【正文】 臺移動控制凸輪來控制，工作臺的移動和夾具的夾緊與放松由電磁閥控制。 組合機(jī)床控制系統(tǒng)工 作過 程 系統(tǒng)通電之后，自動起動液壓泵電動機(jī) M1。 將工件放在工作臺上，按下啟動按鈕 SB，夾緊電磁閥 YV1 得電，液壓系統(tǒng)控制夾具將工件夾緊，與此同時控制凸輪電動機(jī) M2 得電運(yùn)轉(zhuǎn)。 起動鉆孔動力頭電動機(jī) M3，且由于凸輪電動機(jī) M2 運(yùn)轉(zhuǎn)，控制凸輪控制相應(yīng)的液壓閥使鉆孔滑臺前移，進(jìn)行鉆孔加工。 等到鉆孔滑臺回到原位后，工作臺右移電磁閥 YV2 得電，液壓系統(tǒng)使工作臺右移，當(dāng)工作臺移到攻螺紋工位時，限位開關(guān) SQ6 動作，工作臺停止。 當(dāng)攻螺紋滑臺后退到原位時，攻螺紋動力頭電機(jī) M4 停，凸輪正好運(yùn)轉(zhuǎn)一個周期，凸輪電機(jī) M2 停，延時 3 秒后，左移電 磁閥 YV3 得電，工作臺左移，到鉆孔工位時停。原位指示燈亮，取下工件，加工過曾完成。 加工過程中，應(yīng)起動冷卻泵電機(jī) M5，供給冷卻液。選擇機(jī)型的基本原則是在功能滿足要求的前提下，保證可靠，維護(hù)使用方便以及最佳功能價格比。 整體式 PLC：整體式 PLC 的每一個點(diǎn)的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對小，一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定，環(huán)境條件較好，維修量較小的小型控制系統(tǒng)中。在點(diǎn)數(shù)上，輸入點(diǎn)數(shù)，輸出點(diǎn)數(shù)的比例，模塊的種類方面選擇余地大，且維修方便，一般用于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 （ 2） I/O 點(diǎn)選取原則 PLC 平均的 I/O 點(diǎn)價格比較高，因此應(yīng)該合理選用 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的 I/O 點(diǎn)最 少，但必須留有一定余量。 （ 3） 確定 PLC 機(jī)型及擴(kuò)展模塊。CPU226 集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點(diǎn)。 26K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng) 。 I/O 端子的地址分配 該組合機(jī)床 控制系統(tǒng)共用 了 10 個輸入量， 15 個輸出量。 表 31 輸入 /輸出地址分配表 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 端子編號 作 用 端子編號 作 用 壓力檢測 PV 原點(diǎn)指示 HL1 鉆孔工位限位 SQ1 液壓泵電機(jī) M1（ KM1） 鉆孔滑臺原位 SQ2 凸輪電機(jī) M2（ KM2） 攻螺紋滑臺原位 SQ3 鉆孔動力頭電機(jī) M3（ KM3） 夾緊限位 SQ4 冷卻泵電機(jī) M5（ KM6） 攻螺紋工位 SQ6 攻螺紋動力頭電機(jī) M4正轉(zhuǎn)（ KM4） 攻螺紋滑臺終點(diǎn) SQ7 制動 DL 放松限位 夾緊電磁閥 YV1 啟動按鈕 SB 工作臺右移電磁閥 YV2 PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 10 自動、手動選擇 SA 工作臺左移電磁閥 YV3 液壓泵手動 SB1 放松電磁閥 YV4 凸輪電機(jī)手動 SB2 原位指示燈 HL1 鉆孔手動 SB3 自動指示 HL2 手動攻鏍紋正轉(zhuǎn) SB4 手動指示 HL3 手動攻鏍紋反轉(zhuǎn) SB5 手動電源 冷卻泵手動 SB6 手動夾緊 SB7 手動右移 SB8 手動左移 SB9 手動放松 SB10 控制系統(tǒng) PLC 的 外圍電氣接線 由加工工藝要求可知，其為順序控制。 雖然該控制為自動循環(huán)控制， 考慮到具體情況，在設(shè)置自動順序循環(huán)控制的同時，也設(shè)置了手動控制， 手動工作方式下啟動后，只需要操作面板上相應(yīng)動作的按鈕即可實現(xiàn)所需的機(jī)械手的動作過程。 PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 11 圖 32 外部接線圖 PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 12 4 組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 PLC 程序設(shè)計 思想 根據(jù)控制過程要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序。依據(jù)計算機(jī)程序的設(shè)計思想，基本程序的機(jī)構(gòu)方式只有三種，即順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)機(jī)構(gòu)。這種設(shè)計方法叫做模塊化程序設(shè)計。 根據(jù)以上對組合機(jī)床控制系統(tǒng)的分析可知系統(tǒng)通過相應(yīng)的限位開關(guān)來判斷是否完成相應(yīng)的動作，完全是按照動作先后順序來控制 電機(jī)的運(yùn)行 。將各個工作方式下的控制動作模塊組合在一塊就能實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制功能。這樣設(shè)計系統(tǒng)能較簡便實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。根據(jù)組合機(jī)床控制功能要求 列出 的 I/O 分配 表 31 繪制順序功能圖。PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 14 該軟件的 SIMATIC 指令集包含三種語言，即語句表語言、梯形圖語言、功能塊圖語言。