0 引言

　　組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，是組合機(jī)床的基礎(chǔ)。組合機(jī)床具有生產(chǎn)率高、加工精度穩(wěn)定、研制周期短，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低、配置靈活、便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而在生產(chǎn)實(shí)際中運(yùn)用廣泛。

　　可編程序控制器(PLC)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計(jì)，它采用可編程的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式輸入輸出，控制各類機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。將PLC應(yīng)用于多工位組合機(jī)床的控制系統(tǒng)中，可以顯著地克服傳統(tǒng)繼電器控制方式帶來(lái)的控制柜體積大、改變控制方式困難、柔性差、故障率高，接觸器觸點(diǎn)易磨損、壽命短、可靠性差等缺點(diǎn)，提高其自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。

1 工藝要求及動(dòng)作流程

　　六工位組合機(jī)床完成裝卸、打中心孔、鉆孔、倒角、擴(kuò)孔以及鉸孔加工。具體加工過(guò)程為：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升在工位I拆卸和裝夾零件_回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)到工位Ⅱ下降工位Ⅱ?qū)α慵M(jìn)行打中心孔回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位Ⅲ下降工位Ⅲ鉆孔加工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位Ⅳ下降工位Ⅳ倒角加工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位V下降工位V擴(kuò)孔加工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位Ⅵ下降工位Ⅵ鉸孔加工，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同零件、不同工位的同步加工。

　　控制系統(tǒng)共有連續(xù)全自動(dòng)工作循環(huán)、單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)和手動(dòng)循環(huán)三種工作方式。手動(dòng)控制方式主要用于檢查和維修。半自動(dòng)方式也可以用于維修和單個(gè)零件的修復(fù)加工。每按一次啟動(dòng)按鈕，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)一個(gè)工位。控制對(duì)象為：油泵電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)和五個(gè)刀具電動(dòng)機(jī)。因?yàn)楦骺刂茖?duì)象所處地理位置比較集中，各個(gè)工位之間相隔60，且相互之間的動(dòng)作存在一定的順序關(guān)系，所以采用集中式控制系統(tǒng)，用一臺(tái)PLC控制多臺(tái)設(shè)備。

2 設(shè)計(jì)主電路控制電路

　　主電路主要有五個(gè)電機(jī)以及PLC模塊接口和照明系統(tǒng)等，其中包括油泵電動(dòng)機(jī)M1，用來(lái)為五個(gè)動(dòng)力滑臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)提供液壓力；M2-M6分別為五個(gè)加工工位動(dòng)力頭的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；M7為冷卻泵電機(jī)，控制加工冷卻液的啟閉。每個(gè)電機(jī)支路上安裝有熱繼電器，對(duì)電機(jī)起到過(guò)載保護(hù)作用；在主電路中設(shè)有熔斷器FUl2起短路保護(hù)作用；在主電路和照明支路間裝有變壓器。通過(guò)降壓為照明燈提供安全的36伏電壓；PLC由外部提供110伏電壓進(jìn)行工作。

3 可編程控制器選型及端口設(shè)計(jì)

