0 引言

　　可編程控制器(PLc)是以微處理器為核心的通用工業控制裝置，它將傳統的繼電器．接觸器控制系統與計算機控制技術緊密結合，集計算機、控制、通訊于一體，具有可靠性高、通用性強、應用靈活、易于使用、維修方便、價格便宜等優點，為工業自動化提供r近乎完美的自動控制裝置。

　　目前，許多企業和高校實習工廠的機床和設備仍采用傳統的繼電器一接觸器控制系統。由于采用物理電子器件和大最而又復雜的硬接線，使得系統的可靠性差，工作效率低，故障診斷和排除困難，嚴重影響了工廠的生產效率。因此，采用PLC對機床電氣控制系統進行技術改造，很有益處。本文介紹三面銑組合機床PLC控制系統的設計和應用。

1 三面銑組合機床概述

　　1.1 組成及其工作過程

　　三面銑組合機床是用來對Z512W型臺式鉆床主軸箱的Φ80、Φ90孔端面及定位面進行銑銷加工的一種自動加丁設備。主要由底座、床身、銑削動力頭、液壓動力滑臺、液壓站、工作臺、工件松緊油缸等組成。機床底座上安放有床身，床身上一頭安裝有液壓動力滑臺。工件及夾緊裝置放于滑臺上。床身的兩邊各安裝有一臺銑銷頭，上方有立銑頭，液壓站在機床附近。其加丁動作是按預定的步驟安排的。操作者將要加工的零件放在液壓動力滑臺(工作臺)的夾具中，在其他準備丁作就緒后，發出加丁指令。工件夾緊后壓力繼電器動作，滑臺開始快進，到位轉工進，同時起動左和右1銑頭開始加工，加工到某一位置，立銑頭開始加工，加工又過一定位置右1銑頭停止，右2銑頭開始加下，加1二到終點三臺電機同時停止。待電機完全停止后，滑臺快退回原位，工件松開，一個自動下作循環結束。操作者取下加工好的丁件，再放上未加工的零件，重新發出加丁指令重復上述工作過程。

　　1.2 三面銑組合機床的電氣控制要求

　　三面銑組合機床有液壓泵、左銑削頭、右銑l削頭、右銑2削頭和立銑削頭五臺電機，均采用三相交流籠型異步電動機，設計要求如下：

　　(1)五臺電機均為單向旋轉。

　　(2)機床要求有單循環自動工作、單動力頭自動循環丁作、點動三種工作方式，油泵電機在自動加工一個循環后不停機。

　　(3)單循環自動丁作過程。

　　(4)單動力頭自動循環工作包括：左銑頭單循環工作、右1銑頭單循環工作、右2銑頭單循環丁作、立銑頭單循環工作。要求考慮各銑頭單循環丁作的加工區間。

　　(5)點動工作包括：四臺主軸電機均能點動對刀、滑臺快速(快進、快退)點動調整、松緊油缸的調整(手動松開與手動夾緊)。

　　(6)電源、油泵工作、工件夾緊與放松和加工等信號指示。

　　(7)照明電路

　　(8)必要的聯鎖環節與保護環節。

2 PLC控制系統的硬件設計

　　三面銑組合機床液壓泵、左銑削頭、右銑1削頭、右銑2削頭和立銑削頭的五臺電動機均為單向運轉，分別由KM1～KM5控制，FU1～FU5做短路保護，FR1～FR5做長期過載保護。

　　2.1 PLC的外部電路設計

　　(1)SB0為加T指令按鈕，SQ1為滑臺原位開關，SQ2為滑臺快進轉工進位置開關。

　　(2)由轉換開關SA實現三面銑組合機床的單循環自動工作、單動力頭自動循環工作、點動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，且各銑頭的單循環工作和點動對刀共用同一按鈕。由程序實現兩種控制；南位置殲關SQ3～SQ6分別控制左銑頭、右1銑頭、右2銑頭、立銑頭單循環丁作的加工區間。

　　(4)由按鈕SB5和SB6控制滑臺快進與快退，SB7和SB8控制以實現滑臺的點動調整和油缸的松緊調整(手動松開與手動夾緊)。

　　(5)油泉和各銑頭電動機的長期過載保護FR1～FR5觸點并聯后接入PLC，可以節省PLC的輸入點數。

　　(6)工件夾緊與放松信號指示(HL1和HL2)、滑臺快進與快退信號指示(HL3和HIA)、滑臺工進信號指示(H15)、液壓泵丁作信號指示(HL6)和各銑頭加丁信號指示(HL7、HL8、HL9和HL10)分別并聯在相對應的電磁鐵或接觸器線圈兩端，可以節省PLC的輸出點數。將觸點并聯后接人PLC，或將輸出沒備并聯后接到PLC的同一個輸出端子，可以降低設備的成本，這些方法被經常利用，但必須充分考慮控制系統的可靠性。

　　(7)由開關QS控制機床總電源，SAl控制機床的照明EL，且照明電路采用36V安全電壓。岡QS、SAl不參與系統過程循環，故不納入PLC控制系統。

　　(8)三面銑組合機床進行單循環自動銑銷加工和單動力頭自動循環工作時都必須先起動液壓泵再進行后面的操作，即液壓泵與各銑頭之間有順序聯鎖，且不論哪臺電動機過載，液壓泵與各銑頭電動機全部停止，以保證加丁質量，減少故障。進行單循環自動銑銷加工時還必須有以下聯鎖：①右1銑頭與立銑頭之間有順序聯鎖；②立銑頭與右2銑頭之間有順序聯鎖；③右1銑頭與右2銑頭不能同時工作，有互鎖。

　　2.2 PLC選型與I／O資源分配

　　根據以上設計可知，該系統有19個輸入點，11個輸出點，由于接觸器與電磁閥線圈所加電壓的種類與高低不一樣，故必須占用PLC的兩組輸出通道，并選擇繼電器輸出型的PLC。通過對機床控制系統輸入、輸出電路的綜合分析，本設計選擇了兩門子的STEP7—200 CPU226PLC，該機型的輸入點數為24，輸出點數為16，完全滿足本設計中的基本要求。

　　3 PLC控制系統的軟件設計

　　三面銑組合機床有單循環自動工作、單動力頭自動循環工作、點動i種丁作方式，下面以一個自動工作循環為例分析單循環自動丁作過程控制。將轉換開關SA扳至“單循環自動工作”位置，當操作者將要加T的零件放在液壓滑臺的夾具中后(其他準備工作就緒)，按下SB0，工件開始夾緊，夾緊后壓力繼電器BP2觸點動作，信號燈HL1亮，滑臺開始快進，信號燈HL3亮，原位開關SQl復位；當滑臺壓下S02后轉工進，信號燈HL3熄滅，HL5亮，同時起動左和右1銑頭開始加工，信號燈HL7、HL8亮；當加丁到指，定位置，立銑頭開始加工，HL10亮；又過一定位置時，右1銑頭停止，HL8熄滅。右2銑頭開始加工，HL9亮，直到終點三臺電動機同時停止。信號燈HL7、HL9、HLl0全部熄滅，此時，死檔鐵停留，當壓力繼電器BPI觸點動作后滑臺自動快速退回(HL4亮)原位，SQ1受壓，工件松開(H12亮)，一個自動工作循環結束。

4 結束語

　　通過實驗運行結果表明，將PLC技術應用于三面銑組合機床可節省大量的電氣元件、導線與原材料，且可靠性高、使用靈活、調試方便，縮短了設計周期，減少了維修工作量，提高了加工零件合格率，具有整體技術經濟效益。