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[摘要]本文介绍了组合机床模型的PLC应用设计，三菱电工系列FX2N型PLC的特点以及在组合机床模型控制系统应用中的程序设计。
[关键词]PLC组合机床系统
中图分类号：TP273
1、 绪论
传统工业的继电器控制电路最局限的特点是，使用的单一性，即一台控制装置只能针对某一种固定程序的设备，这样的系统维修及改造也较为复杂，无法实现代社会要求制造业对市场需求作出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。PLC控制的生产设备和自动生产线就具有极高的可靠性和灵活性，能极好的满足现代工业控制的需求。
本文主要介绍PLC在组合机床控制中的设计方法和应用过程，用PLC控制取代传统的继电器控制。加强和改善对机床的控制，使机床的控制更加方便、安全和高效。
2、控制要求
2.1组合机床概述
本设计为两工位钻孔、攻丝组合机床，能够自动完成工件的钻孔和攻丝加工，自动化程度高，生产效率高。
两工位钻孔攻丝组合机床示意图如图2-1所示。
2.2加工过程及控制要求
组合机床主要加工工艺及控制要求如下：
系统通电，自动启动液压泵电机M1。若机床各部分在原位（工作台在钻孔工位SQ1动作，钻孔滑台在原位SQ2动作，攻丝滑台在原位SQ3动作），并且液压系统压力正常，压力继电器PV动作，原位指示灯HL1亮。将工件放在工作台上，按下启动按钮SB，夹紧电磁阀YV1得电，液压系统控制夹具将工件夹紧，与此同时控制凸轮M2得电运转，当夹紧限位SQ4动作后，表明工件已被夹紧。启动钻孔动力头电机M3，且由于凸轮电机M2运转，控制凸轮控制相应的液压阀使钻孔滑台前移，进行钻孔加工。当钻孔滑台到达终点时，钻孔滑台自动后退，到原位时停，M3同时停止。等到钻孔滑台回到原位后，工作台右移电磁阀YV2得电，液压系统使工作台右移，当工作台到攻丝工位时，限位开关SQ6动作，工作台停止。启动攻丝动力头电机M4正转，攻丝滑台开始前移，进行攻丝加工，当攻丝滑台到终点时（终点限位SQ7动作），制动电磁铁DL得电，攻丝动力头制动，0.3S后攻丝动力头点饥M4反转，同时攻丝滑台由控制凸轮控制使其自动后退。当攻丝滑台后退到原位时，攻丝动力头电机M4停，凸轮正好运转一个周期，凸轮电机M2停，延时3S后左移电磁阀YV3得电，工作台左移，到钻孔工位时停。放松电磁阀YV4得电，放松工件，放松限位SQ8动作后，停止放松。原位指示灯亮，取下工件，加工过程完成。
两个滑台的移动，是通过控制凸轮来控制滑台移动液压系统的液压阀实现的，电气系统不参与，只需启动控制凸轮电机M2即可。在加工过程中，应启动冷却泵电机M5，供给冷却液。
3、系统结构
3.1机床控制部分
机床控制部分是以PLC为主形成控制系统的核心，它主要用来实现系统的各个功能，如工作台的移动、夹具的动作、钻孔滑台和攻丝滑台的移动等功能。整个系统的功能框图如图3-1所示。
3.2机床故障诊断部分
组合机床在实际运行中，由于种种原因会出现一些故障，因此组合机床的控制，除正常的控制程序外，还必须为其编制故障诊断显示程序。机床故障大多出现在检测元件上，因此在机床上设置了15个故障监控点，4个故障显示点。故障诊断表如表3-1所示。
4、系统实现
4.1自动顺序循环部分
自动顺序循环部分为机床控制的核心，工作方式为一个循环。工件加工好后，系统自行停止等待下一次工作，主要通过PLC编程自动顺序实现。
PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。本系统共有输入信号11个、输出信号20个。选择FX2N—48MR型主机，主机共有24个输入点和24个输出点，除能满足要求外，还有一定的余量。
