PLC在组合机床中的应用综述

摘要：通过对相关专业论文的检索，发现应用PLC技术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。

Abstract: Based on the professional papers related to the search, it found that application of PLC technology to the electrical control system for machine tool to transform, not only can give full play to the function of existing equipment, and is important to achieve the technology innovation of the traditional equipment manufacturing and the sustainable development road.

关键词： PLC；组合机床；应用

Key words: PLC；Machine Tool；Application

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）28-0032-02

0 引言

可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心的一种新型工业控制装置，它由控制器、存储器、I/O、接口等组成，能够实现各种逻辑运算，顺序控制、定时、计数及在线监控等功能。

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[1]。

传统的组合机床采用的继电器―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[2]。

1 PLC在组合机床中的应用现状

1.1 PLC在组合机床改造中的应用 PLC在组合机床改造中的应用主要体现在改造组合机床的电气控制系统，从而提高机床的工作效率、可靠性、自动化程度。

张军[3]等研究开发了阀体自动加工组合机床，多年来由于设备陈旧、工艺落后，阀体质量一直是影响控制器精度的主要因素之一。为了改善落后的生产状态，并结合行业特点，把PLC技术成功地应用于控制系统，能自动的完成定位、夹紧、加工、搬运、转位、排屑等各种动作，该机床自投产以来运行良好，产品质量稳定，生产效率高。

刘美俊[4]等应用PLC技术改造四工位组合机床控制系统。作者介绍了三菱FX2N-80M型PLC在四工位组合机床控制系统中的输入输出地址分配,系统总体流程图以及各工位程序的设计方法。这是一种实用可靠的控制技术，使机床的四个动力头同时对一个零件进行加工，一次加工完成一个零件，并且可以实现机床的连续全自动和单机半自动循环的控制要求。

罗麦丰[5]应用三菱F1系列PLC的步进梯形指令实现对镗铣组合机床的自动控制。现场的应用结果表明，PLC功能强，抗干扰性能好，工作寿命长，可靠性高，编程灵活，大大提高了设备的自动化水平。

韩洪涛[6]以加工起动机驱动盖的卧式三面组合钻PLC控制为例，根据工作循环及控制需要的行程开关数目，加之压力继电器、急停、自动循环、油泵、夹具、调整所需的工作点数，利用F1-40MR可编程控制器。简述了PLC在中小型组合机床控制中的型式选择、顺序控制、程序设计的一般思路及特点。

凌岳山[7]应用FX1N-40MR的PLC成功改造了一台应用了十几年的组合机床的控制系统，改造后的设备大大降低了运行的故障率，提高了设备运行的稳定性和效率，降低了日常维护成本。

周振宝[8]选择三菱F1-30MR对机床的动力滑台进行改造，并且进行验证后发现改造后的机床除了具有数控机床传动精度高的特点外，而且将固定夹具的工作台设计成山-矩形组合导轨结构，具有良好的导向性，可自动补偿磨损间隙量，克服了普通铣床工作台上中央T形槽磨损量不均衡并难以补偿的缺陷，对保证尺寸变化较大工件的定位精度起到了一定的作用。

陈旭武[9]用日本三菱公司FX0N系列PLC在两工位钻孔、攻丝组合机床上的应用；分析了组合机床的组成、功能和控制要求；给出了输入输出分配表；编制自动控制程序、状态转移图，并采用编码,一旦机床出现故障时，通过故障诊断显示程序立即显示报警,维修人员可根据显示情况，对照诊断表立刻找出故障点予以排除,这样可大大缩短故障的检查和排除时间，提高机床的利用率,提高生产效率值得推广应用。

邱力、张俊华等[10]把PLC技术应用于镗孔车端面组合机床控制中不仅使电气控制系统构成简单，电气故障率降低，判断和排除故障的时间明显缩短，而且使控制具有极强的柔性和功能的可扩充性。

唐镜军[11]在不改变主电路，不改变原有的加工步骤，以及原有的行程开关的位置的前提下，用PLC对机床的控制线路进行改造，电磁阀均由PLC的输出控制。用PLC改造后，使电器箱的电气元件减少了，电气控制线路大为简化了，机床电气的故障率降低了，生产效率得到相应的提高。

吴海燕[12]利用PLC对组合机床进行改造，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PLC对机床控制线路进行改造。电磁阀均由PLC的输出继电器控制。用PLC改造后，使电器箱的电器元件减少了，电气控制线路大为简化了，机床电气的故障率降低了，生产效率得到相应的提高。

