组合机床控制系统中PLC技术的应用研究

蒋秀姣

摘要：随着信息技术的不断发展，PLC技术的广泛应用，PLC系统具有响应灵敏、控制可靠、抗干扰能力强以及低电源质量要求的优点。在组合机床控制系统中采用PLC技术，不仅能够提高机床的可靠性和适应性，而且对提高机床的生产率，对提高经济效益、社会效益具有重要作用。下面本研究首先分析了PLC技术的工作原理，然后详细分析PLC技术在组合机床控制系统中的应用，以供参考。

关键词：组合机床；控制系统；PLC技术；应用

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）12-2864-04

PLC当前工业加工等工作中使用的一种新型的控制装置，PLC有控制器、接口、储存器等设备、软件组成。PLC可以针对不同逻辑程序进行运算工作，还有非常多的功能，将PLC应用到组合机床中，实现了组合机床的创新和改造，提高了组合机床的性能的提升，在发挥组合机床原有的各项功能同时，进行技术上的创新。

1 PLC的工作原理

PLC是可编程序控制器的简称，是当前机床加工、控制领域使用最广泛的一种新型自动化装置。PLC利用自身内部的可编程储存器，进行各项逻辑运算、控制、定时等指令，并在完成各项指令的过程中，在数字量等的基础上进行各项指令的输入和输出，设备的生产。

其中PLC的工作过程，可以将其分为三个阶段，这三个工作阶段也就是采样、程序执行、输出，完成这三个阶段，将其看成是一个工作周期，在PLC运行的过程中，PLC的中央处理器（CPU）将会按照一定的工作程序对PLC的工作周期进行重复执行。

第一，采样。PLC先对所有的输入端子进行扫满，将扫描到的各个输入状态，保存到PLC内部相对应的输入寄存器中，而此时的输入寄存器将被刷新。然后技进入到PLC的程序执行中，在这个过程中，输入寄存器和外界没有关系，保证隔离的状态，不管外界信号是如何变化的，输入寄存器的内容都不会受到任何的影响，其内容将保持不变，直到下一个工作周期，进行输入端子的扫描采集为止，PLC的输入寄存器内容采用重新被刷新，获取新的内容。

第二，程序执行。根据PLC的工作扫描原则，进行各个程序的逐句扫描。在PLC程序执行阶段，遇到跳转指令时，需要根据跳转条件，进行跳转指令执行判断，这决定着程序的跳转地址。当程序的挑战指令中包含有输入、输出等状态信息时，PLC就会从在上一个工作阶段采集的输入信息，在寄存器中寻找相对用的输入端子状态，找到对应元件当前的工作状态。在确定运算程序当前的工作状态后，进行对应的逻辑运算，将得出的运算结果再次的储存到输入寄存器中。从输入寄存器的工作状态和工作性质进行分析，它的工作状态会在程序执行阶段，随着程序的执行而发生变化。

第三，输出。在PLC将所有的程序都完成执行任务之后，寄存器中储存的所有输入、输出状态，在这个工作阶段，会将其中的所有输出状态转移到输出锁存器中，然后在一定的输出方式下，将这些输出状态输出，同时对外部负载进行驱动。

以上的三个工作阶段就是PLC的工作原理，在这个三个阶段的基础上，完成各项执行任务，实现各项计算、控制等功能、指令。

2 PLC技术在组合机床控制系统中的应用

可编程序控制器是当前工业生产中使用的自动化控制装置之一，有非常多的使用功能，有非常好的使用前景，可以将传统继电器控制系统或者其他系统代替，实现工业自动化控制。PLC在组合机床加工中的应用，是根据组合机床的加工要求，将PLC技术应用在其控制系统中，形成组合机床PLC控制系统软件，提升组合机床的运行可靠性以及自动化水平。具体的应用如下：

