【正文】 加工技術(shù)， 2020 熊幸明，基于 PLC的雙面鉆孔組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 .2020. 曉燕，趙軻 .多工位 組合機(jī)床 PLC控制設(shè)計(jì) [J] 李蘭 .多工位鉆鏜組合機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .制造技術(shù)與機(jī)床 設(shè)計(jì) [J].2020. 熊幸明，王新輝 .基于 PLC的二工位組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 鄧昌奇，張航 .基于 PLC的組合機(jī)床控制技術(shù) .機(jī)械與電子， 2020 吳何畏，王衛(wèi)兵 .鉆孔組合機(jī)床液壓傳動(dòng)和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) .2020 范永勝，王岷 .電氣控制與 PLC應(yīng)用（第二版） .中國(guó)電力出版社 .2020. amp。同時(shí)，由于 PLC 的高可靠性，輸入 /輸出部分信號(hào) 有指示，這不僅可以大大減少使電氣故障次數(shù)，而且還能給準(zhǔn)確判斷電氣故障的發(fā)生部位，節(jié)省了檢修的時(shí)間，從而間接的提高了生產(chǎn)的效率。 X7 為滑臺(tái)原位信號(hào)。Ｙ２２Ⅱ主軸電機(jī)啟動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行加工。完成這一段的梯形圖部分如下圖 55 圖 55 初始化部分梯形圖 （ 2）當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)完成了上料后，就可以進(jìn)入四個(gè)滑臺(tái)的工件的加工。 S21 狀 21 態(tài)輸出 Y0 夾緊工件， 松開輸出 Y1 常閉觸點(diǎn)與之串接聯(lián)鎖防止夾緊與松開同時(shí)動(dòng)作，造成上料失靈 。梯形圖見附件，下面簡(jiǎn)單介紹一下機(jī)床的控制過程。詳見下圖 54 圖 54 退原位選擇控制程序 在上節(jié) 已按照控制要求和任務(wù)把 流程圖設(shè)計(jì)好，現(xiàn)在以狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程圖的依據(jù)，一步一步的設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制梯形圖。當(dāng)完成上面的各步后就對(duì)上來的一個(gè)工件加工完成等待著下一步把工件取走。 S34 狀態(tài) Ⅱ 主軸滑臺(tái)向前加工工件，當(dāng)滿足轉(zhuǎn)移條件 X3 轉(zhuǎn)移到 S35Ⅱ滑臺(tái)退。下面的狀態(tài)就是各滑臺(tái)進(jìn)給對(duì)加工工件進(jìn)行同時(shí)的加工。當(dāng)完成這一步滿足轉(zhuǎn)換條件 X1 X15。 （ 4）驅(qū)動(dòng)的負(fù)載 驅(qū)動(dòng)負(fù)載指每一步對(duì)應(yīng)工作的內(nèi)容，也用方框表示，它直接與相應(yīng)的矩形相連?；顒?dòng)步轉(zhuǎn)換與否，需要一個(gè)條件。 （ 2）有向連線 將各步對(duì)應(yīng)的方框按它們成為活動(dòng)步的順序用有向連線連接起來，使圖成為一個(gè)整體。方框內(nèi)用 S 或 M 連同其編號(hào)進(jìn)行注釋。順序功能圖又稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。具體見下面是地址的分配列表： 15 表 41 I/O口地址分配 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 名稱 功能 編號(hào) 名稱 功能 編號(hào) 1SQ 滑臺(tái)Ⅰ原位 X0 1YV 夾緊 Y0 2SQ 滑臺(tái)Ⅰ終點(diǎn) X1 2YV 松開 Y1 3SQ 滑臺(tái)Ⅱ原位 X2 3YV 滑臺(tái)Ⅰ進(jìn) Y2 4SQ 滑臺(tái)Ⅱ終 點(diǎn) X3 4YV 滑臺(tái)Ⅰ退 Y3 滑臺(tái)Ⅲ原位 X4 5YV 滑臺(tái)Ⅲ進(jìn) Y4 6SQ 滑臺(tái)Ⅲ終點(diǎn) X5 6YV 滑臺(tái)Ⅲ退 Y5 7SQ 滑臺(tái)Ⅳ原位 X6 7YV 上料進(jìn) Y6 8SQ 滑臺(tái)Ⅳ終點(diǎn) X7 8YV 上料退 Y7 9SQ 上料器原位 X10 9YV 下料進(jìn) Y10 10SQ 上料器終點(diǎn) X11 10YV 下料退 Y12 11SQ 下料器原位 X12 11YV 滑臺(tái)Ⅱ進(jìn) Y13 12SQ 下料器終點(diǎn) X13 12YV 滑臺(tái)Ⅱ退 Y14 