熊轶娜[13]等针对某空军修理厂的组合机床可靠性不高，继电器线路接线复杂这方面的缺陷，用PLC技术对其进行改造，克服了原有缺点，提高了机床的可靠性，同时给系统的维护和改动带来很多方便。

1.2 PLC在组合机床控制系统设计中的应用 用PLC技术对组合机床控制系统进行设计指的是用PLC技术对组合机床的控制系统的硬件和软件进行设计，设计方法有广泛的通用性，系统可以方便的进行移植。

何晓燕[14]等设计了多工位组合机床的PLC控制系统，并且本设计的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，全过程都由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。

熊幸名、王新辉[15]等应用PLC技术对二工位组合机床的控制系统进行设计，并且把PLC机子与PC上位机连接大大提高了设备的自动化水平和生产效率，减轻了现场操作人员的劳动强度。同时，它还简化了机床的电气控制系统，在工艺程序变更时，更突出表现其灵活方便的优越性。系统具有控制实时性好、可靠性高、扩充性强、操作方便的优点，受到用户的欢迎。

荀群得[16]等研究的基于PLC的六工位组合机床控制系统设计，运用三菱FX0N系列的PLC，结果表明将PLC控制技术应用于六工位组合机床的控制系统中，大大提高了其自动化程度和工作效率，同时减少了大量的继电器的硬件接线，提高了系统的可靠性。

曾燕飞、李虎山[17]研究的基于PLC的三面铣组合机床的控制系统设计，以三面铣组合机床为研究对象，通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求分析，给出了机床动作循环图、液压元件动作表；并采用PLC控制系统的设计方法，列出了I/O地址分配表，进行了软硬件设计，绘制了PLC的硬件接线图和单循环自动工作流程图及其说明；实验运行结果表明将PLC技术应用于三面铣组合机床具有整体技术及经济效益。

李青虹[18]研究的组合机床动力滑台的PLC控制，通过上位机进行组态和编程，下位机即PLC实现电磁阀的换向控制，可以很容易的满足工艺要求，且大大提高了系统的稳定性和可靠性，系统的维护和升级也变得容易。在实际应用中，操作人员能非常方便、简单的在人机界面上完成各种操作，员工的工作效率也得到了很大提升。

唐中燕[19]介绍了用顺序功能流程图的设计方法设计PLC程序对组合机床进行控制，在工程设计中具有一定的实用价值。马顺中、杜新介绍了把PLC技术应用于四工位组合机床的思路，分别进行了硬件和软件设计，并且应用分度算法，大大提高了数控分度头的精度。

安宏伟[20]介绍了一台用CPMIA-40CDR-A代替原来需要用50多个继电器控制的弯头端面加工组合机床，编写了I/O地址分配表，并且绘制了梯形图，对于弯头加工具有一定的通用性。

马顺中、杜新[21]采用了欧姆龙CPM2AE - 60CDR型PLC作为机床的控制系统，该控制器共有60个I/O点，其中36点输入，24点输出，完全能够满足该机床的设计要求。根据机床的结构特点采用了顺序控制设计，梯形图直观，程序的阅读和改进比较容易。本文重点分析组合机床在自动循环时各动力头与回转工作台之间的控制关系。

2 发展前景

针对组合机床控制，PLC对所有组合机床的控制，均是对其主轴箱（含动力头）、动力滑台、夹紧机构及回转工作台等动作的控制，并且按照不同的工艺要求，组成工作循环。在程序调试及运行中，与继电器相比，PLC具有简单、灵活、方便、可靠等优点，可大大减轻劳动强度。目前企业的生产类型大多为中、小批量，用PLC改装后的组合机床控制系统具有很好的柔性,能适应产品的变化。当需改变工作循环时，只改变其程序，不需重新安装，而且投资小（仅是其它数控系统的几分之一到十几分之一），同时又能发挥原组合机床的效能。对提高企业的经济效益是一种非常可行的方法。可以预言，随着PLC控制技术的应用，其必将成为工业控制中的主流。

参考文献:

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[20]安宏伟.PLC在组合机床中的应用[J].机床与液压,2001,3:121-122.

[21]马顺中,杜新.PLC在组合机床电气控制中的应用.机床电器,2008,3:34-36.