组合机床的PLC控制
基于PLC的组合机床控制系统设计
基于PLC的组合机床控制系统设计1引言可编程控制器(plc)是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，其具有逻辑控制、计时、计数、数据处理、联网与通信等强大功能，同时，由于plc具有很高的可靠性和极大的应用灵活性，用它来替代传统的继电接触控制系统巳成为必然。
大量采用传统继电一接触控制系统的设备通过改造更新，成为plc控制的自动化系统，而且具有改造成本低、周期短和可靠性高等特点。
本文介绍双面单工位液压传动组合机床plc控制系统的设计与应用。
2组合机床的运动及控制要求组合机床指可同时进行多种或多处加工的机床，组合机床的加工动作常常是按预定的步骤安排的，类似于简单的程序控制，这也正是plc最擅长的。
双面单工位液压传动组合机床采用三台电动机进行拖动，m1、m2为左右动力头电动机，m3为冷却泵电动机，其对应的控制交流接触器分别为km1、km2、km3。
sa1为左动力头单独调整开关，sa2为右动力头单独调整开关，通过它们可实现左、右动力头的单独调整。
sa3为冷却泵电动机工作选择开关。
该机床的左、右动力头的工作循环如图1所示，电磁铁动作顺序表见表1。
图1动力头的工作循环图由图1和表1可知，组合机床为自动循环状态时，按下启动按钮后，左、右动力头电动机m1、m2同时旋转，按下“快进”按钮，电磁阀yv1、yv3通电，左、右动力头快速进给并离开原位，行程开关sq1、sq2、sq5、sq6先复位，行程sq3、sq4后复位。
当sq3、sq4复位后，在动力头进给过程中，靠各自行程阀自动变快进为工进，同时压下行程开关sq，冷却泵电动机m3工作，供给冷却液。
当左动力头加工完毕，将压下sq7并顶在死挡铁上，其油路油压升高使kp1动作，当右动力头加工完毕，将压下sq8并使kp2动作，yv2、yv4将通电，同时yv1、yv3也将失电，左、右动力头将快退。
当左动力头使sq复位后，冷却泵电动机将停转。
PLC在组合机床的控制应用
技术采用继 电器控制 ，尽管在一定程度上促进 首先需要进行控制设计 ，而设计需要遵循 以下 了组合机床的应用效率， 但组合机床 的精度低 ， 几点原则 ： 可靠性也不高 ，实现组合机床的 自动化控制不 仅可 以提高生产加工效率 ，还能 降低成本 ，有 ２ ． １任务分析评估 效提高加工精度 ，增加可靠性 。因此 ，自动化 由于 Ｐ Ｌ Ｃ控制的全面性， 在 任务设置 中， 控制系统 Ｐ Ｌ Ｃ在组合机床 的应用 中逐渐广泛 。 根据 Ｐ Ｌ Ｃ的控制 范围 ，选 择合适 组合 机床 的 １ Ｐ Ｌ Ｃ 控制 系统 与组合机床 应用操作模块
３ ． １对Ｐ Ｌ Ｃ 进行准确的ｉ ／ ｏ 模块选择
ｉ ／ ｏ模 块承担着应用程 序执行命 令数据。 准确 的 ｉ ／ ｏ电位选择 ，不仅可 以实现 控制程序 的控制编程， 还能保留Ｐ Ｌ Ｃ的输入和输 出空间 ， 对今后组合机床功 能控制升级奠定基础 。Ｐ Ｌ Ｃ 的控制具有的全面性 ，有助于实现机床组件操 作的精准度 ，准确的定位编程使程序具有可靠
性。
【 关键词】Ｐ Ｌ Ｃ组合机床 控制
随着 科技 的不 断进 步， 自动化 技术 的控 Ｐ Ｌ ｃ 控制系统在组合机床的控制设计原则 制程序加快发展 ，越来越符合各项社会工业的 ２
要 求 。 在 组 合 机 床 的 控 制 应 用 中 ，传 统 的控 制
３ ． ２编制组合机床控制程序
左右滑 台再后退至原位，松开工件 ，完成一个 周期工作。通过设置周期次数 ，实现完整循环 加工过程。 由于现代 工业 生产 更加 多样 化 ，对 设备 部件 的要求也更加严格 ，通用部件 的标准化和 系列化 ，就需要配备灵活 的控制系统 ，实现工 程设计和生产周期的高效性 ，完善工业生产的 自动化运用 。因此，Ｐ Ｌ Ｃ控 制系统在组合机床 的控制应用中有很好的发展前景。
深孔钻组合机床的PLC控制系统设计
深孔钻组合机床的PLC控制系统设计一、PLC的选型和硬件设计在深孔钻组合机床的PLC控制系统中，首先要选择适合的PLC型号。
根据深孔钻组合机床的控制要求，应选择具有高性能、高可靠性的PLC。
同时，还应考虑PLC的扩展性和兼容性，以便后续的功能扩展和升级。
在硬件设计方面，需要根据机床的实际情况，确定控制系统所需的输入/输出点数，并选择合适的输入/输出模块。
在选择输入/输出模块时，应考虑信号的稳定性和抗干扰能力，确保控制系统的可靠性。