1YJ 夾緊 X14 13YV 滑臺(tái)Ⅳ進(jìn) Y15 2YJ 進(jìn)料 X15 14YV 滑臺(tái)Ⅳ退 Y16 3YJ 放料 X16 15YV 放料 Y17 1SB 總停 X21 16YV 進(jìn)料 Y20 2SB 啟動(dòng) X22 1KM Ⅰ主軸 Y21 3SB 預(yù)停 X23 2KM Ⅱ主軸 Y22 1SA 選擇開關(guān) X25 3KM Ⅲ 主軸 Y23 5SB 滑臺(tái)Ⅰ進(jìn) X26 4KM Ⅳ 主軸 Y24 6SB 滑臺(tái)Ⅰ退 X27 5KM 冷卻電機(jī) Y25 7SB 主軸Ⅰ點(diǎn)動(dòng) X30 8SB 滑臺(tái)Ⅱ進(jìn) X31 9SB 滑臺(tái)Ⅱ退 X32 10SB 主軸Ⅱ點(diǎn)動(dòng) X33 11SB 滑臺(tái)Ⅲ進(jìn) X34 12SB 滑臺(tái)Ⅲ退 X35 13SB 主軸Ⅲ點(diǎn)動(dòng) X36 14SB 滑臺(tái)Ⅳ進(jìn) X37 15SB 滑臺(tái)Ⅳ退 X40 16SB 主軸Ⅳ點(diǎn)動(dòng) X41 16 17SB 夾緊 X42 18SB 松開 X43 19SB 上料器進(jìn) X44 20SB 上料器退 X45 21SB 進(jìn)料 X46 22SB 放料 X47 23SB 冷卻開 X50 24SB 冷卻停 X51 17 第五章 PLC 程序設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)流程圖 組合機(jī)床的硬件方面設(shè)計(jì)完善后，根據(jù)控制的功能要求設(shè)計(jì)軟件部分。 PLC 的型號(hào) 14 由上節(jié)統(tǒng)計(jì)到 該四工位組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)有輸入信號(hào) 42 個(gè)，輸出信號(hào)有 27 個(gè)均為開關(guān)量。 1SB~3SB 分別是總停、啟動(dòng)、預(yù)?？刂瓢粹o輸入點(diǎn)。電氣原理圖如下圖 圖 41機(jī)床控制原理圖 機(jī)床控制 點(diǎn) 分布 四工位組合機(jī)床是由四個(gè)滑臺(tái)組織為主要部件，當(dāng)開始工作時(shí)，四個(gè)滑臺(tái)同時(shí)進(jìn)給，當(dāng)進(jìn)給到加工工件合適的位置時(shí)，分別觸到行程開關(guān)動(dòng)作（信號(hào)輸入）在ＰＬＣ的控 制下做出相應(yīng)的動(dòng)作，當(dāng)退給到原位時(shí)也有檢測(cè)的信號(hào)開關(guān)。當(dāng)斷開ＱＳ整個(gè)機(jī)床就失電，可以進(jìn)行安全的檢修等工作?？刂七^程是：按下 1SB，交流接觸器 KM6 線圈得電，常開觸點(diǎn)閉合電動(dòng)機(jī) M6啟動(dòng)，由于電氣的自鎖電 機(jī)一直保持運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)按下 2SB 時(shí)線圈失電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 這樣就完成了一個(gè)工作循環(huán)。 （ 1）上料 按下啟動(dòng)按鈕，上料機(jī)械手前進(jìn)，將零件送到夾具上，夾具夾緊零件。該機(jī)床由四個(gè)工作滑臺(tái)，各帶一個(gè)加工動(dòng) 力頭，組成四個(gè)加工工位。 四、高級(jí)語言 大型 PLC 中，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、完成 PID 調(diào)節(jié)等較為復(fù)雜的控制。對(duì)每一種邏輯功能都使用一個(gè)運(yùn)算方塊，其運(yùn)算功能由方塊內(nèi)的符號(hào)確定。在 PLC 中，它是用得最多的一種程序表達(dá)方式。下面對(duì)這些表達(dá)方法作簡(jiǎn)要說明。例如， FX2— 40ＭＲ性ＰＬＣ內(nèi)部有１５４０個(gè)繼電器、 1000 個(gè)狀態(tài)器、 256 個(gè)定時(shí)器、 235 個(gè)計(jì)數(shù)器，還有大量的數(shù)據(jù)寄存器，而其外形尺寸僅為 350mm*90mm*78mm，重量?jī)H為 。 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 現(xiàn)代 PLC 內(nèi)部有成百上千的內(nèi)部繼電器、幾十個(gè)特殊繼電器、許許多多數(shù)據(jù)寄存器、幾十到幾百的定時(shí)和計(jì)數(shù)器，還開發(fā)了幾十到幾百的功能指令，所以它不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順控等功能，還具有較強(qiáng)的數(shù)值處理功能、模擬輸入輸出功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能等；此外，還能擴(kuò)展位置控制、運(yùn)動(dòng)控制等各種特殊功能的智能模塊。