《装备制造技术））２ｏｌ１年第２期 多工位组合机床中Ｐ ＬＣ控制系统的应用 宋志峰 （濮阳职业技术学院，河南濮阳４５７０００） 摘要：介绍了多工位组合机床中ＰＬＣ控制系统的应用以及系统软硬件的设计，使组合机床的可靠性、适应性、操作性 显著增加，提高了生产率，方便了维修， 关键词：ＰＬＣ；控制系统；组合机床 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１１）０２—００５９—０２ 在组合机床的控制中，原机床继电器控制柜存 （２）当工件加工完毕，送料缸准备向前送料时， 在结构复杂、体积大、故障率高、控制精度较差等缺 为了确保安全，必须在装卸工位Ｉ上无工件时，才允 陷，而ＰＬＣ以其编程简单、可靠性高、功能齐全、适应 许送料缸向前送料，如工位Ｉ上的工件未被机械手抓 性强及输出形式多样等优点，很快取代了继电气控 走，送料缸应自动停止向前送料； 制的主导地位。本文介绍了采用三菱公司的ＦＸ２Ｎ系 （３）装卸工件由人工完成，机械手的循环应设为 列ＰＬＣ组成的多工位组合机床控制系统。 单循环，即机械手在完成一个循环的动作后停止，开 始下一循环需重新按起动按钮； １ 硬件电气原理 （４）当工件加工完毕，且成品送至装卸工位后， 为了确保安全，必须在装卸工人完成装卸工作后，才 机床机械部分由动力滑台、动力头带动的多轴 允许顶紧工件。程序控制框图如图２所示。 箱、液压控制的装卸料（工位转换）推杆、定位导板、 夹紧装置等组成。系统由４个电机分别驱动多轴箱 的４组刀具分别完成打中心孔（工位ＩＩ））、钻孔（工位 Ｉｌ１）、倒角（工位１Ｖ）、绞（工位Ｖ）等４工位的加工；另 有一电机，单独驱动攻丝装置的正、反转（工位Ｖ Ｉ）， 如图１所示。 图２程序控制框图 团圜 ２ ＰＬＣ控制系统的组成 ＰＬＣ控制组合机床运行，除了液压泵电动机和 冷却电动机单独控制以外，其余均由ＰＬＣ完成。 （１）输入设备。控制方式选择开关、凸轮系列控 制接近开关、位置检测元件、控制单元检测元件以及 热继电器和压力继电器等。 图１ 工作台加工工位示意图 （２）输出设备。电磁阀线圈执行元件、接触器线 控制过程中： 圈执行元件、蜂鸣器及信号指示灯等。 （１）当机械手后摆到位并准备下降时，为了确保 ２．１ 开关量输入输出点的统计 安全，必须在预备工位Ⅶ上无工件且送料缸返回到 本控制系统输入和输出均为开关量，且点数较 位后才允许机械手下降，如预备工位Ⅶ上的工件尚 多（输入６９点、输出５８点）。为了扩展方便，选用日 未推送走时，机械手应自动停止下降； 本三菱公司的ＦＸ２Ｎ系列。 收稿日期：２０１０—１１－１２ 作者简介：宋志峰（１９８１一），男，硕士研究生，主要研究方向为机械自动化控制工程。 ５９ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．２，２０１ １ ＦＸ２Ｎ列ＰＬＣ由基本单元、扩展单元、扩展模块 功能模式选择梯形图如图３所示。 及特殊功能单元构成。ＦＸ２Ｎ本单元的Ｉ／Ｏ点数为输 入６４点。扩展模块用于增加Ｉ／０点数和改变Ｉ／０点 数的比例，内部无电源，由基本单元供给。因扩展模 块无ＣＰＵ，必须与基本单元一起使用。输入接口电 路，可采用本机提供的直流２４Ｖ电源，也可采用外部 引入的交流２２０ Ｖ电源，在统计输入点时，必须根据 电源电压和能否直接到一个公共点等情况归类统 计。对输出点，同样需要考虑电源电压和公共点的问 手动 回原点 单步运行 单周期运行 全自动运行 题，同时考虑输出点容量。 ２，２专用功能模块选择 现在的ＰＬＣ备有多种功能模块，如模拟量输入、 输出模块、ＰＩＤ模块、模糊推理模块、高速计数模块和 位置控制模块等。因此，当控制任务复杂，含有模拟 信号处理、数值计算、位置控制等内容时，可选用上 述专用的功能模块。 ２．３存储器容量的估算 小型ＰＬＣ的用户存储器，是固定的，不能随意扩 充。因此，选用ＰＬＣ时，要注意其用户存储器容量是 否够用。用户程序占用内存的多少，与多种因素有 关。一般只能根据输入输出点数及其类型，控制的繁 简程度加以估算。一般粗略的估计方法是： （输入点数＋输出点数）×（１０ ｌ２）＝指令语句数。 故算后，通常再增加１５％一２０％的备用量，作为 选择ＰＬＣ内存的依据。 本系统输入点数为７４个，输出点数为８７个。 ３ 软件设计 为了满足生产的需要，多工位组合机床的ＰＬＣ 控制系统设置了５种工作方式：全自动，半自动，，单 机半自动，单机工步，单机点动和自动回原点。程序 中必须实现这几种工作状态。 因此，本自动ＰＬＣ系统的软件，有公用程序、连 续循环／一次循环程序、单机半自动程序、单机手动 程序、全自动回原点程序和故障报警程序等６个部 分组成。 （１）手动操作。就是用按钮操作对机床的每一种 运动单独进行控制； （２）单周期操作。机床各动作从原点开始，按下起 动按钮，机床运动自动完成一个周期的动作后停止； （３）单周期与连续操作相结合方式。机床工作台 上的运动，采用连续操作方式，而机械手采用单周期 操作方式，两者在完成动作上互相，机床工作台 上的动作从原点开始，按下起动按钮，工作台上的动 作将自动地、连续不断地周期性循环。 回原点启动 自动启动 停止 图３功能模式选择梯形图 手动程序采用选择开关和手动按钮共用的方 法，使手动按钮减少，各单机手动程序都由条件跳步 指令ＣＪ隔开，并由单机选择开关所接的ＰＬＣ输入继 电器常闭触点，分别作为这些跳步指令的执行条件。 单机手动梯形图程序如图４所示。 图４单机手动梯形图程序 ４ 结束语 多工位组合机床中的ＰＬＣ控制系统，能实现组 合机床在无人参与的情况下，对成批工件进行自动 连续加工，同时去掉了原机床的中间继电器、时间继 电器、顺序控制二极管及电阻，使线路大大简化。 