二、PLC程序的设计和编写1.确定控制策略：根据深孔钻组合机床的工作原理和要求，确定控制策略，包括钻削、加工循环灌注、冷却水控制等。
2.制定程序流程：根据控制策略，制定PLC程序的流程。
需要考虑机床的各个部分之间的协调和顺序，确保机床的正常运行。
3.编写程序代码：根据程序流程，编写PLC程序代码。
代码的编写应符合国际标准和规范，保证代码的可读性和可维护性。
同时，还需要考虑代码的优化，以提高程序的执行效率。
4.进行仿真测试：在编写完PLC程序后，需要进行仿真测试，模拟机床的实际工作环境，检查程序的逻辑正确性和稳定性。
必要时，还可以进行调试和优化。
三、PLC控制系统的监控和安全保护为了确保深孔钻组合机床的安全运行，PLC控制系统需要进行监控和安全保护。
包括以下几个方面：1.监控机床状态：PLC控制系统可以实时监控机床的状态，包括温度、压力、润滑油位等。
当机床出现异常情况时，PLC可以发出警报，并采取相应的措施，保护机床的安全运行。
2.安全保护功能：PLC控制系统可以实现一系列安全保护功能，包括急停按钮、保护罩监控、限位开关等。
当发生安全事故时，PLC可以迅速采取措施，切断机床的运行，保护操作人员的安全。
3.数据记录与分析：PLC控制系统可以实现对机床的工作数据进行记录和分析。
可以记录机床的工作状态、工作时间、故障信息等，为机床的维护和优化提供参考。
四、完善的人机界面设计PLC控制系统的人机界面设计是提高机床操作和维护效率的关键。
关于组合机床中运用PLC控制技术的探讨
关于组合机床中运用PLC控制技术的探讨摘要：本文重点探讨了基于组合机床中运用PLC控制技术的解决方案，以及PLC解决方案的过程中要遵行一些原则。
我们提出了 PLC电气控制系统在组合机床中的应用，如钻孔组合机床、三面铣组合机床中PLC控制技术的应用。
关键词：组合机床；PLC控制技术1 引言通过将通用零件与专用零件按照设计图纸进行组装而成的组合机床，能够将操作工序进行集中，并以此来获得更高的生产效率。
其可以实现对不同类型零件的加工，其类型包括了：多刀、多轴、多面、多工位加工等一系列加工。
同时，组合机床能够将多种工序一一完成。
而以往的组合机床因为多选择接触器--继电器模式控制，继而导致了设备的相对独立性较差，且控制难度较高，无法有效地提升设备的可靠性，极易产生设备故障。
而可编程控制器（PLC）的出现，能够有效地提高组合机床的适用度与可靠性，其已经逐渐成为了工业生产活动的基础控制单元。
2 基于组合机床中运用PLC控制技术的解决方案组合机床通过大量的通用零件与少量的专用部件来实现对生产效率的提升，让现有的工序得以集中化开展。
其可以对一定数量的零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工，且具备着较高的加工精度，让加工的质量被提高了，时间成本被降低了。
由于该组合机床各动力部件均采用对称布局，使得机床导轨受力状况较普通机床有明显的改善，所以不必采用组合导轨，而采用工艺性较好的单一式矩形导轨(如图1)，四只动力头的安装基准面与导轨各面的相互位置精度，它会对机床的精度直接造成影响，所以在加工环节的环境要求下，应当对各部位的余量进行留足，以此来对加工工作的开展提供更为充足的精度调整空间，以此来保障整个机械设备加工活动的精度。
工件夹紧缸与其V型夹紧块组合成为本机的随行夹具，进给缸驱动随行夹具沿导轨周期性地穿梭于各工位之间。
当机油渗透进入到毛毡内的时候，工件选择一加工的方式，完成涂刷，以此来改善加工环境，增强加工面的质量，促使刀具的使用寿命能够被延长。
PLC程序设计与调试 项目6 组合机床PLC控制实现
7
目录
项目六 组合机床PLC控制实现
任务实施
➢
1、分析双面单工位液压传动组合机床的工作状况
➢ 双面单工位液压传动组合机床左右动力头的循环工作示意 图如图6-2所示，两动力头左右对称，每个动力头有快进、 工进和快退三种运动状态，由行程开关发出转换信号。组
合机床的液压执行元件状态见表6-1，其中YV表示电磁阀， KP表示压力继电器。
2023年4月6日
8
目录
项目六 组合机床PLC控制实现
表6-1 组合机床的液压执行元件状态
工步
YV1
YV2
YV3
YV4
KP1
KP2
原位停止
-
-
-
-
-
-
快进
+
-
+
工进
+
-
+
死挡铁停留 +
-
+
-
-
-
-
-
-
-
+
+
快退
-
+
-
+
-
-
2023年4月6日
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项目六 组合机床PLC控制实现
➢