2.1 PLC在组合机床控制系统中应用的设计要求

第一，在组合机床和电源接通之后，启动液压油泵，开启组合机床的工作按钮，使组合机床处于自动工作的状态。

第二，按照工料的加工工艺要求，以及组合机床的加工顺序，是组合机床进行自动工作。

第三，组合机床左右滑台工作循环程序。

第四，组合机床的主轴从开始工进进行自动旋转，完成工进之后，在滑台回到原位行程之后，停止转动。

第五，在组合机床的主轴箱快进完成时，机床的主轴解除定位，使其在工进刚刚进行时，自动的转动，完成工进之后停止转动并进行定位。组合机床主轴定位过程和工作状态如下表：

2.2 PLC控制系统软件设计

PLC对组合机床各个部件的输入点地址进行采集和分配，在自身的输入点寄存器中，对这个输入点的采集进行编号，在程序执行中，进行输出点信息的输出，进行PLC地址分配。

表2 PLC输出点的地址分配表

[逻辑变量＼&PLC地址＼&逻辑变量＼&PLC地址＼&1DT＼&Y430＼&右主轴工作电机接触器YC1＼&Y532＼&2DT＼&Y431＼&3DT＼&Y432＼&左主轴工作电机接触器YC2＼&Y533＼&4DT＼&Y433＼&5DT＼&Y434＼&左主轴定位电机接触器YC3＼&Y534＼&6DT＼&Y435＼&7DT＼&Y436＼&油泵电机接触器YC4＼&Y535＼&8DT＼&Y437＼&11DT＼&Y530＼&左右滑台原位指示灯＼&Y536＼&12DL＼&Y531＼&]

PLC在组合机床中的应用，我们以柴油机机体钻铣卧式组合机床为例进行分析，组合机床是由液压系统、控制系统等组成的。其液压图如图2。

该组合机床的自动工作流程为：双手同时按下“自动开始”按钮1、2——>上料机构开始工作——>上料机构摆入（Y30， EV1B）—>输送1电机正转（Y02，KM3）—>输送机构至中位后（X74）—>上料机构上升（Y33，EV4B）—>输送至终点（X76）后输送电机停止（Y02，KM1）—>上料机构下降（Y32，BEV3）——>夹具机构夹紧机体工件——>输送1电机反转（Y03，KM4）——>上料机构返回到原位（X73）—>上料机构摆出（电磁阀EV2B）。endprint

铣头1（Y5，KM7）、2（Y10，KM9）电机启动—>滑台1前进（Y34，EV1C）—>铣头对机体顶底端面进行粗铣—>滑台1至终点（X61）—>钻头电机（Y13，KM12）启动—>滑台2（Y36，EV1D）前进—>滑台2前进至终点（X103）—>完成钻孔工序—>滑台2后退（Y37，EV2D）至原位（X102）—>钻头电机停止（Y13，KM12）—>夹具夹紧机构松开（Y16，EV3A；Y20， EV5A；Y22，EV7A；Y25，EV9A）。

下料机构开始工作—>下料机构摆入（Y30，EV1B）—>输送电机2（Y4，KM5）启动—>下料机构至终点（X103）后—>下料机构上升（Y43，EV4E）—>下料机构返回—>下料机构至中位（X111）—>下料机构下降（Y42，EV3E）—>下料机构至原位（X102）—>下料机构摆出（Y41，EV2E）。

滑台1返回（Y35，EV2C）至原位（X60）—>主轴1（Y5，KM7）、2（Y10，KM9）电机停止。

根据组合机床液压系统的工作流程，将PLC系统加入组合技术中，形成PLC电气系统，在PLC系统的作用下进行机床的自动加工生产。其中电气加工系统的设计，如图3，图4。

在PLC控制下的组合机床操作方式，通过面板上的开关进行相应的工作操作。其中控制面板的设计如图5。

其中点动操作主要是对机床进行调整，将其开关调整到点动方式，选择点动的动作：夹/卸，左工进、左快退、右工进、右快退，选择完点动动作之后，开下开X400按钮，进行工作，按停X510按钮，则是将工件松开。

单循环操作方式主要是进行组合机床工作循环，将机床控制面板上的开关调节到单循环方式，按下开X400按钮，此时组合机床就会自动的进行一次机床循环工作。在机床加工过程中，如果遇到特殊情况，按下停X510按钮，机床将停止工作，如果解除停X510按钮机床将又会继续工作，直到单次循环工作结束为止。

