我廠DU1909組合鏜床是加工汽車汽缸體缸孔的主要設(shè)備段鲜，屬80年代初期產(chǎn)品璃疫，巳使用十多年。該機(jī)床是依靠近23只中間繼電器，17個液壓電磁閥区酷，5只接觸器和約20個控制按鈕掘鱼、行程開關(guān)、壓力繼電器等電器丛幌，通過繼電器的邏輯控制來完成機(jī)床的各種加工工序鸣拦。在加工過程中，聯(lián)動工作可靠性差堵忌，容易發(fā)生故障扇述，且該機(jī)床在安裝調(diào)試時，廠家己對該機(jī)床的電器控制線路進(jìn)行過多次修改杯道，以致現(xiàn)有的電器圖紙與實(shí)物嚴(yán)重不符匪煌，從而增加了維修工作的難度和機(jī)床停機(jī)檢修時的時間。

　　在這十多年的使用期間党巾，我廠的電器維護(hù)人員在對該機(jī)床進(jìn)行維護(hù)時萎庭，克服圖紙與實(shí)物多處不符的困難，排除了許多故障齿拂，并積累了不少維修經(jīng)驗(yàn)驳规。但由于機(jī)床電器元件的逐步老化，以致產(chǎn)生了不少新的電器故障署海，靠以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行維修己逐顯困難吗购，造成機(jī)床停機(jī)檢修時間的不斷增長，嚴(yán)重影響加工工件的質(zhì)量和生產(chǎn)任務(wù)的完成砸狞。針對以上的情況捻勉，我廠決定對該機(jī)床進(jìn)行電器改造，以解決因動作不可靠刀森、維護(hù)困難而影響生產(chǎn)的問題踱启。

2、控制系統(tǒng)簡介

　　該機(jī)床屬早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)研底，由于其動作速度慢庵恨、可靠性差、連線復(fù)雜修扁、定時精度不夠準(zhǔn)確诀烫、可維護(hù)性差等原因，現(xiàn)在的繼電器邏輯控制系統(tǒng)將逐漸被淘汰诱价。PLC控制系統(tǒng)由于體積小卜锡、功耗低、速度快涧俐、可靠性高歉赴、故障率低、維護(hù)方便、又具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)柄午，因此被廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域匹溪。基于上述原因爽咒，根據(jù)機(jī)床工作的要求玩冷，我廠決定采用PLC控制系統(tǒng)取代原繼電器邏輯控制系統(tǒng)，對該機(jī)床進(jìn)行電器技術(shù)改造炼幔。

3秋茫、工藝要求

　　該機(jī)床是立式雙軸三工位移動工作臺精加工專用組合鏜床，加工缸體是六缸孔缸體∧诵悖現(xiàn)我廠又開發(fā)生產(chǎn)了四缸的發(fā)動機(jī)肛著，而該機(jī)床在加工四缸缸體時，機(jī)械方面采用了兩次裝夾的辦法進(jìn)行整改跺讯，基本滿足加工的工藝要求枢贿，但在電器方面，原系統(tǒng)則無法進(jìn)行改變刀脏，不能進(jìn)行自動加工局荚，只能靠手動一步一步的執(zhí)行動作，操作繁瑣且效率極低愈污。用PLC進(jìn)行改造時耀态，利用PLC在編程方面的優(yōu)點(diǎn)，我們用一個轉(zhuǎn)換開關(guān)可方便地實(shí)現(xiàn)六缸機(jī)與四缸機(jī)加工的自動轉(zhuǎn)換暂雹。各工藝流程敘述如下：

