PLC在半精镗床专用机床控制中的应用

费国华

1 引言
半精镗专用镗床是应用于加工汽车连杆的专用设备，汽车连杆是发动机的重要组成部件，它直接影响到发动机及汽车的性能指标。如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用了大量的机械触点，导致设备的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、不便于调整和维修，加工产品的质量无法得到可靠保证。可编程序控制器具有通用性好、抗干扰能力强、性价比高等特点，运用其控制逻辑的软件设计功能可在很大程度上改善机床电控系统的柔性；同时，其可靠性得到明显增强，具有很好的社会和经济效益。
2 半精镗专用机床的组成及加工工艺过程
' H8 M- }8 Q* r4 K半精镗专用机床是由左/右滑台、左／右动力头、工件定位夹具、液压站、左／右主轴电动机等组成。左／右滑台及工件的夹紧和放松动作都由液压提供动力。汽车连杆的加工要求精度高。在加工时，要一面两销定位，同时装卡两个工件，使两个工一件一起加工。其自动加工工艺过程如下：

（1）在机床的初始状态（左／右滑台停在原位、左／右主轴停转）时，同时装卡两个工件，人工认销后，启动机床并开始夹紧两工件。
（2）当工件夹紧到位，且压力继电器动作时，开始自动拔销。
（3）拔销完毕，右动力头在右滑台的带动下快速前进（下称快进），同时右主轴启动。
（4）当右滑块快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件右面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点,4孔同时倒角。
" h% O7 o; d# _5 h- a  v- c. E（5）倒角延时完毕，右滑台快退回原位自停，同时右主轴停转。
（6）左动力头在左滑台的带动下快进，同时左主轴启动。
（7）当左滑台快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件左面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点，4孔同时倒角。
（8）撞死铁且保压达到压力后，左滑台快退回原位自停，同时左主轴停转。（9）接着进行自动插销的操作，当插销到位时自动开始放松工件。
（10）工件放松到位时，人工取下工件，一次加工过程结束。此时，机床处于初始状态。欲进行下一次加工，要重复上述过程。自动加工工艺过程可用图1的流程图表示。
+ V3 R! K  `. N; V4 h* q+ |: ^/ x3 设备的控制要求
（1）该机床按要求设有手动和自动两种控制方式。加工工件是在自动方式下进行的，两个动力头位置的调整、插销／拔销等操作，有时需用手动方式。
（2）机床必须处于初始状态时，自动方式才可以启动。所以，设置机床的初始状态显示，给操作人员提示。
0 }6 t* }" U2 t# D1 S% v" q（3）为了有效地防止误操作，在启动自动运行方式时，必须同时按住两个按钮才能启动，在手动夹紧工作时，也需同时按住两个按钮才有效。
（4）在自动运行过程中，若误按其他按钮时不应影响程序的正常执行。
（5）启动自动运行时，处于插销状态下不能启动右滑台前进，必须在拔销后才能启动。
（6）当自动方式结束一个循环且对两件连杆加工完后，机床应处于初始状态。
; z' C6 k, _& H4 PLC的I/O分配
半精镗专用机床选用PLC的机型是FP1系列40点主控单元，该机24个输人点，16个输出点。具体I/O分配如表1所示。
0 L4 ]1 ~9 Z  ]/ `, I. C5 各工步时电磁阀的状态
. i; b4 E! j$ O9 o& i$ x各工步时电磁阀的状态如表2,所示。表中电磁阀的状态用“＋”和“（＋）”来表示，“＋”表示线圈接通，“（＋）”表示线圈接通后保持接通状态。
9 d& @9 f; }* I8 J4 O- I: [* v6 各压力继电器的状态
SPO：从工件夹紧到位开始的全部加工过程中一直保压，其触点动作，当放松工件时，触点复位。SP1：右工进达到一定压力时其触点动作，右快退时触点复位。SP2：左工进达到一定压力时其触点动作，左快退时触点复位复位。
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7 半精镗专用机床PLC控制程序

图2是半精镗专用机床的PLC控制梯形图，控制程序是根据工艺过程、控制要求和流程图编制而成的。对此控制程序现作几点说明：
（1）机床的自动运行方式必须在初始状态下才能启动，机床在原位时，右滑台原限位开关ST4、左滑台原限位开关ST6、插销到位限位开关ST7、工件放松到位限位开关ST8被压，X112, X14X15,X16开接点接通，R3线圈接通，原位指示灯亮。这时把方式选择开关打到自动挡，XO常开点接通，R4内部继电器线圈接通，R4的常开接点闭合，为下一步夹紧作好准备。
/ p0 ^2 q" g$ r2 G; m4 g4 U6 ^（2）夹紧夹紧是整个加工过程的第一步，如确定机床在原位，把选择开关拨到自动档，按下自动方式启动按钮SB7,SB8,X7,X8的常开接点闭合，Y7、Y9,YB线圈接通，驱动夹紧电磁阀（1）YV5线圈、夹紧电磁阀（2） YV7线圈、夹紧电磁阀（3） YV9线圈接通，把要加工的两工件夹紧。如把方式选择开关拨到手动，按下手动夹紧工件操作按钮SB1、手动夹紧工件操作按钮SB2，即可实现工件夹紧的手动操作。
) V  F2 }$ v, l2 P& V（3）拔销夹紧之后要拔销才能进行加工。在自动方式下，R4常开接点接通，RZ是用来记忆总加工状态的内部继电器，在没有进行加工之前，R2内部继电器的常闭点处于接通状态，由于夹紧过程已完成，工件夹紧压力继电器SPO、工件夹紧到位限位开关STl动作，XB、XF常开点闭合，YE输出继电器线圈接通，开始拔销，拔销到位后，插销到位限位开关ST7动作，X10常闭点断开，拔销完成。加工前的准备工作就完成了。
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（4）拔销到位后，插销到位限位开关ST7动作，X10常开点闭合，快进YVl线圈接通，右滑台快进，接着主轴启动。
: M+ }( e' H" a- J（5）为防止左右滑台不能同时快进，在左滑台快进逻辑行串人X12的常开点，只有右滑台在原位位时，限位开关ST4才动作，X12的常开点才能闭合，左滑台才能快进。
" G1 n2 w$ H9 [% R8 半精镗专用机床电控系统安装时应注意以下几个问题
9 n% \: p: p9 _( N5 p1 l. i9 s. P（1）为防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在1.25 mm2以上，电源通过1:1的隔离变压器供给PLC，降低电噪声。另外为了防止电压过高损坏PLC,电源输人端加上压敏电阻。
（2）PLC输人线路与动力线路不能位于同一线槽或电线管内，三相动力线路束在一起走线，并且使两部分尽可能相互垂直走线，输人线也可采用屏蔽线，以防动力线路干扰输入线路。
5 W$ C/ R  q4 H! H6 F9 \" ?6 b（3）为防止过热,PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，在元器件留有适当空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降热。
9 结语
采用PLC对专用镗床进行电气控制是一种行之有效的技术进步手段。实践证明，它降低了专用镗床电控系统的故障率，大大提高了其工作的可靠性，改善了其控制性能，提高了机床的加工精度，与此同时，在一定程度上降低了设备能耗。在实际使用中，效果良好。
文章关键词： 机床