2、分析双面单工位液压传动组合机床控制电路
它们可实现对左右动力头的单独调整；SA3为冷却泵电动机工作选择
开关。
2023年4月6日
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项目六 组合机床PLC控制实现
➢ 自动循环的工作过程如下：SA1、SA2处于自动循环位置，按下启动 按钮SB2，接触器KM1、KM2线圈通电并自锁，左右动力头电动机同 时启动旋转。按下“前进”按钮SB3，中间继电器KA1、KA2通电并 自锁，电磁铁YV1、YV3通电，左右动力头快速进给并离开原位，行 程开关SQ1、SQ2、SQ5、SQ6先复位，行程开关SQ3、SQ4后复位， 并使KA通电自锁。在动力头进给过程中，由各自的行程阀自动将快 进变为工进，同时压下行程开关SQ，接触器KM3线圈通电，冷却泵 电动机M3工作，供给冷却液。左动力头加工完毕后压下SQ7并顶在死 挡铁上，使其油路油压升高，KP1动作，使KA3通电并自锁；右动力 头加工完毕后压下SQ8并使KP2动作，KA4将接通并自锁，同时KA1、 KA2将失电，YV1、YV3也将失电，而YV2、YV4将通电，使左右动 力头快退。当左动力头使SQ复位后，KM3将失电，冷却泵电动机将 停转。左右动力头快退至原位时，先压下SQ3、SQ4，再压下SQ1、 SQ2、SQ5、SQ6，使KM1、KM2线圈断电，动力头电动机M1、M2 断电停转，同时KA、KA3、KA4线圈断电，YV2、YV4断电，动力头 停止动作，机床循环结束。加工过程中，如按下SB4，可随时使左右 动力头快退至原位停止
关于ＰＬＣ在组合机床控制中的应用与展望
关于ＰＬＣ在组合机床控制中的应用与展望一、plg的应用领域目前，plc在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
1、开关量的逻辑控制。
这是plc最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
2、模拟量控制。
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
为了使可编程控制器处理模拟量。
必须实现模拟量(analog)和数字量(digital)之间的a／d转换及d／a转换。
plc厂家都生产配套的a／d和d／a转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
3、运动控制，plc可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说，早期直接用于开关量i／o模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。
如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
4、过程控制。
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机，plc能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。
pid调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。
大中型plc都有pid模块，目前许多小型plc也具有此功能模块。
pid处理一般是运行专用的pid子程序。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
5、数据处理。
现代plc具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。
数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
6、通信及联网。
plc通信含plc间的通信及plc与其它智能设备间的通信。
随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各plc厂商都十分重视pie的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。
PLC课程设计---组合机床加工过程PLC自动控制设计
本课题主要研究的是用PLC自动控制液压滑台式自动攻丝组合机床的加工过程。
液压滑台式自动攻丝组合机床经系统通电后能自动完成工件的攻丝加工。