3.1茫陆、六缸機(jī)加工流程

　　六缸機(jī)加工的工藝流程如圖1所示：

　　在初始狀態(tài)下，裝上加工工件埂荤，按壓A3按鈕，開始插銷和夾緊页梁，然后撥動轉(zhuǎn)換開關(guān)XA到六缸自動位置屁蕾，自動循環(huán)加工開始運(yùn)行。全部加工完成后工作臺又回到Ⅰ工位位置队淳，并松開和拔銷躺潘，撥動XA到調(diào)整位置，卸下工件千雏，一個循環(huán)過程結(jié)束毕亲。再裝上另一工件，下一循環(huán)重新開始误目。圖中的橫向工進(jìn)和橫向快退分別對應(yīng)于橫向出刀和退刀项蝉。另外，有關(guān)加工工藝方面的延時要求，在圖中并未畫出白找，

　　在下面的圖2中亦是如此能真，在此說明。

3.2扰柠、四缸機(jī)加工流程

　　四缸機(jī)加工的工藝流程如圖2所示：

　　與加工六缸機(jī)不同的是粉铐，在插銷夾緊后，轉(zhuǎn)換開關(guān)要撥在四缸自動的位置卤档，Ⅰ工位加工完后蝙泼，工作臺自動移到Ⅲ工位進(jìn)行加工，Ⅱ工位不加工劝枣，Ⅲ工位加工完又回到Ⅰ工位汤踏，然后自動執(zhí)行松開和拔銷，撥動XA到調(diào)整位置后可移動加工工件哨免，進(jìn)行對加工工件的二次裝夾茎活，再次撥動XA到四缸自動位置，同在Ⅰ工位又加工工件的另外一個缸孔琢唾，加工完后不再移動工作臺而自動執(zhí)行松開和拔銷载荔，撥動XA到調(diào)整位置，卸下工件采桃，一個循環(huán)過程結(jié)束懒熙。

3.3、調(diào)整要求

　　無論是加工六缸機(jī)還是加工四缸機(jī)脂壁，在PLC控制程序正在運(yùn)行的加工過程中囤乎，只要將轉(zhuǎn)換開關(guān)XA由自動方式撥回到調(diào)整方式，正在運(yùn)行的程序應(yīng)立即停止運(yùn)行揖帕。

　　手動過程以及鏜頭對刀敢薄、工序調(diào)整等過程應(yīng)在調(diào)整方式下進(jìn)行。

4挎茂、PLC控制系統(tǒng)的組成

　　根據(jù)機(jī)床的工作原理艇线，改造后的主要控制對象有：1臺液壓泵、2臺進(jìn)給主軸電機(jī)热轨、14只電磁液壓閥游鹿、3盞工作狀態(tài)指示燈。主要控制元件有：11個控制按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)梨耽、5個接觸器和斷路器的輔助接點(diǎn)义誓、5個壓力繼電器和10個行程開關(guān)。

　　統(tǒng)計(jì)后得出該機(jī)床的輸入點(diǎn)為28點(diǎn)统岭，輸出點(diǎn)為19點(diǎn)蟋定。我們選用OMRON（歐姆龍）C60P型可編程序控制器對該機(jī)床的電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造粉臊，該型的PLC輸入點(diǎn)為32點(diǎn)，輸出點(diǎn)為28點(diǎn)溢吻，可滿足該機(jī)床輸入輸出點(diǎn)數(shù)的要求维费。

　　改造后的PLC（OMRON Ｃ60P）外部I/O連接電氣原理圖如圖3所示。

　　在圖3中促王，連接輸入點(diǎn)0000的油泵KM7觸點(diǎn)犀盟，是使用常開觸點(diǎn)，連接輸入點(diǎn)0001的斷路器QF5-QF7的觸點(diǎn)蝇狼，也使用串聯(lián)連接的常開觸點(diǎn)阅畴。如果都使用常閉觸點(diǎn)如圖4所示，在正常加工時迅耘，該觸點(diǎn)全部是斷開的贱枣，這時如果發(fā)生線路斷路時，如在圖中的a或b處斷開颤专，在該相應(yīng)的輸入點(diǎn)上卻無法反映出來纽哥，程序照常運(yùn)行。一旦真發(fā)生故障使圖中的KM7等觸點(diǎn)動作衙猾，由于線路斷路柬激，就無法起到故障保護(hù)的作用。

