摘 要：作為PLC控制的應用實例，介紹用于縫紉機機殼加工的組合機床進行PLC控制改造。描述了組合機床運動狀況及控制要求。對PLC控制設計及編程作了具體的闡述。關鍵詞：PLC;梯型圖;組合機床
Abstract: Improvement of electrical system in the machining combined lathe of domestic sewing machine using PLC control was introduced as an example. Movement status and control requirement of the machining combined lathe were described. The article is to demonstrate the design of PLC control and the process of program in more detail.
Key words: PLC;Ladder chart;Machining combined lathe
隨著我國微電子技術的迅速發(fā)展，PLC技術在機械加工的各類機床的電氣設備的改造和新型設備的自動控制中得到日益廣泛的應用，本文將闡述家用縫紉機的機加工專用組合機床的PLC改造實例。
1 組合機床的運動及控制情況
浙江某縫紉機廠，擁有很多的加工縫紉機部件的專用組合機床，用以生產(chǎn)家用縫紉機。如對家用縫紉機的機殼實施機械切削加工的組合機床，其動力頭分布與運動情況如圖1所示。圖1中動力頭Ⅰ、Ⅲ分別用于針距大孔和夾線器孔的鉆削加工，動力頭Ⅱ用于挑線桿行線槽的銑削加工。M1，M2和M3均為三相異步電動機，分別為Ⅰ、Ⅱ和III動力頭的切削主運動提供動力。為便于控制組合機床運動，在組合機床上裝了許多行程開關，以獲取的位置信號。圖1中的行程開關的壓動情況為：SQ51、SQ61和SQ71分別為Ⅰ、Ⅱ和III動力頭在原位時壓動;SQ52、SQ63和SQ72分別為Ⅰ、Ⅱ和III動力頭工進到位時壓動;加工時Ⅱ動力頭先動作，當壓合SQ62時，Ⅰ、III動力頭才能離開原位。另外還有：后插銷滑臺降、升到位分別壓動SQ11、SQ12;人工拔、插定位銷分別壓動SQ21、SQ22;針孔桿拔、插銷分別壓動SQ31、SQ32;夾具松開、夾緊分別壓動SQ41、SQ42。
組合機床中的液壓系統(tǒng)的油泵也由一臺三相異步電動機M0驅(qū)動。液壓系統(tǒng)的第一個功能是給三個動力頭的進、后運動提供動力，液壓系統(tǒng)三個動力頭的進給、后退運動由液壓系統(tǒng)中的三個三位五通換向電磁閥分別控制，動力頭從快進轉(zhuǎn)換到工進由液壓行程調(diào)速閥控制，與電氣控制無關。液壓系統(tǒng)的第二個功能是：用于加工件——機殼的夾緊和松開。其中機殼的裝夾過程是：將機殼（工件）放于工作臺上，先由液壓驅(qū)動后插銷滑臺上升，再進行人工插銷定位，接著由液壓驅(qū)動針孔桿插銷定位，最后是液壓驅(qū)動下夾具壓夾緊工件。夾緊過程的動作由液壓系統(tǒng)中的三個二位五通換向電磁閥控制，這三個換向閥帶有機械自鎖。加工好的機殼（工件）的下卸過程正好與裝夾過程相反。同樣，松開過程的動作也由液壓系統(tǒng)中的另三個二位五通換向電磁閥控制。所以加上三個動力頭的進、退動作，共有12個電磁閥線圈的通斷電進行控制。
組合機床的單循環(huán)、循環(huán)和調(diào)整三種工作狀態(tài)的選擇由組合開關SA的三個位置選擇;SB1、SB2為油泵電動機M0的起動、停止按鈕;SB3、SB4為選擇循環(huán)工作（含單循環(huán)）狀態(tài)時組合機床工作的起動、停動按鈕;其余按鈕SB11～SB62（共15個）均為選擇調(diào)整工作狀態(tài)時組合機床的點動調(diào)整控制按鈕。無論選擇何種組合機床工作狀態(tài)，油泵起動是組合機床工作的前提，油泵停止組合機床立即停止工作。選擇單循環(huán)或循環(huán)工作狀態(tài)時，點動調(diào)整按鈕 SB11～SB62不起作用;選擇調(diào)整工作狀態(tài)時，組合機床工作起動、停止按鈕SB3、SB4不起作用。