因此，它很容易被一般的電氣工程設(shè)計和運(yùn)行維護(hù)人員所接受，是初學(xué)者理想的編程工具。本設(shè)計采用梯形圖語言。 若機(jī)床各部分在原位（工作臺在鉆孔 工位 SQ1 動作，鉆孔滑臺在原位 SQ2 動作，攻螺紋滑臺在 SQ3 動作），并且液壓系統(tǒng)壓力正常，壓力繼電器 PV 動作，原位指示燈 HL1 亮，其梯形圖如圖 42 所示。當(dāng)鉆孔滑臺到達(dá)終點(diǎn)時，鉆孔滑臺自動后退，到原位時停， M3 同時停止，如圖 43 所示 。 圖 44 攻螺紋程序 自動循環(huán)控制和手動控制的轉(zhuǎn)換程序 考慮到具體情況 ，在設(shè)置 自動循環(huán)控制的同時，也設(shè)置了手動控制，在驅(qū)動回路中接入轉(zhuǎn)換開關(guān)。 PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 17 圖 45 自動 /手動控制的轉(zhuǎn)換程序 PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 18 5 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 組態(tài)軟件 iFIX 的簡介 iFIX 是 Intellution Dynamics 自動化軟件產(chǎn)品家族中的 HMI/SCADA 最重要的組件，它是基于 WindowsNT/2021 平臺上的功能強(qiáng)大的自動化監(jiān)視與控制的軟件解決方案 。它能夠?qū)ιa(chǎn)事件快速反應(yīng)，減少原材料消耗，提高生產(chǎn)率，從而加快產(chǎn)品對市場反應(yīng)速度。 iFIX 主要有以下 幾 個重要特性： (1) 它 易于擴(kuò)展和集成 。 無論是簡單的單機(jī)人機(jī)界面 (Human Machine Interface, HMI)，還是復(fù)雜的多節(jié)點(diǎn)、多現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng) (SCADA)， iFIX 都可以方便地滿足各種應(yīng)用類型和應(yīng)用規(guī)模的需要。 (2) 它 提供了強(qiáng)大而靈活的多重冗余功能，保證系統(tǒng)的不間斷監(jiān)控，包括備份SCADA 服務(wù)器、 LAN 冗余以及利用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)服務(wù)器和 iFIX 診斷顯示程序監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。 (3) 分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 。無論是 Server 和 Client 功能運(yùn)行在單一計算機(jī)，實現(xiàn)簡單的人機(jī)界面 (HMI)，還是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的分布式多 Server 和多 Client 數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)， iFIX都可以保證優(yōu)異的性能。在組態(tài)監(jiān)控中可以監(jiān)控 PLC 的各個開關(guān)量的，還可以監(jiān)測報警系統(tǒng)和聯(lián)動系統(tǒng)之間的動作關(guān)系。 PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 19 表 51 系統(tǒng)組態(tài)環(huán)境 電腦機(jī)型 ASUS K42JP LAPTOP 操作系統(tǒng) Windows 7 旗艦 版 32 位 操作系統(tǒng) 處理器 Intel(R)Core(TM) i3CPU M380 主板 Intel(R) 5 Series/3400 Series 內(nèi)存 4GB 主硬盤 WDC WD5000BEVT00A0RT0 顯卡 AMD Radeon HD 6570M 組態(tài)界面的 設(shè)計 仿真運(yùn)行情況 PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 20 結(jié)束語 本課題采用 PLC 自動控制系統(tǒng)取代了 傳統(tǒng)繼電器 接觸器電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對兩工位鉆孔攻鏍組合機(jī)床的自動控制， 完成了常用的鉆孔、攻螺紋等操作，系統(tǒng)軟件設(shè)計 科學(xué)合理，運(yùn)行穩(wěn)定。 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)，用它來控制深鉆孔組合機(jī)床這樣復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備， 提高了機(jī)床的工作效率、工作穩(wěn)定性和可靠性，而且還大大降低了公認(rèn)的勞動強(qiáng)度，改善了產(chǎn)品的加工質(zhì)量，降低了設(shè)備的故障率，提高了生產(chǎn)率。主要是沒有對所控制的電動機(jī)的調(diào)速問題沒有進(jìn)行研究，包括主電動機(jī)、液壓泵電動機(jī) 等，它們的調(diào)速只能通過機(jī)械調(diào)速或多速電機(jī)來進(jìn)行，屬于有級調(diào)速，其加工范圍將受到某些限制，系統(tǒng)僅限于邏輯開關(guān)量的控制，對于 PLC 的許多高 級指令沒有應(yīng)用到。 PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 21 致 謝 PLC 在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 22 參考文獻(xiàn) [1] 高安邦 . 新編機(jī)床電氣與 PLC 控制技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. 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