　　在指示燈方面斧与，設(shè)立了一個四缸機(jī)加工過1次記憶指示燈HL3行忘。根據(jù)四缸機(jī)加工工藝，工作臺在Ⅰ工位要進(jìn)行兩次加工筋劣，以加工不同的缸孔牡徘。由于在加工過程中，可能會出現(xiàn)突然停電正脸、人為停機(jī)和故障停機(jī)等現(xiàn)象式伶，由此可能會引起操作者不知道Ⅰ工位是何種狀態(tài)，即不知Ⅰ工位是否己經(jīng)進(jìn)行過一次加工鄙叼，通過HL3指示燈可清楚的指示出Ⅰ工位的加工狀態(tài)焦厘。另外，通過控制按鈕A12可方便地轉(zhuǎn)換Ⅰ工位的加工狀態(tài)及其指示砖啄。

5、程序編制

　　該機(jī)床所要編制的控制系統(tǒng)控制程序味廊，除插銷夾緊和松開拔銷外蒸甜，主要動作為鏜頭加工和工作臺移動兩大部份。鏜頭加工主要為順序控制余佛，工作臺移動由于所控制的對象不同柠新，具有分散控制的特點(diǎn)窍荧。因此，如何編制出結(jié)構(gòu)清晰恨憎、工作效率高白的PLC應(yīng)用程序蕊退，我們對此進(jìn)行了有益的嘗試。

5.1憔恳、工作方式的轉(zhuǎn)換

　　該機(jī)床要求既可加工六缸缸體瓤荔，又可加工四缸缸體，故需三種工作方式钥组，即六缸自動输硝、調(diào)整、四缸自動程梦。在編制程序時可用兩種方法實(shí)現(xiàn)工作方式的轉(zhuǎn)變点把。一種是采用跳轉(zhuǎn)指令（即JMP、JME指令）來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變乞贡，這種方法的特點(diǎn)是各種工作方式分開編程氢碰，編制的程序清晰明了，運(yùn)行時只執(zhí)行相應(yīng)工作方式的指令颅唇，此外的工作方式申广，其指令將不執(zhí)行。這樣怨级，就相應(yīng)縮短了程序的掃描時間情腥，但卻占用了較多的內(nèi)存單元。

　　另一種方法是采用指令并聯(lián)的方法來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變钮核，本機(jī)床控制系統(tǒng)的控制程序采用此方法辰张，如圖5所示，此方法的特點(diǎn)是新掸，編制的程序簡單扼要欢巡，相對于上一方法而言，這種方法運(yùn)行程序的掃描時間將有所增加教九，但卻使用較少的內(nèi)存單元.

5.2致驶、鏜頭加工的程序編制

　　鏜頭加工的控制特點(diǎn)為順序控制，其邏輯關(guān)系可用布爾代數(shù)式表示箱靴。首先根據(jù)工藝流程列出控制狀態(tài)開關(guān)表腺逛，如表1所示，再由此表分析出控制對象的布爾代數(shù)表達(dá)式衡怀。