参考文献： ［１】马小军．可编程控制器及其应用【Ｍ］．南京：东南大学出版 社，２００７． ［２］张彦民，候守全，张立汉．三菱ＰＬＣ在控制系统中的应用【Ｊ】． 工业控制计算机，２００５，１８（３）：６４—６５． ［３李铨和．基于ＰＬＣ的多工位组合机床控制系统改造［３］Ｊ】．机 电工程技术，２０１０，（８）：１９３—１９５． （下转第６９页） 《装备制造技术｝２Ｏｌ１年第２期 容进行自动检测，达到了理想的效果。同时采用人机 ３ 结束语 本测试系统充分利用计算机的强大功能，合理 整合软硬件资源，详细分析了构建自动测试系统的 各个环节，研究了实现过程中的关键技术。利用标准 化、通用化的硬件资源，配以自行研制的接口电路， 构建了自动测试系统的硬件平台，实现了激励和测 试功能。根据模块化、标准化、规范化的设计思想，开 交互界面，取代了原有检测设备的按钮、开关等系统 部件，并在软件设计中采用防差错设计，有效地解决 了老式检测设备由于使用人员人为差错而损坏检测 设备的问题。 参考文献： ［１】纪明霞，杨春英．机载设备ＡＴＥ通用自动计量系统的设计 与开发Ｕ］．计算机测量与控制，２００５，１３（１ ２）：１３４８—１３５０． ［２陈钧，２］韩兆福．某型军机军械火控系统自动测试仪的设计 发了相应的软件系统，通过编制完善的软件，完成了 繁杂的数据分析和逻辑推理功能，具备一定的通用 性和可扩展性。 与研究【Ｊ】．航空计算技术，２００６，３６（３）：１－３． ［３段凤阳，３］常丽敏．某型飞机航姿系统综合检查仪的研究与 该测试系统在实际应用中，对舵机所有检测内 设计ｆＪ］．计算机测量与控制，２００６，１４（５）：６９８—７００． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒｕｄｄｅｒ Ｅｎｇｉｎｅ ＣＵＩ Ｙａ－ｊｕｎ，ＺＨＵ Ｈｕａ－ｙｕａｎ，ＹＩＮ Ｌｅｉ （Ｎａｖａｌ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｂｒａｎｃｈ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２６６０４ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ（ＡＴＳ）ｆｏｒ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｕｄｄｅｒ ｅｎｇｉｎｅ．ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｔｌａｓ７１６ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｍｅｍｏｒｙ ａｎｄ ＩＶＩ ｄｒｉｖｅ ｏｆ ＡＴＳ．ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｓｏｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｂｏｏｓｔｅｒ，ｏｓｃｉｌｌｏｇｒａｐｈ， ｍｕｈｉｍｅｔｅｒ，ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｒｕｄｄｅｒ ｅｎｇｉｎｅ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｕｄｄｅｒ ｐｌａｎｅ；ＡＴＬＡＳ７ １６ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｍｅｍｏｒｙ；ＩＶＩ ｄｒｉｖｅ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｅｓｔ （上接第６０页） Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＬＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｏｏｌ ＳＯＮＧ Ｚｈｉ－ｆｅｎｇ （Ｐｕｙａｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｐｕｙａｎｇ Ｈｅｎａｎ ４５７０００ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ Ｍｕｈｉ－ｓｔａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｒ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｔｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ．Ｍａｋｅ ｔｈｅ Ｍｕｌｔｉ—ｓｔａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｒ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ， ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ，ｉｎｃｒｅａｓｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＬＣ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｍｏｄｕｌａｒ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ ６９