4.2手动控制部分
机床控制手动部分是通过按扭来实现，用来弥补自动顺序循环控制中的不足。在驱动回路中接入按钮或转换开关，以实现上述各工步的手动操作。
4.3故障诊断部分
准确而不漏地找到机床可能发生的故障点，并为其设置监控地址是PLC故障诊断程序设计成功與否的关键。采用编码后，机床的故障点可分为两种情况：
1、检测开关故障，采用检测开关监控。
2、非检测开关故障，采用定时器监控。
5、抗干扰措施
5.1电源部分
任何电源及输电线路都存在内阻，正是这些内阻引进了电源的噪声干扰。如果无内阻存在，任何噪声都会被电源短路吸收，在线路中不会建立任何干扰电压。为了保证电子线路正常工作，防止从电源引入干扰，采用了分散独立电源供电，每个独立电源都有电压过载保护，不会因某稳压电源故障而使整个系统破坏，而且也减少了公共阻抗的相互耦合以及和公共电源的相互耦合，大大提高了供电的可靠性，也有利于电源散热。
5.2接地
接地是抑制干扰的重要方法，可解决大部分干扰问题。在电子电路中，地线有系统地、机壳地、数字地和模拟地等。如果一个电路有两点或两点以上接地，则由于两点间的地电位差而会引起干扰，因此本设计采用了最常用的“单点接地”。
6、系统安装
本着方便、实用、直观的原则，特别设计了系统面板。在安装时，面板在最前面，其次是PLC，模拟电路板接口留在前面，实际上就是一些端子排，用来连接可编程序控制器。
7、结语
至此，本次两工位钻孔、攻丝组合机床的PLC控制应用设计与制作顺利完成。投入使用后，大大简化了机床操作难度，降低了劳动强度，且提高了工作效率。在整个的设计制造过程中，自身的电气控制技术理论也得到了很好的实践提高。
[参考文献]
[1]廖常初.PLC编基础及应用[m].北京：机械工业出版社，2004年
[2]王国海、沈蓬编.可编程程序控制器及其应用[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2001年
[关键词]PLC组合机床系统
中图分类号：TP273
1、 绪论
传统工业的继电器控制电路最局限的特点是，使用的单一性，即一台控制装置只能针对某一种固定程序的设备，这样的系统维修及改造也较为复杂，无法实现代社会要求制造业对市场需求作出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。PLC控制的生产设备和自动生产线就具有极高的可靠性和灵活性，能极好的满足现代工业控制的需求。
本文主要介绍PLC在组合机床控制中的设计方法和应用过程，用PLC控制取代传统的继电器控制。加强和改善对机床的控制，使机床的控制更加方便、安全和高效。
2、控制要求
2.1组合机床概述
本设计为两工位钻孔、攻丝组合机床，能够自动完成工件的钻孔和攻丝加工，自动化程度高，生产效率高。
两工位钻孔攻丝组合机床示意图如图2-1所示。
2.2加工过程及控制要求
组合机床主要加工工艺及控制要求如下：
系统通电，自动启动液压泵电机M1。若机床各部分在原位（工作台在钻孔工位SQ1动作，钻孔滑台在原位SQ2动作，攻丝滑台在原位SQ3动作），并且液压系统压力正常，压力继电器PV动作，原位指示灯HL1亮。将工件放在工作台上，按下启动按钮SB，夹紧电磁阀YV1得电，液压系统控制夹具将工件夹紧，与此同时控制凸轮M2得电运转，当夹紧限位SQ4动作后，表明工件已被夹紧。启动钻孔动力头电机M3，且由于凸轮电机M2运转，控制凸轮控制相应的液压阀使钻孔滑台前移，进行钻孔加工。当钻孔滑台到达终点时，钻孔滑台自动后退，到原位时停，M3同时停止。等到钻孔滑台回到原位后，工作台右移电磁阀YV2得电，液压系统使工作台右移，当工作台到攻丝工位时，限位开关SQ6动作，工作台停止。启动攻丝动力头电机M4正转，攻丝滑台开始前移，进行攻丝加工，当攻丝滑台到终点时（终点限位SQ7动作），制动电磁铁DL得电，攻丝动力头制动，0.3S后攻丝动力头点饥M4反转，同时攻丝滑台由控制凸轮控制使其自动后退。当攻丝滑台后退到原位时，攻丝动力头电机M4停，凸轮正好运转一个周期，凸轮电机M2停，延时3S后左移电磁阀YV3得电，工作台左移，到钻孔工位时停。放松电磁阀YV4得电，放松工件，放松限位SQ8动作后，停止放松。原位指示灯亮，取下工件，加工过程完成。