2.3 PLC技术应用的效果

PLC在组合机床中的应用，不仅可以对组合机床的自动化程序进行编程，还可以对组合机床的故障诊断程序进行编制，通过对组合机床故障诊断程序进行编制，实现了组合机床的故障检测诊断功能。经过改造后的组合技术电气线路得到简化，降低了组合机床故障诊断率，同时也将组合机床的生产效率提升。PLC在组合机床中的改造应用也将组合机床的液压系统进行完善，提高了组合机床的应用价值。

在组合机床控制系统设计中，使用PLC、计算机等进行分布式控制，不仅可以实现组合机床对各个信号的逻辑控制，还可以实现不同位置机位间的通信，操作简单、运行的可靠性非常高，通过控制系统的设计，实现组合机床的自动化提高，满足当前组合机床加工中对各项技术的要求。将PLC作为核心，使自动控制程序、公共程序、手动程序结合在一起，应用到组合机床中，将组合机床的各个程序进行分开编写设计，使得组合机床的控制系统结构更加简单、思路更加清晰，方便操作和修改。

PLC在组合机床控制系统中的应用不仅促进机床生产效率的提升，提高机床运行的可靠性，还具有信号输出、报警处理、控制转换等功能。PLC在组合机床中的应用，将机床中的一些不足进行弥补，同时也促进了机床功能的扩展，实现成本低、运行方便、操作简单，PLC在机床中的应用有非常好的发展前景。

3 总结

随着科学技术的进步，在工业生产中不断有新的设备、新的生产工艺等进入到实际生产工作中，其中机床加工中加工工艺、加工技术更新换代速度非常快，机床的控制系统性能需要跟上时代的需求，就需要进行转变。PLC一种高效、可靠的可编程序控制器，是当前加工领域重要的一种装置，将其应用到组合机床控制系统中，可以有效的提升机床的生产效率，提高机床的运行可靠性，改善机床的性能。将PLC应用在组合机床中，有非常好的发展前景，可以提高机床加工效率，提高机床的自动化水平，其必将成为工业生产中控制系统的主流发展方向。

参考文献：

[1] 李卫新，张晓辉.PLC控制系统在多工位组合机床中的应用[J].轻工科技，2012（6）：125-126.

[2] 邓林兴.混合可编程控制PLC技术组合机床控制系统研究[J].制造业自动化，2012（20）：79-80.

[3] 荀群德，杨超君，王宏睿.基于PLC的六工位组合机床的控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术，2009（7）：107-108.

[4] 曾燕飞，李虎山.基于PLC的三面铣组合机床电气控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术，2010（1）：46-47.

[5] 张伟中，沈军达.基于PLC的组合机床控制系统[J].机电一体化，2009（4）：58-59

[6] 赵轲，蔡业彬，邓昌奇.基于PLC的钻孔组合机床控制系统设计[J].机电工程，2013（10）：121-122.endprint

铣头1（Y5，KM7）、2（Y10，KM9）电机启动—>滑台1前进（Y34，EV1C）—>铣头对机体顶底端面进行粗铣—>滑台1至终点（X61）—>钻头电机（Y13，KM12）启动—>滑台2（Y36，EV1D）前进—>滑台2前进至终点（X103）—>完成钻孔工序—>滑台2后退（Y37，EV2D）至原位（X102）—>钻头电机停止（Y13，KM12）—>夹具夹紧机构松开（Y16，EV3A；Y20， EV5A；Y22，EV7A；Y25，EV9A）。

下料机构开始工作—>下料机构摆入（Y30，EV1B）—>输送电机2（Y4，KM5）启动—>下料机构至终点（X103）后—>下料机构上升（Y43，EV4E）—>下料机构返回—>下料机构至中位（X111）—>下料机构下降（Y42，EV3E）—>下料机构至原位（X102）—>下料机构摆出（Y41，EV2E）。

滑台1返回（Y35，EV2C）至原位（X60）—>主轴1（Y5，KM7）、2（Y10，KM9）电机停止。

根据组合机床液压系统的工作流程，将PLC系统加入组合技术中，形成PLC电气系统，在PLC系统的作用下进行机床的自动加工生产。其中电气加工系统的设计，如图3，图4。

