PLC在鏜銑組合機(jī)床上的應(yīng)用

1.引言：

　　由于可編程序控制器具有功能強(qiáng)，可靠性高，環(huán)境適應(yīng)能力和抗干擾能力強(qiáng)，以及接線簡單，編程靈活、方便等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制。目前國內(nèi)許多廠家的自動(dòng)控制系統(tǒng)及加工機(jī)床都采用PLC代替繼電控制。如汽車行業(yè)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(tǒng)改造成可編程控制系統(tǒng)，各廠家在近幾年新進(jìn)的設(shè)備中大部份都是由可編程控制的。由于市場(chǎng)對(duì)菱木變速箱的需求量大，而工廠對(duì)菱木變速箱殼體加工的能力有限，需自制一臺(tái)菱木變速箱殼體鏜銑組合機(jī)床，我承擔(dān)了該機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。

2. 鏜銑組合機(jī)床的電氣控制要求

　　鏜銑組合機(jī)床是用來加工菱木變速箱殼體端面及軸孔的專用機(jī)床。機(jī)床由中間滑臺(tái)、銑削動(dòng)力頭、小動(dòng)力頭、鏜削動(dòng)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(tái)上，由銑削動(dòng)力頭和小動(dòng)力頭分別對(duì)殼體大、小端面進(jìn)行銑削加工，由鏜削動(dòng)力頭對(duì)軸孔進(jìn)行鏜削加工。中間滑臺(tái)及鏜削動(dòng)力頭、小動(dòng)力頭的進(jìn)、退由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)銑削電機(jī)、鏜削電機(jī)、液壓電機(jī)及液壓電磁閥的通斷控制實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)如下：（1）工件安裝并夾緊后，按下啟動(dòng)按鈕，銑削電機(jī)啟動(dòng)，中間滑臺(tái)工進(jìn)，銑削大端面。（2）銑削完畢后，中間滑臺(tái)由工進(jìn)轉(zhuǎn)快進(jìn)。（3）快進(jìn)到位轉(zhuǎn)二次工進(jìn)，同時(shí)小動(dòng)力頭電機(jī)啟動(dòng)并進(jìn)給，銑削小端面。（4）銑削完畢后小動(dòng)力頭電機(jī)停止并退，中間滑臺(tái)停止并定位。（5）鏜削電機(jī)啟動(dòng)，鏜削動(dòng)力頭工進(jìn)對(duì)軸孔進(jìn)行鏜削加工。（6）鏜削動(dòng)力頭快進(jìn)。（7）鏜削動(dòng)力頭二次工進(jìn)對(duì)另一個(gè)軸孔進(jìn)行加工。（8）鏜削動(dòng)力頭定位并延時(shí)。（9）鏜削電機(jī)制動(dòng)。（10）鏜削動(dòng)力頭快退到原位。（11）中間滑臺(tái)快退到原位，夾具松開取出工件，等待下一個(gè)循環(huán)。

I/O地址分配表

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)上述機(jī)床電氣控制要求，輸入輸出均為開關(guān)量，需要PLC檢測(cè)的輸入信號(hào)有 ：6個(gè)按鈕，8個(gè)行程開關(guān)，壓力繼電器及3個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)共計(jì)22個(gè)。PLC輸出控制信號(hào)有：7個(gè)電磁閥，3個(gè)繼電器，3個(gè)信號(hào)指示燈共13個(gè)。液壓電機(jī)的控制及電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)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(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)）能滿足控制要求。具體的I/O地直分配見上表。PLC控制系統(tǒng)的外部接線圖如圖1。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　4.1.整體程序設(shè)計(jì)

　　在系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，采用了調(diào)整、自動(dòng)、步進(jìn)三種控制方式，采用模塊組合結(jié)構(gòu)。將不同控制方式的程序分別編寫，采用條件跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)工作方式選擇開關(guān)決定執(zhí)行哪種控制程序。這樣使得程序結(jié)構(gòu)清晰，編程方便。系統(tǒng)控制程序的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。公共程序是系統(tǒng)共用程序，調(diào)整程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)床的點(diǎn)動(dòng)控制。自動(dòng)程序包括了自動(dòng)和步進(jìn)兩種功能。當(dāng)SA3置于調(diào)整狀態(tài)時(shí)X412得電，執(zhí)行調(diào)整程序，公共程序中的轉(zhuǎn)換禁止M574有效，自動(dòng)程序無法轉(zhuǎn)換。當(dāng)SA3置于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)X411得電，公共程序中的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)M575在按下啟動(dòng)按鈕后得電，使自動(dòng)程序能順利執(zhí)行。當(dāng)SA3置于步進(jìn)狀態(tài)時(shí)X410得電，在按下啟動(dòng)按鈕時(shí)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)M575得電并瞬時(shí)斷開轉(zhuǎn)換禁止M574，使自動(dòng)程序能實(shí)現(xiàn)一步轉(zhuǎn)換，執(zhí)行一個(gè)工作節(jié)拍，再按一次啟動(dòng)按鈕執(zhí)行下一個(gè)工作節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)控制。

　　4.2.自動(dòng)程序設(shè)計(jì)

　　該鏜銑組合機(jī)床是開關(guān)量的順序控制，用軟件編程實(shí)現(xiàn)順序控制是PLC最突出的特點(diǎn)。日本三菱F1系列PLC實(shí)現(xiàn)順序控制的程序設(shè)計(jì)方法主要有四種：采用步進(jìn)梯形指令（STL）編程;采用移位指令編程;采用置位/復(fù)位（S/R）指令編程;采用啟、停、保電路編程。從直觀易懂，設(shè)計(jì)簡捷的角度出發(fā)我選擇了步進(jìn)梯形指令編制自動(dòng)程序。順序功能圖和自動(dòng)程序梯形圖如圖3和圖4所示。

5.結(jié)束語

　　本文介紹了利用三菱F1系列PLC的步進(jìn)梯形指令實(shí)現(xiàn)對(duì)鏜銑組合機(jī)床的自動(dòng)控制。現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用結(jié)果表明，PLC功能強(qiáng)，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(shè)備的自動(dòng)化水平。