一 、概述
四工位組合機(jī)床由四個工作滑臺各載一個加工動力頭，組成四個加工工位完成對零件進(jìn)行銑端面、鉆孔、擴(kuò)孔和攻絲等工序的加工，采用回轉(zhuǎn)工作臺傳送零件，有夾具、上、下料機(jī)械手和進(jìn)料器四個輔助裝置以及冷卻和液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)中除加工動力頭的主軸由電動機(jī)驅(qū)動以外，其余各運(yùn)動部分均由液壓驅(qū)動。機(jī)床的四個動力頭同時對一個零件進(jìn)行加工，一次加工完成一個零件。
二、控制要求和工作方式
本機(jī)床共有連續(xù)全自動工作循環(huán)、單機(jī)半自動循環(huán)和手動調(diào)整三種工作方式。連續(xù)全自動和單機(jī)半自動循環(huán)的控制要求為：按下啟動按鈕，上料機(jī)械手向前，將待加工零件送到夾具上，同時進(jìn)料裝置進(jìn)料，然后上料機(jī)械手退回原位，進(jìn)料裝置放料，回轉(zhuǎn)工作臺自動微抬并轉(zhuǎn)位，接著四個工作滑臺向前，四個動力頭同時加工，加工完成后，各工作滑臺退回原位，下料機(jī)械手向前抓住零件，夾具松開，下料機(jī)械手退回原位并取走已加工完的零件，完成一個工作循環(huán)，并開始下一個工作循環(huán)，實(shí)現(xiàn)全自動工作方式。如果選擇預(yù)停，則每個工作循環(huán)完成后，機(jī)床自動停止在初始位置，等到再次發(fā)出啟動命令后，才開始下一個循環(huán)，這就是半自動循環(huán)工作方式。
三、系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
本組合機(jī)床由PLC組成的電控系統(tǒng)共有各種輸入信號約37個，輸出信號25個。輸入元件中包括工作方式選擇開關(guān)、啟動、預(yù)停、急停按鈕，用于檢測各工位工作進(jìn)程的行程開關(guān)和壓力繼電器等等。輸出元件包括控制各動力頭主軸電動機(jī)運(yùn)行的接觸器線圈，控制各工位向前與向后、快速以及攻絲、退絲、夾緊、松開的電磁換向閥線圈。根據(jù)組合機(jī)床的工作特點(diǎn)，選用三菱FX2N—64MR型PLC，即可滿足輸入輸出信號的數(shù)量要求，同時由于各工位動作頻率不是很高，但控制線路電流較大，故選用繼電器輸出方式的PLC，系統(tǒng)的輸入輸出信號地址分配表如下表所示。
(四)PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
本機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的軟件由公用程序、全自動程序、半自動程序、手動程序、全線自動回原點(diǎn)程序以及故障報警程序等六部分組成，程序總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
PLC的總體結(jié)構(gòu)圖
公用程序主要用來處理組合機(jī)床的各種操作信號，如啟動、預(yù)停、緊急停止以及各工位的原位信號、機(jī)床啟動前應(yīng)具備的各種初始信號、工作方式選擇信號、各種復(fù)位信號，并將處理結(jié)果作為機(jī)床啟動、停止、程序轉(zhuǎn)換或故障報警等的依據(jù)，公用程序一般采用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計，其流程圖如圖2所示。
公用程序梯形圖
故障報警程序包括故障的檢測與顯示，故障檢測由傳感器完成，再送入PLC，故障顯示采取分類組合顯示的方法，將所有的故障檢測信號按層次分成組，每組各包括幾種故障，本系統(tǒng)分為：故障區(qū)域，故障部件(動力頭、滑臺、夾具等)，故障元件三個層次。當(dāng)具體的故障發(fā)生時，檢測信號同時送往區(qū)域、部件、元件三個顯示組。這樣就可以指示故障發(fā)生在某區(qū)域、某部件、某元件上。
全自動程序是軟件中最重要的部分，它用來實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床在無人參與的情況下對成批工件進(jìn)行自動地連續(xù)加工。在全自動工作方式下，當(dāng)機(jī)床具備所有初始條件后，按下啟動按鈕(X12)，機(jī)床即按控制要求所述工藝過程工作，各動力頭進(jìn)行各自的工作循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時重新回到各自的初始位置并停止。本文以銑端面和鉆孔工位為例，著重分析全自動程序的設(shè)計，結(jié)合表1I/O地址的分配，可以畫出這兩個工位的狀態(tài)流程圖如圖所示。
全自動/半自動程序流程圖
需要指出的是：在圖3中，我們設(shè)置了預(yù)停功能和超節(jié)拍保護(hù)功能。
(1)預(yù)停功能：當(dāng)按下預(yù)停按鈕X13，M500為“1”態(tài)，M503為“0”態(tài)(圖2)
這樣當(dāng)組合機(jī)床進(jìn)展到S513步且X21=1，將轉(zhuǎn)入初始步S2，并自動停止，而不會轉(zhuǎn)入S500進(jìn)入下一個循環(huán)。
(2)超節(jié)拍保護(hù)：當(dāng)組合機(jī)床進(jìn)行超節(jié)拍保護(hù)時，超節(jié)拍監(jiān)控定時器T0將動作，(由S500置位M504)，使M501為“1”態(tài)，M502為“0”態(tài)，(如圖2)，當(dāng)機(jī)床進(jìn)行到S511步時，將轉(zhuǎn)入初始步(S2)停止，不會繼續(xù)往下運(yùn)動。
依照上述方法，同樣可以把其他幾部分的程序流程圖設(shè)計出來。
五、系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行
系統(tǒng)調(diào)試將手動與自動操作控制獨(dú)立分開，自動操作控制首先保證單機(jī)程序調(diào)試成功后，再轉(zhuǎn)入連續(xù)控制，最后連接整個系統(tǒng)試運(yùn)行。由于PLC可靈活、方便地通過編程來改變控制過程，使調(diào)試變得更簡單。本系統(tǒng)經(jīng)過一段時間運(yùn)行表明，該系統(tǒng)性能可靠，自動化程度高，完全能滿足生產(chǎn)工藝要求，它不僅提高了生產(chǎn)效率，而且大大減輕了勞動強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境。
六、結(jié)束語
PLC作為新一代的工業(yè)控制裝置，具有開發(fā)柔性好，接線簡單，安裝方便，抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，用它來控制四工位組合機(jī)床這樣復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備，是理想的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，對這樣理想的控制器我們也采取了一定的保護(hù)措施。如本系統(tǒng)中，由于接觸器和電磁閥較多，為防止電磁干擾，在PLC的輸出端與電磁閥、接觸器線圈之間增加了固態(tài)繼電器進(jìn)行隔離，這樣就避免了可能產(chǎn)生的誤動作。實(shí)踐證明，這種隔離措施是行之有效。
（轉(zhuǎn)載）