表1 鏜頭加工控制狀態(tài)開關(guān)表

下面以輸出點(diǎn)0504鏜頭進(jìn)為例分析其布爾表達(dá)式棍矛，由表1可得：

(0504)ON =1005…………………………（1）

其中1005為鏜頭進(jìn)啟動信號，為一個掃描周期的脈沖信號抛杨。

　　鏜頭進(jìn)0504的停止信號由0112的行程動作產(chǎn)生够委，0112是橫向刀原位荐类，其動作時間包含了0504鏜頭進(jìn)的全部停止時間，如果只用0112做停止信號茁帽，由于0112在鏜頭進(jìn)過程中仍為動作狀態(tài)玉罐，則無法由1005信號啟動鏜頭進(jìn)動作，因此只用0112信號作鏜頭進(jìn)0504的停止信號顯然是不夠的潘拨。分析表1時可看出吊输，0112的動作狀態(tài)是由橫向退刀0606的終端行程控制的，0112動作時又反過來作為0606的停止信號战秋。眾所周知璧亚，PLC控制器的操作循環(huán)是由程序掃描和I/O掃描兩部分組成，在I/O掃描期間辟堡，當(dāng)在輸入端檢查到0112信號出現(xiàn)時价岭，在此期間0606還必然保持在原來狀態(tài)，不可能因0112信號的出現(xiàn)而立即翻轉(zhuǎn)触晃，只有到達(dá)程序掃描期間時冗吟，0606輸出點(diǎn)的工作狀態(tài)才會隨著0112信號的出現(xiàn)而被更新，可見0112和0606相與后的信號為一個掃描周期的脈沖信號皂计。因此演侍，完全可用0112和0606信號相與，即0112·0606信號作為0504鏜頭進(jìn)的停止信號辉九，這樣可避免程序在運(yùn)行時產(chǎn)生意外的誤動作色递。我們用此方法編制程序的啟動和停止信號在實(shí)際運(yùn)行時，動作可靠祷书，取得了良好的運(yùn)行較果粪趋。故有：

(0504)OFF =0112·0606………………………（2）

根據(jù)（1）、（2）兩式舔艾，可得：

0504=[ 0504+(0504)ON >·(0504)OFF
=(0504+1005)·(0112 +0606 )

同樣,可得其它布爾代數(shù)式:

0505=(0112·0606+0505)·(0107 +0505 )
0506=(0506+1005+0110·0505)(0107 +0505 )(0108 +0504 )
0605=(0605+0109)·0111 ·0505 ·0606
0606=(0606+0111)(0112 +0606 )

　　再考慮到工藝上的延時要求,然后編制出鏜頭加工的控制程序,如圖6所示磺浙。

5.3、工作臺移動的程序編制

　　該機(jī)床工作臺移動由于其控制條件和控制對象的分散特點(diǎn)徒坡，在編制程序時撕氧，可根據(jù)其邏輯特性進(jìn)行編程，所編制的程序如圖7所示喇完。圖中只畫出六缸機(jī)程序部分伦泥，四缸機(jī)和調(diào)整部分可按類似的方法編制出其PLC程序圖，這里不再介紹锦溪。

　　其控制原理簡單介紹如下：工作臺的移動是通過4個電磁閥的得電狀態(tài)決定的不脯，當(dāng)9DT、11DT得電時，工作臺由Ⅲ工位向Ⅰ工位移動跨新；8DT、10DT得電坏逢，則是由Ⅱ工位向Ⅲ工位移動域帐；8DT、11DT得電是整，由Ⅰ工位向Ⅱ工位移動赚朱。圖7中0107為鏜頭原位信號，1004為鏜頭原位脈沖信號以叛，1005為到達(dá)Ⅱ谁班、Ⅲ工位脈沖信號，1006為到達(dá)Ⅰ工位脈沖信號疼喝，HR0诊乐、HR1、HR2分別為在Ⅰ我值、Ⅱ晰等、Ⅲ工位信號，此為斷電保持信號岸零。假設(shè)在Ⅰ工位加工工件時歉莫，加工完成后鏜頭退回到原位，由于在Ⅰ工位時HR0為ON竞蹲，則1004為ON使得0603為ON张绊，進(jìn)而0600亦為ON，電磁閥8DT闸衫、11DT得電涛贯，工作臺由Ⅰ工位向Ⅱ工位移動。到達(dá)Ⅱ工位后楚堤，圖7中1005常閉觸點(diǎn)的瞬時斷開使得電磁閥8DT疫蔓、11DT失電，至此身冬，工作臺完成了向Ⅱ工位的移動過程衅胀。工作臺向Ⅰ工位和Ⅲ工位的移動亦可據(jù)此方法分析。

