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基於 PLC 的雙（shuāng）麵鑽（zuàn）床控製係（xì）統設計

2019-1-31 來（lái）源：襄陽汽車職業技術學院湖北文理學院作者：李夢飛秦濤

摘要：針對單麵鑽（zuàn）床效率低下，工序複雜（zá）的問題，以雙麵鑽組合機床為研究（jiū）對象（xiàng），采用三菱 FX1S- 20MR PLC 為主控（kòng）製器，設計了一種 PLC 控製的雙麵鑽床控製係統，包括係統的工作流程，I/ O 分配和軟件程序設計。軟（ruǎn）件（jiàn）調試結（jié）果（guǒ）表明：基於 PLC 的雙麵鑽床控製係統設計可靠，能夠（gòu）有效地提高鑽孔效率。

關鍵詞：雙麵鑽床；PLC；；SFC 圖；梯形圖

0 引言（yán）

組合機床是一（yī）種可實現多工序（xù）、多軸、多麵的高效加工、自動化程度（dù）很（hěn）高的加工設備。而在部分中小型企（qǐ）業生產加工過程中，由於資（zī）金缺乏、技（jì）術（shù）欠缺等原因，依舊采用故障頻繁出現、控製係統可靠性差、維修時間長的老式機床。為了能夠有（yǒu）效地提高組（zǔ）合機床鑽孔加工效（xiào）率，減少（shǎo）電氣部分維修（xiū）次數，滿足加工生產需求，實現雙麵鑽組合機床的自動控（kòng）製，本文設計了一種基（jī）於 PLC 控製的雙麵鑽床控製係（xì）統。

1 、係統總體方案

雙麵鑽床主要用於（yú）在工件相（xiàng）對的兩麵鑽孔，機床由動力滑台提供進（jìn）給（gěi）運動，刀具（jù）電（diàn）動機固定在動力滑台上。機床的控製過程是典型的順序（xù）控製，其控（kòng）製係統模型如圖 1 所示，工作流程為：工件裝（zhuāng）入後，按下啟動按鈕 X0，工件夾緊，兩側（cè）滑台同時進入快速進給工步；工件兩麵加工（gōng）完成（chéng）後，兩側動力滑台退回原位，工件鬆開，觸發限位開關 X10，係統返回初始步，一次（cì）加工的工作（zuò）循（xún）環結束。

傳統的雙麵鑽床采用繼電器-接觸器控製方式，需要的繼電器多且接線複（fù）雜，可靠性低且容易產生誤動作，故障率高。本文提出（chū） PLC 控製方式實現鑽孔加工的周期性循環動作，滑（huá）台的位置信息通（tōng）過觸發行（háng）程開關獲得。為保證每（měi）個工序的同步性，采用並行序列程序，在各子序列（liè）的末尾增設了一個等待步，如果兩個子序（xù）列分別進入了等待步，表示兩側滑台的快速退回均（jun1）已結束，應（yīng）轉換到（dào）下一狀態。

2 、軟件（jiàn）控製係統設計

2.1 I/O 點估（gū）算

通過對雙麵鑽床（chuáng）總體控製方案分析可知，係統共有（yǒu） 9 個輸入點：啟動按鈕（niǔ）、夾緊開關、左側快（kuài）進開關、左側工進開關、左側啟動開關、右側快進開關、右側工進開關、右側啟動開關以及鬆開開關；共（gòng）有 8 個（gè）輸出點：夾緊閥觸發（fā）器、左側快進觸發器、左側工進觸（chù）發器、左側（cè）快退觸發器、右側快進（jìn）觸發器、右側工進觸發器、右側快退（tuì）觸發器以（yǐ）及鬆（sōng）開閥觸發器。根據控製係統需要（yào）具備的功能分析和 I/O 點數目估算，本文選用三菱 PLC FX1S-20MR 型號，具有 16 個輸入點和 14 個輸出點，且外部接線留有 10％ ~ 20％的餘量，便於擴展，能滿（mǎn）足雙麵（miàn）鑽床的控製要求。

2.2 I/O 分配

根據雙麵鑽床控製係統的功能及技術要求，可確定 PLC 控製係統的 I/O 分配表如表 1 所示，相應的外部接線圖如圖 2 所示。

2.3 S FC 圖和梯形圖設計

基於三菱 GX developer 軟件（jiàn）進行雙麵鑽床控製程（chéng）序設計，其控製係統（tǒng）的 SFC 圖如圖 3（a）所示。具體的（de）實施步驟：工件裝入機床後，按下啟動按鈕 x0，按下夾緊開關 X1，工（gōng）件夾緊，M2 和 M6 變為活（huó）動步，兩側同時進入快速（sù）進給工步。待兩麵加工均完成後，兩側動力滑台退回原位，係（xì）統進入步 M10；工（gōng）件鬆開，觸發限位開（kāi）關 X10，係統返回初始步 M0，一次加工的工（gōng）作循環結束。

為（wéi）保證並行序列各子序列同時結束，在各子序列的末尾增設了一個等待步（即步 M5和 M9），如果（guǒ）兩個子序列分別進（jìn）入了步 M5和 M9，表示兩側滑台的快（kuài）速退回均已結束，應轉換到步 M10.步 M5 和 M9 之後的轉（zhuǎn）換條件為（wéi）“=1”，表示應無條件轉換，在梯形圖中，該轉換等效為一（yī）根短接線，或理解為不需要轉換條件。雙麵鑽床控製程序梯形圖如圖 3（b）所示，通過對每步的輔助繼電器 M 置位，完成特（tè）定的功能指令。

按下啟動按鈕，係統發出初始化脈衝，置位 M0 後（hòu）緊接著置位 M1，隨後完成功能指令 Y0，即實現工件的（de）夾緊。組合機床動（dòng）力滑台夾緊運動觸發限（xiàn）位開關X1，分別置位輔助（zhù）繼電器 M2、M6，同時複位 M1，實現機床動力滑台的左側和右側工進。具體功能的實（shí）施過程與用狀態轉移圖編程所實現的功能一（yī）致。

3 、結論

針對工廠現（xiàn）階（jiē）段所使用的老式機床（chuáng）的配備情況以及在使用過程中可能出現的問題，本文設計了一種適用於雙麵鑽孔組（zǔ）合機（jī）床的（de） PLC 控製係統。PLC控製程序修改（gǎi）方便（biàn），易於擴充且可靠性（xìng）極高。在實現大批量生產，保證加工效（xiào）率的（de）同時節約了機（jī）床設（shè）備成本。軟（ruǎn）件調試結果表明：本文設計的（de）控製係統符合（hé）設計要求，可以用於雙麵鑽床加工控製現場。

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