香岛ACMY-5256 PLC在多工步机床控制中的应用

    一、应用背景与需求    工业机床的控制在工业生产自动化控制中占有重要的位置。在机床行业中，多工步机床由于其工步及动作多，控制较为复杂。采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此故障多，维修困难、费工费时。采用PLC控制，可使接线大为简化，不但安装十分方便，而且保证了可靠性，减少了维修量，提高了工效。    某多工步机床是用于加工棉纺锭子锭脚的一种加工机床，其锭脚加工工艺比较复杂，零件加工前为实心坯件，整个机械加工过程由7个刀具分别按照7个工步要求依次进行切削。7个工步依次为：钻孔、车平面、钻深孔、车外圆及钻孔、粗铰双节孔及倒角、精铰双节孔、铰锥孔，各工步的动作分解如图7.1所示。
    图7.1    锭脚加工过程示意图    本节以该锭脚加工机床的PLC控制为例，介绍PLC在多工步机床上的应用。    二、多工步机床PLC控制系统的设计    1．控制要求分析    该锭脚加工机床的电气控制主电路如图7.2所示。    使用该机床进行加工时，工件由主轴上的夹头夹紧，并由主轴电机D1带动作旋转运动。大拖板带动回转工作台作横向进给运动，其进给速度由工进电机（慢速电机）D2、快进电机（快速电机）D3经电磁气阀(DT2)离合器带动丝杆控制。小拖板的纵向运动由电磁气阀(DT1)气压驱动。
    图7.2    锭脚加工机床主电路    对于7把刀具，除第2把刀（完成第二工步，即车平面）是由小拖板纵向运动切削外，完成其余6个工步的6把刀均由大拖板带动回转工位台（六角）横向运动切削，每完成一个工步，回转工位台转动—个工位，进行下一工步的切削。    为简明起见，本例只对刀具进给运动的控制进行分析与设计，刀具进给运动的控制过程如下。    ·刀具进给的启动由按钮QA发出启动指令。    ·刀具进给运动过程中，各动作之间的转换由限位开关发出指令；横向快进结束压合限位开关XK1，发出工进指令。    ·工进结束压合限位开关XK2，发出延时指令，延时1s后开始横向快退。    ·横向快退结束压合限位开关XK3，发出纵向进给指令，由第一工步转入第二工步，发出下一工步快进指令。    ·纵向进给结束压合限位开关XK4，发出纵向退回指令及第三工步的快进指令，以后各工步的动作将重复第一工步的变化。    另外，各动作之间应设置互锁，即某一个动作进行时，应封锁另一个动作，如快进与工进互锁、纵进与纵退互锁等。    2．PLC选型与I/O分配    根据对被控对象控制要求的分析，PLC控制系统的I/O点数应为：5点输入，4点输出。输入设备包括：启动按钮QA，限位开关XK1、XK2、XK3、XK4;输出设备包括：电动机接触器Cl（正转）、C3（反转）、C2（快速），纵向运动电磁阀DT1。    可见，本例的工艺过程较为固定，且PLC的I/O点数较少，可考虑选择整体式PC，如选用ACMY-5256型PLC，其I/O的连接与地址分配如图7.3所示。
    图7.3    PLC的I/O连接图    三、多工步机床PLC控制梯形图的设计    根据系统的工作过程、控制要求和PLC的I/O连接图，可以完成PLC的控制梯形图的设计，如图7.4所示。说明如下。


    图7.4    控制梯形图    ·第一工步：启动时按下QA，1000接通，使3001接通并自保，相继接通2001及2002，快进动作。快进结束压合XK1，1001接通，使3002接通并自保，断开2002，2001继续接通，转为工进。工进结束压合XK2，1002接通，接通3003和5000，断开2001，工进停止。经过1s延时，使3004接通并自保，断开3002，从而使2001断开，2003、2002相断接通，转入快退。    ·第二工步：当第一工步快退结束时，压合XK3，1003接通，使3005接通并自保，断开3004，从而相继断开2003及2002，快退停止，同时接通2005，纵进动竹，转入第二工步。当纵进结束时，压合XK4，1004接通，使3006接通并自保，断开3005，从而使2005断开，纵进停止，开始纵退；同时又相继接通2001、2002，快进动作，转入第三工步。    ·以后每一工步动作过程的分析方法与第一工步相同。当进行到第七工步最后一个动作（即快退）结束时，压合XK3，1003接通，使3105接通，3104断开，从而相继断开2003、2002，快退停止，完成了一个周期的动作。    四、总结与评价    机床控制是PLC的主要应用领域之一。传统上，机床的控制大多使用继电器逻辑控制系统，这种控制系统功能比较单一，在用于具有复杂逻辑关系的机床控制中时，电路复杂，元器件多，可靠性差。用PLC对机床控制进行技术改造成为一个很好的选择。    本例介绍的锭脚加工用的多工步机床，在采用传统的继电器控制时，其控制线路上百根，有继电器28只、二极管57只；改用PLC控制后，整个控制线路（I/O连接线）只有14根，并省去了全部继电器（27只中间继电器和1只时间继电器），不但安装十分方便，而且保证了可靠性，减少了维修量，其经济效益十分明显，同时也表明PLC在传统设备的技术改造中大有作为。