動M575在按下啟動按鈕后得電，使自動程序能順利執行。當SA3置于步進狀態時X410得電，在按下啟動按鈕時轉換啟動M575得電并瞬時斷開轉換禁止M574，使自動程序能實現一步轉換，執行一個工作節拍，再按一次啟動按鈕執行下一個工作節拍，實現步進控制。

　　4.2.自動程序設計

　　該鏜銑組合機床是開關量的順序控制，用軟件編程實現順序控制是PLC最突出的特點。日本三菱F1系列PLC實現順序控制的程序設計方法主要有四種：采用步進梯形指令（STL）編程;采用移位指令編程;采用置位/復位（S/R）指令編程;采用啟、停、保電路編程。從直觀易懂，設計簡捷的角度出發我選擇了步進梯形指令編制自動程序。順序功能圖和自動程序梯形圖如圖3和圖4所示。

5.結束語

　　本文介紹了利用三菱F1系列PLC的步進梯形指令實現對鏜銑組合機床的自動控制。現場的應用結果表明，PLC功能強，抗干擾性能好，工作壽命長，可靠性高，編程靈活，大大提高了設備的自動化水平。