因此原組合機床的控制電路有一個組合開關、19個按鈕、4個接觸器、12個行程開關、12個電磁閥線圈、還有眾多的中間繼電器、時間繼電器，其控制電路的接線非常復雜，電器觸點易損壞。所以使用時間一長，可靠性變差，故障率增大，維修困難，從而使生產(chǎn)受到很大的影響，因此迫切需要對此專用組合機床的電氣控制電路進行技術改造，經(jīng)分析決定采用PLC控制技術，以滿足生產(chǎn)可靠性的要求。
2 PLC控制的設計
2.1 PLC的I/O分配表
根據(jù)組合機床的電氣控制、液壓系統(tǒng)原理，設備要求的輸入/輸出均為開關量，分析輸入、輸出點數(shù)，選擇了日本OMRON公司的CPM1A-40CDR型的PLC，繼電器輸出。其中PLC的輸入點是24點，輸出是16點。16個輸出點對應控制4臺電動機的4個接觸器，12個電磁閥線圈，剛好夠用。對于輸入點，有SA的3個檔位、油泵電動機的起動、停止按鈕，循環(huán)工作的起動、停止按鈕和調(diào)整用的15個按鈕共22個輸入點，另有行程開關輸入點15個，這樣有 37個輸入點，因此PLC的24個輸入點不夠用，為此采用輸入公共端切換的方法來擴充PLC的輸入點數(shù)，將單循環(huán)和循環(huán)控制的輸入置于一條公共線上，而將點動調(diào)整的輸入置于另一條公共線上，這兩條公共線的切換由組合開關SA完成。保證每種情況下的輸入點不超過24 點。具體的PLC的I/O點分配表如表1 所示。
表1 I/O點分配表
2.2 PLC控制的程序設計 PLC控制程序用梯型圖編程完成，根據(jù)控制要求，總框圖如圖2所示。圖中有一個復位至原位的程序，這是考慮到油泵電動機M0起動后，選擇循環(huán)工作方式時，如果機床不在原位狀態(tài)，按下工作起動按鈕，可能會使各動力頭相撞。因此必須使Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ動力頭自動回原位，夾具自動松開，針孔桿自動拔銷;如果后插銷滑臺沒有下降，則人工拔定位銷使滑臺自動下降。
圖3所示為組合機床循環(huán)工作（含單循環(huán)）的PLC的梯形圖。其中組合機床的循環(huán)工作狀態(tài)與單循環(huán)工作狀態(tài)由SA組合開關選擇，它們的不同之處是，單循環(huán)工作狀態(tài)每開始一個循環(huán)必須按一下SB3，而循環(huán)工作狀態(tài)則在一個循環(huán)結(jié)束后設置30秒鐘的延時，用于取放工件，延時到，則機床自動開始下一個工作循環(huán)，不需再按SB3。梯形圖中的內(nèi)部輔助繼電器20110、20111、20112分別代表復位至原位程序中的復位1、復位2和原位，而20000至 20010分別用于移位，按加工流程進行控制。
3 結(jié)語
把PLC技術應用于家用縫紉機的機殼加工專用組合機床，采用了輸入公共點切換的方法來擴充輸入點數(shù)，用少輸入點的PLC代替多輸入點的PLC，節(jié)省了改造成本;用移位指令控制循環(huán)加工流程，經(jīng)改造后的控制系統(tǒng)可靠性高，穩(wěn)定性好，易于維護，加工零件的質(zhì)量也得到了得到了很好的保證，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。
參考文獻
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