在軟件方面，設(shè)置了自診斷、警戒時(shí)鐘 WDT、信息保護(hù)和恢復(fù)等措施；此外， PLC 采用周期掃描、集中采用、集中輸出的工作方式也極有效的提高了自身的抗干擾能力。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。 (二 ) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。 (一 ) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀 態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。如果沒有一個(gè) 良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。 可編程控制器 (Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。如繼 電器控制系統(tǒng)中，使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，系統(tǒng)的可靠性較差；功能局限性大、體積大、耗能多，特別是生產(chǎn)工藝要求發(fā)生變化時(shí)，控制柜內(nèi)的元件和接線也必須要做相應(yīng)的變動(dòng)，這種變動(dòng)的工期長(zhǎng)，費(fèi)用高，有的用戶寧愿扔掉控制柜，另外制作一臺(tái)新的控制柜。對(duì)于機(jī)床整體而言，包含有各加工單元、工作臺(tái)或中間底座、夾具、電氣液壓系統(tǒng)和其他輔助裝置，以及他們之間的裝配關(guān)系和約束關(guān)系：而對(duì)于每一個(gè)加工單元，則又有 各個(gè)通用和專用部件組成，這些部件又有自身的裝配和約束關(guān)系，每個(gè)部件又有多種零件組成，從而構(gòu)成了一個(gè)具有層次機(jī)構(gòu)的裝配樹。每種屬性又包含不同的子類，子類又有子類，形成一種的層次關(guān)系。 面向?qū)ο蟮慕M合機(jī)床裝配模型的定義 面向?qū)ο蟮募夹g(shù)是計(jì)算機(jī)分析和解決問題的一種新方法，它具有封裝 、繼承和重載特性，為產(chǎn)品裝配模型的描述和定義提供了新思路。一該基準(zhǔn)件為核心，分別描述其它基準(zhǔn)件的位置關(guān)系，便可建立該產(chǎn)品各個(gè)零 部件之間的位置約束關(guān)系模型。 機(jī)身、立柱、中間底座等式組合機(jī)床的支承部件，起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。 （ 4）在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人水平要求不高?？刂撇考?—— 液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。組合機(jī)床是由萬能機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展來的， 它既有專 用機(jī)床、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，又有萬能機(jī)床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)新工件加工的特點(diǎn)。輸送部件是用以傳輸工件或主軸箱至加工工件的部位，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修， 1953年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司 與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定 組合機(jī)床部件分類 5 通用部件按功能可分為 動(dòng)力部件、支承部件、傳輸部件、控制部件和輔助部件五類。銑削平面的平面度可達(dá) 毫米 /1000毫米，表面粗糙度可低達(dá) ~ 毫米；鏜孔精度可達(dá) IT7~6 級(jí)，孔距精度可達(dá) ~微米。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組 成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。 總之 , 我國(guó)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù) , 不但要起點(diǎn)高 , 瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水準(zhǔn) , 而且必須包括