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PLC在组合机床上的应用综述
学生姓名马腾飞
专业机械设计制造及其自动化学号110311426
指导教师石广丰
学院机电工程学院
摘要：为了探讨传统装备制造业如何走可持续发展之路，以PLC和组合机床为研究对象，通过对中文期刊数据库的检索，阅读文献，综述了PLC在组合机床上的应用现状，指出在改造或研发组合机床自动控制系统时，PLC是首选的控制器。随着数控技术的发展，PLC在组合机床上将有广阔的应用空间。
关键词：PLC 组合机床控制系统改造
1引言
传统的组合机床采用的继电器一接触器控制系统，接线复杂、故障率高、调试和维护困难。可编程序控制器PLC以其功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适应工业环境下应用等一系列优点在工业控制中的应用越来越广泛。本文引用近3年中文期刊数据库的检索论文四十余篇，其中，内容涉及用PLC技术改造组合机床的论文占了70y0，这说明了应用PLC对组合机床的电气控制系统进行改造，不仅可以充分发挥原有设备的功能，而且对传统装备制造业如何实现技术创新，走可持续发展之路有重要意义。
2 PLC组合机床应用现状
组合机床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成的工序集中的高效率专用机床，它能对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。目前，PLC在组合机床上应用，主要在以下两个方面：
2.1 用PLC技术改造组合机床
这里所说的改造，是指利用PLC技术改造组合机床的电气控制系统，从而提高机床的效率、可靠性、自动化程度。胡幸鸣等用OMRON的CPMIA-40CDR型PLC 改造三面两工位铣、钻组合机床，用于家用缝纫机的机壳加工，采用了输入公共点切换的方法来扩充输入点数，用少输入点的PLC代替多输入点的PLC，节省了改造成本。管琪明等报道了用松下电工的FPC40(24/16)，并带扩展单元E16(0/16)，对三面二工位钻孔、攻丝组合机床控制系统进行改造，用于阀体类零件的加工。陈旭武等介绍了三菱FXON-60MR PLC在两工位钻孔、攻丝组合机床上的应用，除了编制组合机床自动控制程序外，还编制了故障诊断显示程序，实现了故障检测诊断。唐镜军探讨了在不改变主电路、不改变原有的加工工艺步骤以及行程开关位置的前提下，用FPl-C40PLC改造四工位钻、扩、铰组合机床，使电气控制线路大为简化，机床电气的故障率降低，生产效率得到相应的高。岳连德
等选用了东芝的基本单元EX-40H+扩展单元EX20改造D-U3701钻、扩孔组合机床，用于“梁室端盖”，“前盖件”及“后盖组件”的钻、扩孔工序。在众多的改造项目中，有中、小企业常用的钻孔组合机床，铣、钻组合机床10-12l.有采用回转鼓轮传送零件的三工位铣、镗、攻丝组合机床；有采用端面齿盘定位的六工位液压回转工作台，能同时加工 1 5个工件的钻、扩、铰组合机床。还有对组合机床的液压系统的完善，如在组合机床动力滑台双泵供油新回路的基础上，李钢等又作了进一步改进，成为用PLC控制的更趋完善和成熟的典型双泵供油、两调速阀串联二工进速度换接的新回路，具有推广应用的价值。
2.2 用PLC技术设计组合机床控制系统
这里趼说的设计，是指利用PLC对组合机床控制系统进行硬件及软件设计，设计方法有广泛的通用性，系统可以方便地进行移植。何晓燕等设计的5工位铣端面、钻孔、扩孔和攻螺纹组合机床控制系统，是自动化程度比较高的系统，从机械手上料到加工工件再到机械手下料，全过程都通过PLC来控制，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。系统硬件由以下几部分组成：三菱FX2N系列可编程控制器、操作面板和驱动电路、执行元件。另外，还可以增加带专用键盘的CRT。由于系统的输入／输出点数较多（输入69点、输出58点），PLC选用FX2N系列基本单元FX2N-128MR-O01+扩展模块FX2N-16EX。在系统的软件设计中，把机床的动作顺序编成状态转移图，采用三菱FX2N提供的步进顺序控制指令SFC编程。软件由公共程序、全自动程序、半自动程序、手动程序、全线自动回原点程序以及故障报警程序等六部分组成。李兰忖设计了以PLC 控制技术为中心，以触摸屏作为人机界面的八工位钻镗组合机床自动控制系统，PLC采用西门子公司的S7-200系列的主控模块CPU224，扩展模块EM223 16点输入门6点输出各2，系统采用TP27触摸屏作为人机界面，程序设计采用模块化结构，包括初始化、手动、自动及半自动、润滑和事故报警等程序。熊幸明等在钻孔、攻丝的二工位组合机床的控制系统设计中，采用以PLC为下位机、计算机(PC)为上位机的分布式控制系统，不仅能实现对开关量信号的逻辑控制，还能实现上下位机之间的通信。具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、扩充性强、自动化程度高等特点，完全能满足机床的技术要求。系统的控制核心为三菱的FX2N-48MR小型PLC，其控制程序可分为公共程序、自动控制程序、手动控制程序三个模块。各模块程序分开编写，结构简单，思路清晰，便于调试和修改。唐中
燕以一台立卧三面组合镗床为实例，根据镗床自动工作循环的过程，详细介绍了顺序功能流程图的程序设计方法，有以下优点：
1．功能流程图与生产过程结合紧密，设计思路明确，系统操作含义清晰，有利于工艺和自控技术、设计人员的思想沟通；
2．功能流程图可以向设计者提供规律的控制问题描述方法，就易于得到相应的编程方式，易于设计出任意复杂的控制程序，并使编程更趋于规范化、标准化。
吴何畏等以单面钻孔组合机床为对象，依据液压系统设汁的基本原理，拟出合理的液压系统图，通过系统主要参数的计算确定了液压元件的规格。以FXIN-24MR PLC为主控制器，基于FXGP/WIN-C软件，采用梯形图编程方式，用顺序控制的设计思路开发了控制程序，实现机床的自动循环加工。此外，樊学良21推出了一种基于PLC控制的铣钻组合机床，各功能部件沿导轨相向布置，是该组合机床在结构上的一大特点，这一结构形式，使它具备了较大的柔性空间，成为生产中较实用的一款组合机床。系统控制核心选用台达的主机DVP-32ESOOR+I/O扩展DVP08×M1IN，作为单机使用时，该机完全实现了单机自动化，可实现无人职守运行。若辅以简单的传送及检测装置，则可组建成多机自动化生产线。
3结束语
PLC在在组合机床上的应用现状表明，在改造或研发组合机床自动控制系统时，PLC取代了传统的继电器控制系统，是首选的控制器。随着微电子技术、计算机技术、自动控制技术的发展，PLC不断地采用新技术以及不断增强系统的开放性，其技术和产品日趋完善。目前，组合机床正朝着数控组合机床方向发展，作为独立于CNC装置或从属于CNC装置的PLC，在加快我国装备制造业的发展中将有广阔的应用空间。
参考文献
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