PLC在半精鏜床專用機床控制中的應用

半精鏜專用鏜床是應用于加工汽車連桿的專用設備，汽車連桿是發動機的重要組成部件，它直接影響到發動機及汽車的性能指標。如果機床電控系統采用繼電接觸器控制，由于使用了大量的機械觸點，導致設備的響應速度慢、可靠性差、故障率高、接線復雜、不便于調整和維修，加工產品的質量無法得到可靠保證。可編程序控制器具有通用性好、抗干擾能力強、性價比高等特點，運用其控制邏輯的軟件設計功能可在很大程度上改善機床電控系統的柔性；同時，其可靠性得到明顯增強，具有很好的社會和經濟效益。

2 半精鏜專用機床的組成及加工工藝過程

半精鏜專用機床是由左/右滑臺、左／右動力頭、工件定位夾具、液壓站、左／右主軸電動機等組成。左／右滑臺及工件的夾緊和放松動作都由液壓提供動力。汽車連桿的加工要求精度高。在加工時，要一面兩銷定位，同時裝卡兩個工件，使兩個工一件一起加工。其自動加工工藝過程如下：

（1）在機床的初始狀態（左／右滑臺停在原位、左／右主軸停轉）時，同時裝卡兩個工件，人工認銷后，啟動機床并開始夾緊兩工件。

（2）當工件夾緊到位，且壓力繼電器動作時，開始自動拔銷。

（3）拔銷完畢，右動力頭在右滑臺的帶動下快速前進（下稱快進），同時右主軸啟動。

（4）當右滑塊快進到位時，壓迫液壓行程調速閥，自動轉為工進速度，開始對工件右面的兩個大孔和兩個小孔進行加工。工進速度行進到終點,4孔同時倒角。

（5）倒角延時完畢，右滑臺快退回原位自停，同時右主軸停轉。

（6）左動力頭在左滑臺的帶動下快進，同時左主軸啟動。

（7）當左滑臺快進到位時，壓迫液壓行程調速閥，自動轉為工進速度，開始對工件左面的兩個大孔和兩個小孔進行加工。工進速度行進到終點，4孔同時倒角。

（8）撞死鐵且保壓達到壓力后，左滑臺快退回原位自停，同時左主軸停轉。（9）接著進行自動插銷的操作，當插銷到位時自動開始放松工件。

（10）工件放松到位時，人工取下工件，一次加工過程結束。此時，機床處于初始狀態。欲進行下一次加工，要重復上述過程。自動加工工藝過程可用圖1的流程圖表示。

3 設備的控制要求

（1）該機床按要求設有手動和自動兩種控制方式。加工工件是在自動方式下進行的，兩個動力頭位置的調整、插銷／拔銷等操作，有時需用手動方式。

（2）機床必須處于初始狀態時，自動方式才可以啟動。所以，設置機床的初始狀態顯示，給操作人員提示。

（3）為了有效地防止誤操作，在啟動自動運行方式時，必須同時按住兩個按鈕才能啟動，在手動夾緊工作時，也需同時按住兩個按鈕才有效。

（4）在自動運行過程中，若誤按其他按鈕時不應影響程序的正常執行。

（5）啟動自動運行時，處于插銷狀態下不能啟動右滑臺前進，必須在拔銷后才能啟動。

（6）當自動方式結束一個循環且對兩件連桿加工完后，機床應處于初始狀態。

4 PLC的I/O分配

半精鏜專用機床選用PLC的機型是FP1系列40點主控單元，該機24個輸人點，16個輸出點。具體I/O分配如表1所示。

5 各工步時電磁閥的狀態

各工步時電磁閥的狀態如表2,所示。表中電磁閥的狀態用“＋”和“（＋）”來表示，“＋”表示線圈接通，“（＋）”表示線圈接通后保持接通狀態。

6 各壓力繼電器的狀態

SPO：從工件夾緊到位開始的全部加工過程中一直保壓，其觸點動作，當放松工件時，觸點復位。SP1：右工進達到一定壓力時其觸點動作，右快退時觸點復位。SP2：左工進達到一定壓力時其觸點動作，左快退時觸點復位復位。

7 半精鏜專用機床PLC控制程序

圖2是半精鏜專用機床的PLC控制梯形圖，控制程序是根據工藝過程、控制要求和流程圖編制而成的。對此控制程序現作幾點說明：

（1）機床的自動運行方式必須在初始狀態下才能啟動，機床在原位時，右滑臺原限位開關ST4、左滑臺原限位開關ST6、插銷到位限位開關ST7、工件放松到位限位開關ST8被壓，X112, X14X15,X16開接點接通，R3線圈接通，原位指示燈亮。這時把方式選擇開關打到自動擋，XO常開點接通，R4內部繼電器線圈接通，R4的常開接點閉合，為下一步夾緊作好準備。（2）夾緊夾緊是整個加工過程的第一步，如確定機床在原位，把選擇開關撥到自動檔，按下自動方式啟動按鈕SB7,SB8,X7,X8的常開接點閉合，Y7、Y9,YB線圈接通，驅動夾緊電磁閥（1）YV5線圈、夾緊電磁閥（2） YV7線圈、夾緊電磁閥（3） YV9線圈接通，把要加工的兩工件夾緊。如把方式選擇開關撥到手動，按下手動夾緊工件操作按鈕SB1、手動夾緊工件操作按鈕SB2，即可實現工件夾緊的手動操作。

（3）拔銷夾緊之后要拔銷才能進行加工。在自動方式下，R4常開接點接通，RZ是用來記憶總加工狀態的內部繼電器，在沒有進行加工之前，R2內部繼電器的常閉點處于接通狀態，由于夾緊過程已完成，工件夾緊壓力繼電器SPO、工件夾緊到位限位開關STl動作，XB、XF常開點閉合，YE輸出繼電器線圈接通，開始拔銷，拔銷到位后，插銷到位限位開關ST7動作，X10常閉點斷開，拔銷完成。加工前的準備工作就完成了。

（4）拔銷到位后，插銷到位限位開關ST7動作，X10常開點閉合，快進YVl線圈接通，右滑臺快進，接著主軸啟動。

（5）為防止左右滑臺不能同時快進，在左滑臺快進邏輯行串人X12的常開點，只有右滑臺在原位位時，限位開關ST4才動作，X12的常開點才能閉合，左滑臺才能快進。

8 半精鏜專用機床電控系統安裝時應注意以下幾個問題

（1）為防止來自電源線的干擾，電源線使用雙絞線，每根導線截面應在1.25 mm2以上，電源通過1:1的隔離變壓器供給PLC，降低電噪聲。另外為了防止電壓過高損壞PLC,電源輸人端加上壓敏電阻。（2）PLC輸人線路與動力線路不能位于同一線槽或電線管內，三相動力線路束在一起走線，并且使兩部分盡可能相互垂直走線，輸人線也可采用屏蔽線，以防動力線路干擾輸入線路。

（3）為防止過熱,PLC不許安裝在變壓器等發熱元件的正上方，在元器件留有適當空隙，以便散熱，并且在配電箱上安裝風扇降熱。

9 結語

采用PLC對專用鏜床進行電氣控制是一種行之有效的技術進步手段。實踐證明，它降低了專用鏜床電控系統的故障率，大大提高了其工作的可靠性，改善了其控制性能，提高了機床的加工精度，與此同時，在一定程度上降低了設備能耗。在實際使用中，效果良好