该机床由床身、液压滑台、夹具、攻螺纹动力头和液压系统组成。
液压滑台的移动包括前进、后退和慢速前进，其中滑台前进、后退分别由液压换向阀1YY、3YY 控制，滑台慢速向前由1YY与2YY控制。
而液压系统的液压阀可以通过控制凸轮来控制，电气系统不参与，只需启动控制凸轮电机即可。
该系统通过PLC的控制，滑台的移动将严格按照规定的时序同步进行，使两种运动密切配合，生产效率大大提高。
关键字：组合机床 PLC控制程序设计调试第一章设计任务 (1)第二章总体方案选择和控制方式选择 (2)第三章电路图的设计 (3)第四章控制程序的设计 (6)小结 (10)参考文献 (11)第一章设计任务1.1 控制要求：如图1—1，,是一台液压滑台式自动攻丝组合机床及其工作循环图。
该机床的攻螺纹动力头安装在液压驱动的滑台上。
滑台在原位启动后，快速向前到设定的位置时转为慢速前进，滑台前进到达攻丝进给位置时停止前进，转为攻螺纹主轴转动。
主轴正转，丝锥离开原位向前攻入，攻螺纹到达规定深度时，主轴快速制动，接着反转，丝锥退出，丝锥退到原位即快速制动，同时滑台快速退回，到达原位停下。
电气执行元件为：滑台前进后退分别由液压换向阀1YY、3YY控制，滑台慢速向前由1YY与2YY控制，攻螺纹机主轴电动机由1KM、2KM控制正反转。
行程开关安排：滑台原位：1SQ 滑台终点：3SQ 丝锥原位：4SQ 丝锥终点：5SQ图1—1 液压滑台式自动攻丝组合机床1.2 设计要求：1.2.1 PLC型号：西门子公司S7系列，S7-3001.2.2编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本1.2.3根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL编程，还可以采用组合方式编程。
基于PLC的组合机床电气控制系统设计文献综述
基于PLC的组合机床电气控制系统设计文献综述本综述旨在对基于PLC的组合机床电气控制系统进行文献综述并对其进行综合分析。
组合机床是一种能够完成多种加工操作的机床，广泛应用于制造业。
PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的计算机控制系统。
组合机床的电气控制系统使用PLC进行控制，可以实现自动化和精确的加工操作。
本综述将对PLC在组合机床电气控制系统中的应用、设计和优化方法进行详细讨论。
首先，文献综述指出，PLC在组合机床电气控制系统中具有以下优点。
首先，PLC具有模块化的设计，可以根据具体应用的需求进行灵活的配置和扩展。
其次，PLC具有良好的可编程性，可以根据要求编写逻辑控制程序，实现各种不同的加工操作和控制策略。
此外，PLC还具有高可靠性、抗干扰性和可追溯性。
因此，越来越多的组合机床采用PLC作为其电气控制系统的核心。
其次，这些文献介绍了PLC在组合机床电气控制系统设计中的应用案例。
这些案例涵盖了不同类型的组合机床，如车削中心、铣削中心和钻孔机等。
这些案例表明，PLC可以与各种不同的执行器（例如，伺服马达、步进马达、液压马达等）和传感器（例如，编码器、光电传感器、压力传感器等）相结合，实现高精度的运动控制、位置控制和力控制。
此外，PLC还可以实现多个轴的同步控制，提高机床的加工效率和精度。
此外，这些文献还介绍了基于PLC的组合机床电气控制系统设计的一些关键技术和方法。
其中包括编程语言选择、控制算法设计、故障诊断和通信接口设计等。
编程语言选择是PLC设计的关键环节之一，不同的编程语言可以实现不同的功能和控制策略。
控制算法设计涉及到运动控制、位置控制和力控制等方面的技术。
故障诊断方面，文献中介绍了一些常见的故障诊断方法，如故障代码和故障保护等。
最后，通信接口设计方面，文献中介绍了PLC与上位机之间的通信接口设计，以及PLC与其他设备（如传感器和执行器）之间的通信接口设计。
综上所述，基于PLC的组合机床电气控制系统在现代制造业中得到了广泛的应用。
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3.JCS-02N 压力继电器 压力继电器是利用液体的压力来启闭电 气触点的液压电气转换元件。当系统压 力达到压力继电器的调定值时，发出电 信号，使电气元件(如电磁铁电机。时间 继电器。电磁离合器等)动作，使油路卸 压。换向，执行元件实现顺序动作，或 关闭电动机使系统停止工作，起安 全保 护作用等。
T0 Y001 Y005
S22
Y006
延时 K50 钻头下降进 刀 铣刀下降进
