0 引言

　　組合機床是根據工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。用來實現機床切削和進給運動的通用部件，是組合機床的基礎。組合機床具有生產率高、加工精度穩定、研制周期短，自動化程度高，勞動強度低、配置靈活、便于設計、制造和使用維護，成本低等優點，因而在生產實際中運用廣泛。

　　可編程序控制器(PLC)是一種數字運算操作的電子系統，專為工業環境下應用設計，它采用可編程的存儲器，存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作指令，并通過數字式、模擬式輸入輸出，控制各類機械和生產過程。將PLC應用于多工位組合機床的控制系統中，可以顯著地克服傳統繼電器控制方式帶來的控制柜體積大、改變控制方式困難、柔性差、故障率高，接觸器觸點易磨損、壽命短、可靠性差等缺點，提高其自動化程度和生產效率。

1 工藝要求及動作流程

　　六工位組合機床完成裝卸、打中心孔、鉆孔、倒角、擴孔以及鉸孔加工。具體加工過程為：回轉工作臺上升在工位I拆卸和裝夾零件_回轉工作臺回轉到工位Ⅱ下降工位Ⅱ對零件進行打中心孔回轉工作臺上升回轉到工位Ⅲ下降工位Ⅲ鉆孔加工回轉工作臺上升回轉到工位Ⅳ下降工位Ⅳ倒角加工回轉工作臺上升回轉到工位V下降工位V擴孔加工回轉工作臺上升回轉到工位Ⅵ下降工位Ⅵ鉸孔加工，如此循環實現對不同零件、不同工位的同步加工。

　　控制系統共有連續全自動工作循環、單機半自動循環和手動循環三種工作方式。手動控制方式主要用于檢查和維修。半自動方式也可以用于維修和單個零件的修復加工。每按一次啟動按鈕，回轉工作臺回轉一個工位。控制對象為：油泵電動機、冷卻泵電動機和五個刀具電動機。因為各控制對象所處地理位置比較集中，各個工位之間相隔60，且相互之間的動作存在一定的順序關系，所以采用集中式控制系統，用一臺PLC控制多臺設備。

2 設計主電路控制電路

　　主電路主要有五個電機以及PLC模塊接口和照明系統等，其中包括油泵電動機M1，用來為五個動力滑臺和回轉工作臺提供液壓力；M2-M6分別為五個加工工位動力頭的驅動電機；M7為冷卻泵電機，控制加工冷卻液的啟閉。每個電機支路上安裝有熱繼電器，對電機起到過載保護作用；在主電路中設有熔斷器FUl2起短路保護作用；在主電路和照明支路間裝有變壓器。通過降壓為照明燈提供安全的36伏電壓；PLC由外部提供110伏電壓進行工作。

3 可編程控制器選型及端口設計

　　PLC主要完成回轉工作臺的抬起、回轉、落下和復位，五個工作滑臺的快進、工進和快退以及冷卻泵電機的控制。運動部件到達一定的位置時，觸發相應的行程開關SQ，系統捕捉到相應的信息反饋給PLC控制系統，PLC內部的中央處理單元運行事先輸入的程序，得出一定的結果，從輸出端口發出相應的控制命令，控制電機作出相應的動作，從而實現自動和半自動控制。當回轉工作臺觸發SQ1時，系統發出抬起命令，回轉工作臺抬起；觸發SQ2時，回轉工作臺回轉；觸發SQl8時，回轉工作臺下落；觸發SQl9時，引起各加工工位的快進、工進和快退反應。加工動力頭電機的控制同樣是通過觸發相應的行程開關，提供反饋信息給PLC。再由PLC處理后發出相應的控制命令來實現的。

　　根據設計需要系統具有36個輸人接口，34個輸出接口，可以選擇三菱FX2N系列PLC，選型時需留有一定的端口余量，具有64個接口的N2N-60MR基本單元和32個接口的FN2N-32ER擴展單元的組合，可以滿足設計需求。輸入端連接液位及液壓信號、控制回轉臺、鉆、擴、鉸等滑臺動作的各位置信號和各設備動作的返回信號(接觸器的輔助常開觸點)；輸出端連接控制各臺電動機動作的接觸器線圈和控制液壓系統工作的各電磁閥線圈。為了便于生產加工和維修、調整，設置了工作方式選擇開關SA。當開關置于自動位時，工件從裝入夾具定位夾緊開始加工到加工完畢，工作臺返回裝卸工位夾具松開，全部自動進行；置于手動位時，通過按鈕SA1-SA5、SB8(SB9)、SA6、分別對打中心孔動力頭、鉆孔動力頭、倒角動力頭、擴孔動力頭、鉸孔動力頭、冷卻泵等電動機和油泵電機進行點動控制；限位開關SQ1-SQ20用于檢測回轉工作臺、各動力頭滑臺的位置狀態，并對系統實施控制。當動力頭工作到中途因停電或自動控制系統發生故障時，可點動復位。

4 六工位組合機床PLC軟件設計

　　按下啟動按鈕SB3，系統啟動，即從輸入端口X000讀入開始信息；再按下SA(對應輸入端口X005)選擇自動或是手動操作；再到狀態繼電器$600，并輸出端口Y437；再到輸入端口X401(回轉工作臺轉位命令)，如此進行下去，一個操作對應著一個輸入端口，并由相應的輸出端口輸出命令。　　梯形圖是一種圖形語言。它沿用繼電器的觸點、線圈、串并聯等術語和圖形符號，并增加了一些繼電接觸控制中沒有的符號，本次設計的梯形圖在主控線路中布有各電機的常閉觸電，可以對電機起到保護作用；程序設計中運用了步進指令，步進指令的運用可以使多工步的控制按照一定的順序分步動作，其不僅可以簡單、直觀地的表不順序操作的流程圖，而且司以非常容易地設計多流程順序控制，并減少了程序條數。

5 系統調試與運行

　　系統調試時將手動與自動控制操作獨立開一段時間運行表明。該系統性能可靠，自動化程度高。完全能滿足生產工藝的要求，不僅提高了生產效率，而且大大減輕了勞動強度，改善了工作環境。

6 結束語

　　可編程控制器作為新一代的工業控制裝置，具有開發柔性好，接線簡單，安裝方便，抗干擾性強等眾多優點。經過初步估算，六工位組合機床從裝夾工位到完成全部工位的加工大概需要2.16min，比傳統的控制方式節省了大量的時間，可以顯著地提高生產效率。同時，由于PLC的高可靠性，輸入／輸出部分具有信號指示，這不僅可以大大減少使電氣故障次數，而且還能給準確判斷電器故障的發生部位，節省了檢修的時間。