　　PLC主要完成回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的抬起、回轉(zhuǎn)、落下和復(fù)位，五個(gè)工作滑臺(tái)的快進(jìn)、工進(jìn)和快退以及冷卻泵電機(jī)的控制。運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)一定的位置時(shí)，觸發(fā)相應(yīng)的行程開關(guān)SQ，系統(tǒng)捕捉到相應(yīng)的信息反饋給PLC控制系統(tǒng)，PLC內(nèi)部的中央處理單元運(yùn)行事先輸入的程序，得出一定的結(jié)果，從輸出端口發(fā)出相應(yīng)的控制命令，控制電機(jī)作出相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和半自動(dòng)控制。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)觸發(fā)SQ1時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出抬起命令，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)抬起；觸發(fā)SQ2時(shí)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)；觸發(fā)SQl8時(shí)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)下落；觸發(fā)SQl9時(shí)，引起各加工工位的快進(jìn)、工進(jìn)和快退反應(yīng)。加工動(dòng)力頭電機(jī)的控制同樣是通過(guò)觸發(fā)相應(yīng)的行程開關(guān)，提供反饋信息給PLC。再由PLC處理后發(fā)出相應(yīng)的控制命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)需要系統(tǒng)具有36個(gè)輸人接口，34個(gè)輸出接口，可以選擇三菱FX2N系列PLC，選型時(shí)需留有一定的端口余量，具有64個(gè)接口的N2N-60MR基本單元和32個(gè)接口的FN2N-32ER擴(kuò)展單元的組合，可以滿足設(shè)計(jì)需求。輸入端連接液位及液壓信號(hào)、控制回轉(zhuǎn)臺(tái)、鉆、擴(kuò)、鉸等滑臺(tái)動(dòng)作的各位置信號(hào)和各設(shè)備動(dòng)作的返回信號(hào)(接觸器的輔助常開觸點(diǎn))；輸出端連接控制各臺(tái)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作的接觸器線圈和控制液壓系統(tǒng)工作的各電磁閥線圈。為了便于生產(chǎn)加工和維修、調(diào)整，設(shè)置了工作方式選擇開關(guān)SA。當(dāng)開關(guān)置于自動(dòng)位時(shí)，工件從裝入夾具定位夾緊開始加工到加工完畢，工作臺(tái)返回裝卸工位夾具松開，全部自動(dòng)進(jìn)行；置于手動(dòng)位時(shí)，通過(guò)按鈕SA1-SA5、SB8(SB9)、SA6、分別對(duì)打中心孔動(dòng)力頭、鉆孔動(dòng)力頭、倒角動(dòng)力頭、擴(kuò)孔動(dòng)力頭、鉸孔動(dòng)力頭、冷卻泵等電動(dòng)機(jī)和油泵電機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制；限位開關(guān)SQ1-SQ20用于檢測(cè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、各動(dòng)力頭滑臺(tái)的位置狀態(tài)，并對(duì)系統(tǒng)實(shí)施控制。當(dāng)動(dòng)力頭工作到中途因停電或自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可點(diǎn)動(dòng)復(fù)位。

4 六工位組合機(jī)床PLC軟件設(shè)計(jì)

　　按下啟動(dòng)按鈕SB3，系統(tǒng)啟動(dòng)，即從輸入端口X000讀入開始信息；再按下SA(對(duì)應(yīng)輸入端口X005)選擇自動(dòng)或是手動(dòng)操作；再到狀態(tài)繼電器$600，并輸出端口Y437；再到輸入端口X401(回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位命令)，如此進(jìn)行下去，一個(gè)操作對(duì)應(yīng)著一個(gè)輸入端口，并由相應(yīng)的輸出端口輸出命令。　　梯形圖是一種圖形語(yǔ)言。它沿用繼電器的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，并增加了一些繼電接觸控制中沒有的符號(hào)，本次設(shè)計(jì)的梯形圖在主控線路中布有各電機(jī)的常閉觸電，可以對(duì)電機(jī)起到保護(hù)作用；程序設(shè)計(jì)中運(yùn)用了步進(jìn)指令，步進(jìn)指令的運(yùn)用可以使多工步的控制按照一定的順序分步動(dòng)作，其不僅可以簡(jiǎn)單、直觀地的表不順序操作的流程圖，而且司以非常容易地設(shè)計(jì)多流程順序控制，并減少了程序條數(shù)。

5 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行

　　系統(tǒng)調(diào)試時(shí)將手動(dòng)與自動(dòng)控制操作獨(dú)立開一段時(shí)間運(yùn)行表明。該系統(tǒng)性能可靠，自動(dòng)化程度高。完全能滿足生產(chǎn)工藝的要求，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境。

6 結(jié)束語(yǔ)

　　可編程控制器作為新一代的工業(yè)控制裝置，具有開發(fā)柔性好，接線簡(jiǎn)單，安裝方便，抗干擾性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)初步估算，六工位組合機(jī)床從裝夾工位到完成全部工位的加工大概需要2.16min，比傳統(tǒng)的控制方式節(jié)省了大量的時(shí)間，可以顯著地提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，由于PLC的高可靠性，輸入／輸出部分具有信號(hào)指示，這不僅可以大大減少使電氣故障次數(shù)，而且還能給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位，節(jié)省了檢修的時(shí)間。