多件加工
单件加工
5、程序的调试与仿真
●组合机床得电后，程序开始运行，系统处于S0原点状态：
●当钻头、铣刀处于上限位，LS1、LS3闭合，启动按钮SB1， X000接通，进入S20状态，原点指示灯亮，刀具旋转，即Y000输 出；
Y000 Y001 Y002
KM1 KM2
LS1 LS2 LS3 LS4 LS5 SA KV
钻头进刀 钻头退刀 工作头夹紧 工作头松开
PLC
Y003 Y004 Y005 Y006
KM3 KM4
铣刀进刀 铣刀退刀
COM
COM SB3 SB4 KM KM
急停
2、PLC的I/O控制和分配
PLC点名 称 X000 连接的外部设备 启动按钮 PLC点名称 Y000 连接的外部设备 原点指示
●待退刀达到上限位时，LS3、LS5闭合，即X002和X004接 通，进入S24状态，夹紧工作头松开，即Y004输出，延时3秒；
需求分析：
1、输入点数为16,输出点数为16。 2、电机起停频率一般。 3、没有其他特殊功能要求。
因此本设计选择三菱FX1s系列中的FX1s-32MR-001,其输入点数 为16，输出点数为16满足项目需求，其具体参数如下： 辅助继电器512点 MO-M511 特殊辅助继电器256点 M8000--M8255 数据寄存器256点 D0-D255 特殊数据寄存器256点 D8000--D8255 定时器 64点 T0-T63 计数器 16位增模式32点 C0-C31 32位高速双向计数器6点 C235-C255
M0 X001 S0 X001
X006 Y004
Y000 M0 Y003
原点指示 定位
S0
Y002 X002 上限 Y006 X004 位 Y005 Y003
S24
T2
Y004
Y004
S21
T0 X010 Y003 X003 X005
T2
夹紧 X007 X007 S20 S0
K30延时
Y002 压力继电器
4、系统状态转移图及指令程序
★
状态转移图
M8002
X002 X004 Y001
Y002
Y005
X001 S0 复位程序
S0
停车
X001 S0 X004 X002 Y003 X000启动 上限位
下限 X005 位
X003
Y006 Y004
X000 钻头上 升 铣刀上 升
S20
●当工件安装定位后，LS5闭合，X006接通，进入S21状态，夹 紧工作头工作，夹紧工件，即Y003输出;
●夹紧后延时5秒，达到一定压力时压力继电器YJ工作，X010 接通，进入S22状态，钻头、铣刀下降进刀，即Y001,Y005输出；
●待进刀达到下限位时，LS2 、LS4闭合，即X003和X005接 通，进入S23状态，延时3秒后上升退刀，即Y002、Y006输出；
起动按钮SB 上限位开关LS1 停止按钮SB 上限位开关LS2 钻孔工作头 铣削工作 头
上限位开关LS3 上限位开关LS4
夹紧工作头
工件 定位开关LS5 工作台
压 力 继 电 器
二、PLC控制系统设计
1、PLC控制模块
启动
停止
SB1 SB2
X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010
（1）设计控制夹紧工作头1,2和钻孔工作头、 铣削工作头、自动进退工作的状态图及指令程序； （2）给出PLC模块所用的按钮，行程开关，压 力继电器等实物图； （3）控制程序安全性扩展；
当工件送到工作台上时，夹紧工作头将工件夹紧。然后钻孔工作头和 铣削工作头同时下降对工件进行加工，加工完毕则退回原位，夹紧工作头松 开 。
X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007
X010
停止按钮 钻头上限位行程开关LS1 钻头下限位行程开关LS2 铣刀上限位行程开关LS3 铣刀下限位行程开关LS4 定位开关LS5 选择开关
压力继电器YJ
Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006
钻头下降继电器KM1 钻头上升继电器KM2 工作头夹紧 工作头松开 铣刀下降继电器KM3 铣刀上升继电器KM4
18系列按钮开关 适用范围 LA18系列按钮开关适用于交流50赫兹 电压至380伏及直流电压至220伏的磁力起动器、 接触器、继电器
2.正泰YBLX-HL5000行程开关 主要用于交流50Hz/60Hz，380V及以下， 直流220V及以下的电气线路中，作运 动机构的行程控制、运动方向或速度 的变换机床的自动控制、运动机构的 限位动作及控制行程或程序之用 。