5.4酥筝、Ⅰ工位加工狀態(tài)記憶編制

　　所編制的Ⅰ工位加工狀態(tài)的記憶程序如圖8所示滚躯。

　　圖中0011為四缸自動方式信號，0003為調(diào)整方式信號嘿歌，1004·HR0為Ⅰ工位加工完成信號掸掏，0113為A12控制按鈕，可轉(zhuǎn)換Ⅰ工位的加工狀態(tài)宙帝，CNT03計(jì)數(shù)器的功能是用來記憶四缸機(jī)在Ⅰ工位的加工狀態(tài)丧凤，用以保證四缸機(jī)循環(huán)程序的順序執(zhí)行募闲。

　　由圖8可見，在四缸方式下Ⅰ工位加工完一次后晰奉，1000為ON嘱庸，計(jì)數(shù)器CNT03的計(jì)數(shù)值置為1，待下一次在Ⅰ工位又加工完一次后措抒，1000又一次ON滥尉，致使計(jì)數(shù)器CNT03復(fù)位成2的預(yù)置值，這樣精克，通過比較計(jì)數(shù)器CNT03的計(jì)數(shù)值就可得出Ⅰ工位所處的加工狀態(tài)昼反，并由輸出點(diǎn)0610輸出到指示燈指示出來。

　　另外硅魁，在調(diào)整狀態(tài)下塔奋，每按壓按鈕A12一次，CNT03的計(jì)數(shù)值就變化一次叫砚，相應(yīng)地啼康，0610的指示狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次。

5.5铡涣、夾緊問題的解決

　　該機(jī)床要求只有在夾緊完好時凑逗，才能進(jìn)行鏜頭加工和工作臺的移動，該夾緊信號0014的產(chǎn)生是通過壓力繼電器的動作而形成的否淤，在運(yùn)行調(diào)試時發(fā)現(xiàn)悄但，壓力繼電器動作的可靠性較差，造成輸入點(diǎn)0014信號經(jīng)常瞬時失電石抡，致使運(yùn)行中的程序經(jīng)常產(chǎn)生破壞性的誤動作檐嚣。解決此問題可用自鎖的方法，即將0014夾緊信號的整個夾緊過程自鎖啰扛，如圖9所示嚎京，由1012信號作為鏜頭加工和工作臺移動的夾緊信號滿足條件，從而在電氣上解決了壓力繼電器動作不可靠的問題隐解。

6鞍帝、結(jié)論及使用效果

　　通過這次改造，我們覺得用PLC控制器對設(shè)備進(jìn)行電氣改造煞茫，非常方便實(shí)用帕涌，并且容易修改。一般在電氣方面進(jìn)行設(shè)計(jì)時续徽，難免會出現(xiàn)和機(jī)械方面相矛盾的地方蚓曼。如果電氣控制箱一旦完成，其修改就相當(dāng)困難，但是PLC卻不同价烘，它可對其控制程序隨時修改蕊欣，而不必進(jìn)行電氣線路的改動。因此在對一些老的機(jī)床設(shè)備進(jìn)行電氣改造時稻漏，可先進(jìn)行系統(tǒng)和輸入輸出點(diǎn)的設(shè)計(jì)撤忆，然后進(jìn)行電控箱及外圍電器元器件的安裝，在安裝過程中再進(jìn)行PLC控制程序的程序編制睬毒，從而縮短了施工周期。實(shí)踐證明劫丧，對于一些電氣可靠性差的機(jī)床設(shè)備用PLC進(jìn)行徹底改造遣株，是保證機(jī)床可靠運(yùn)行的最有效辦法，只要處理得好浊待，就會取到事半功倍的效果革哄。

　　該機(jī)床自1997年9月改造完成后，到現(xiàn)在已連續(xù)運(yùn)行使用了將近一年缔类，電氣系統(tǒng)從未發(fā)生故障庭叙，可靠性相當(dāng)高，徹底解決了改造前由于繼電器控制可靠性差绘盟，元器件老化等原因帶來的經(jīng)常性故障及廢品率高的問題鸠真，使該機(jī)床的加工能力得到了充分的發(fā)揮。

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