多工位组合机床控制系统的PLC改造

王晓瑜

（1. 西安外事学院 工学院，西安 710071；2. 西安建筑科技大学 机电工程学院，西安 710077）

0 引言

多工位组合机床作为一种高效自动化机加工设备，可对大批量的零件进行钻、铣、镗、铰等多种工艺加工。但传统的多工位组合机床，其继电—接触器逻辑控制系统，存在电路复杂、可靠性差、故障诊断与排除困难、维修任务较大等缺点。为解决上述问题，采用西门子公司的S7-200系列PLC对其电气控制系统进行改造。

1 多工位组合机床电气控制线路要求

组合机床电气控制系统主回路中，共有3台电动机，其中M1为气泵电动机，M2、M3分别为1号和2号动力头电动机，1号和2号动力头可实现手动操作和自动操作，同时增添手动操作工位过程的LED显示。

机床上电后，启动液压系统，送料臂将工件推入机床的上料部位，由夹具加紧。按下启动按钮SA1，进行手动/自动控制模式选择（SB1手动/SB2自动）。当送料臂退回时，加紧装置工作实现工件的可靠夹紧；1号和2号动力头开始完成各自的快进和工作进给加工过程，在对应工位加工完毕后，两个动力头、上料臂、卸料臂完全退回时，成品将同时被松开和转走。组合机床的工作流程如图 1 所示[1～3]。

图1 多工位组合机床的工作流程图

1号和2号动力头的进给动作由电磁铁YA1～YA7控制，而电磁铁通断则由行程开关LS1～LS8控制，在机床主轴的进给与后退过程中，分布在各处的挡铁碰撞相应的行程开关.发出相应的动作命令。电磁铁工作状态见表1。

表1 电磁铁工作状态

2 电气系统的改进措施

2.1 PLC的选型[5]和I/O地址分配

控制系统中，其主回路部分不变，对控制回路进行改造。改造后，动力头启动/停止按钮、限位开关等为PLC输入控制的开关量信号；接触器、电磁阀、行程开关、指示灯等为PLC输出控制的开关量信号。经I/O点数分配得，该系统有14点输入和10点输出。因此选用SIEMENS的S7-200 CPU226 AC/RELAY（16点输入，10点输出）型PLC。I/O地址分配见表2和表3[4,5]。

表 2 输入信号地址分配表

表 3 输出信号地址分配表

2.2 PLC端子接线图

图 2 PLC端子接线图

图 3 梯形图

2.3 梯形图设计

根据组合机床的控制要求，结合PLC的I/O地址分配，编制梯形图，共有三部分：主程序（其中主程序网络1为主程序工作模式选择，网络2为机床输出单元，网络3为手动模式显示单元）；子程序1手动模式和子程序2自动模式（略）。

3 结束语

改造后的多工位组合机床，电气线路简化，故障率低, 可靠性高，机床运转良好（因有LED显示，故手动过程操作的选择与输出更为直观有效），电工日常维护工作量低，提高设备的生产效率。

[1] 王晓瑜, DU组合机床单机液压回转台控制系统的PLC改造[J]. 煤矿机械, 2011, 30(6).

[2] 赵华. 用PLC改造三面铣组合机床控制系统[J]. 现代机械, 2010, 30(3): 12-13.

[3] 罗麦风, 等. 三面铣组合机床的PLC改造, 煤矿机械[J],2009, 30(8): 157-158.

[4] 王永华, 等. 现代电气控制技术及PLC应用技术[M]. 北京航空航天大学出版社, 2003.

[5] 西门子公司S7-200系列PLC软. 硬件手册[M]. 2003.