一、應用背景與(yu) 需求

    工業(ye) 機床的控製在工業(ye) 生產(chan) 自動化控製中占有重要的位置。在機床行業(ye) 中，多工步機床由於(yu) 其工步及動作多，控製較為(wei) 複雜。采用傳(chuan) 統的繼電器控製時，需要的繼電器多，接線複雜，因此故障多，維修困難，費工費時。采用PLC控製，可使接線大為(wei) 簡化，不但安裝十分方便，而且保證了可靠性，減少了維修量，提高了工效。

    某多工步機床是用於(yu) 加工棉紡錠子錠腳的一種加工機床，其錠腳加工工藝比較複雜，零件加工前為(wei) 實心坯件，整個(ge) 機械加工過程由7個(ge) 刀具分別按照7個(ge) 工步要求依次進行切削。7個(ge) 工步依次為(wei) ：鑽孔、車平麵、鑽深孔、車外圓及鑽孔、粗鉸雙節孔及倒角、精鉸雙節孔、鉸錐孔，各工步的動作分解如圖8-24所示。

    本節以該錠腳加工機床的PLC控製為(wei) 例，介紹PLC在多工步機床控製係統中的應用。

    二、多工步機床PLC控製係統分析

    該錠腳加工機床的電氣控製主電路如圖8-25所示。

    圖8-24    錠腳加工過程示意圖

    (a)鑽孔；(b)車平麵；(c)鑽深孔；(d)車外圓及鑽孔；(e)粗鉸雙節孔及倒角；(f)精鉸雙節孔；(g)鉸錐孔

    圖8-25    錠腳加工機床主電路圖

    使用該機床進行加工時，工件由主軸上的夾頭夾緊，並由主軸電機M1帶動作旋轉運動。大拖板帶動回轉工作台作縱向進給運動，其進給速度由工進電機（慢速電機M2）、快進電機（快速電機M3）經電磁氣閥YV1離合器帶動絲(si) 杠控製。小拖板的橫向運動由電磁氣閥YV1氣壓驅動。

    對於(yu) 7把刀具，除了第2把刀（完成第2工步，即車平麵）是由小拖板橫向運動切削外，完成其餘(yu) 6個(ge) 工步的6把刀均由大拖板帶動回轉工作台（六角）縱向運動切割，每完成一個(ge) 工步，回轉工作台轉動一個(ge) 工位，進行下一工步的切削。

    為(wei) 簡明期間，本例隻對刀具進給運動的控製進行分析與(yu) 設計，刀具進給運動的控製過程如下：

    (1)刀具進給的啟動由啟動按鈕SB1發出啟動指令。

    (2)刀具進給運動過程中，各動作之間的轉換由限位開關(guan) 發出指令；縱向快進結束壓合限位開關(guan) ST1，發出工進指令。

    (3)工進結束壓合限位開關(guan) ST2，發出延時指令，延時1s後開始縱向快退。

    (4)縱向快退結束後壓合限位開關(guan) ST3，發出橫向進給指令，由第一工步轉入第二工步，發出下一工步快進指令。

    (5)橫向進給結束壓合限位開關(guan) ST4，發出橫向退回指令及第三工步的快進指令，以後各工步的動作將重複第一工步的變化。

    另外，各動作之間應設置互鎖，即某一個(ge) 動作進行時，應鎖定另一個(ge) 動作，如快進與(yu) 工進互鎖、縱進與(yu) 縱退互鎖等。

    三、多工步機床控製係統硬件設計

    1．輸入/輸出信號分析

    根據對多工步機床控製係統的功能分析，可知其主要的輸入和輸出信號如下：

    輸入信號：控製多工步機床刀具進給加工的開始按鈕1個(ge) ，行程開關(guan) 共有4個(ge) ，包括縱向快進到位行程開關(guan) 1個(ge) 、縱向工進到位行程開關(guan) 1個(ge) 、縱向後退到位開關(guan) 1個(ge) 以及橫向進給到位行程開關(guan) 1個(ge) ，所以輸入信號共5路，需5個(ge) 輸入端子。

    輸出信號：主要是控製各類接觸器以及電磁閥，包括縱向前進接觸器、縱向快速接觸器、縱向後退接觸器以及橫向前進電磁閥各1個(ge) ，所以輸出信號共4路，需4個(ge) 輸出端子。

    2．PLC的輸入/輸出分配表

    在對多工步轉塔車床控製係統的各個(ge) 硬件組成部分進行了詳細分析後，可以對PLC主機的I/O點數進行分配，如表8-7所示。

    表8-7    多工步轉塔車床控製係統的I/O點數分配表

序號	名稱	地址	說明
5路數字輸入信號
1	刀具進給開始按鈕	I0.0	SB1
2	縱向快進到位行程開關(guan)	I0.1	ST1
3	縱向工進到位行程開關(guan)	I0.2	ST2
4	縱向後退到位行程開關(guan)	I0.3	ST3
5	橫向進給到位行程開關(guan)	I0.4	ST4
4路數字輸出信號
1	縱向前進接觸器	Q0.0	KM1
2	縱向快速接觸器	Q0.1	KM2
3	縱向後退接觸器	Q0.2	KM3
4	橫向前進電磁閥	Q0.3	YV1

    3．PLC的選型

    通過對各個(ge) 輸入和輸出信號進行分析後可以得知，該多工步機床控製係統中有5個(ge) 數字量輸入信號和4個(ge) 數字量輸出信號，共需9個(ge) I/O點，根據I/O點數和容量，本實例可以選擇S7-200係列PLC中的CPU221作為(wei) 控製主機。

    4．硬件接線圖

    根據PLC的輸入/輸出分配表，可以畫出如圖8-26所示的多工步機床PLC控製主機的硬件接線圖。

    四、多工步機床PLC控製係統軟件設計

    根據多工步轉塔車床加工棉紡錠子、錠腳的加工工序，采用順序控製指令可以編寫(xie) 出多工步轉塔車床控製係統的PLC梯形圖及語句表，如圖8-27所示。

    圖8-26    多工步機床控製硬件接線圖

    圖8-27    多工步轉塔車床控製係統的PLC梯形圖及語句表