两个滑台的移动，是通过控制凸轮来控制滑台移动液压系统的液压阀实现的，电气系统不参与，只需启动控制凸轮电机M2即可。在加工过程中，应启动冷却泵电机M5，供给冷却液。
3、系统结构
3.1机床控制部分
机床控制部分是以PLC为主形成控制系统的核心，它主要用来实现系统的各个功能，如工作台的移动、夹具的动作、钻孔滑台和攻丝滑台的移动等功能。整个系统的功能框图如图3-1所示。
3.2机床故障诊断部分
组合机床在实际运行中，由于种种原因会出现一些故障，因此组合机床的控制，除正常的控制程序外，还必须为其编制故障诊断显示程序。机床故障大多出现在检测元件上，因此在机床上设置了15个故障监控点，4个故障显示点。故障诊断表如表3-1所示。
4、系统实现
4.1自动顺序循环部分
自动顺序循环部分为机床控制的核心，工作方式为一个循环。工件加工好后，系统自行停止等待下一次工作，主要通过PLC编程自动顺序实现。
PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。本系统共有输入信号11个、输出信号20个。选择FX2N—48MR型主机，主机共有24个输入点和24个输出点，除能满足要求外，还有一定的余量。
4.2手动控制部分
机床控制手动部分是通过按扭来实现，用来弥补自动顺序循环控制中的不足。在驱动回路中接入按钮或转换开关，以实现上述各工步的手动操作。
4.3故障诊断部分
准确而不漏地找到机床可能发生的故障点，并为其设置监控地址是PLC故障诊断程序设计成功與否的关键。采用编码后，机床的故障点可分为两种情况：
1、检测开关故障，采用检测开关监控。
2、非检测开关故障，采用定时器监控。
5、抗干扰措施
5.1电源部分
任何电源及输电线路都存在内阻，正是这些内阻引进了电源的噪声干扰。如果无内阻存在，任何噪声都会被电源短路吸收，在线路中不会建立任何干扰电压。为了保证电子线路正常工作，防止从电源引入干扰，采用了分散独立电源供电，每个独立电源都有电压过载保护，不会因某稳压电源故障而使整个系统破坏，而且也减少了公共阻抗的相互耦合以及和公共电源的相互耦合，大大提高了供电的可靠性，也有利于电源散热。
5.2接地
接地是抑制干扰的重要方法，可解决大部分干扰问题。在电子电路中，地线有系统地、机壳地、数字地和模拟地等。如果一个电路有两点或两点以上接地，则由于两点间的地电位差而会引起干扰，因此本设计采用了最常用的“单点接地”。
6、系统安装
本着方便、实用、直观的原则，特别设计了系统面板。在安装时，面板在最前面，其次是PLC，模拟电路板接口留在前面，实际上就是一些端子排，用来连接可编程序控制器。
7、结语
至此，本次两工位钻孔、攻丝组合机床的PLC控制应用设计与制作顺利完成。投入使用后，大大简化了机床操作难度，降低了劳动强度，且提高了工作效率。在整个的设计制造过程中，自身的电气控制技术理论也得到了很好的实践提高。
[参考文献]
[1]廖常初.PLC编基础及应用[m].北京：机械工业出版社，2004年
[2]王国海、沈蓬编.可编程程序控制器及其应用[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2001年