在PLC控制下的组合机床操作方式，通过面板上的开关进行相应的工作操作。其中控制面板的设计如图5。

其中点动操作主要是对机床进行调整，将其开关调整到点动方式，选择点动的动作：夹/卸，左工进、左快退、右工进、右快退，选择完点动动作之后，开下开X400按钮，进行工作，按停X510按钮，则是将工件松开。

单循环操作方式主要是进行组合机床工作循环，将机床控制面板上的开关调节到单循环方式，按下开X400按钮，此时组合机床就会自动的进行一次机床循环工作。在机床加工过程中，如果遇到特殊情况，按下停X510按钮，机床将停止工作，如果解除停X510按钮机床将又会继续工作，直到单次循环工作结束为止。

2.3 PLC技术应用的效果

PLC在组合机床中的应用，不仅可以对组合机床的自动化程序进行编程，还可以对组合机床的故障诊断程序进行编制，通过对组合机床故障诊断程序进行编制，实现了组合机床的故障检测诊断功能。经过改造后的组合技术电气线路得到简化，降低了组合机床故障诊断率，同时也将组合机床的生产效率提升。PLC在组合机床中的改造应用也将组合机床的液压系统进行完善，提高了组合机床的应用价值。

在组合机床控制系统设计中，使用PLC、计算机等进行分布式控制，不仅可以实现组合机床对各个信号的逻辑控制，还可以实现不同位置机位间的通信，操作简单、运行的可靠性非常高，通过控制系统的设计，实现组合机床的自动化提高，满足当前组合机床加工中对各项技术的要求。将PLC作为核心，使自动控制程序、公共程序、手动程序结合在一起，应用到组合机床中，将组合机床的各个程序进行分开编写设计，使得组合机床的控制系统结构更加简单、思路更加清晰，方便操作和修改。

PLC在组合机床控制系统中的应用不仅促进机床生产效率的提升，提高机床运行的可靠性，还具有信号输出、报警处理、控制转换等功能。PLC在组合机床中的应用，将机床中的一些不足进行弥补，同时也促进了机床功能的扩展，实现成本低、运行方便、操作简单，PLC在机床中的应用有非常好的发展前景。

3 总结

随着科学技术的进步，在工业生产中不断有新的设备、新的生产工艺等进入到实际生产工作中，其中机床加工中加工工艺、加工技术更新换代速度非常快，机床的控制系统性能需要跟上时代的需求，就需要进行转变。PLC一种高效、可靠的可编程序控制器，是当前加工领域重要的一种装置，将其应用到组合机床控制系统中，可以有效的提升机床的生产效率，提高机床的运行可靠性，改善机床的性能。将PLC应用在组合机床中，有非常好的发展前景，可以提高机床加工效率，提高机床的自动化水平，其必将成为工业生产中控制系统的主流发展方向。

参考文献：

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[6] 赵轲，蔡业彬，邓昌奇.基于PLC的钻孔组合机床控制系统设计[J].机电工程，2013（10）：121-122.endprint

铣头1（Y5，KM7）、2（Y10，KM9）电机启动—>滑台1前进（Y34，EV1C）—>铣头对机体顶底端面进行粗铣—>滑台1至终点（X61）—>钻头电机（Y13，KM12）启动—>滑台2（Y36，EV1D）前进—>滑台2前进至终点（X103）—>完成钻孔工序—>滑台2后退（Y37，EV2D）至原位（X102）—>钻头电机停止（Y13，KM12）—>夹具夹紧机构松开（Y16，EV3A；Y20， EV5A；Y22，EV7A；Y25，EV9A）。

下料机构开始工作—>下料机构摆入（Y30，EV1B）—>输送电机2（Y4，KM5）启动—>下料机构至终点（X103）后—>下料机构上升（Y43，EV4E）—>下料机构返回—>下料机构至中位（X111）—>下料机构下降（Y42，EV3E）—>下料机构至原位（X102）—>下料机构摆出（Y41，EV2E）。

滑台1返回（Y35，EV2C）至原位（X60）—>主轴1（Y5，KM7）、2（Y10，KM9）电机停止。

根据组合机床液压系统的工作流程，将PLC系统加入组合技术中，形成PLC电气系统，在PLC系统的作用下进行机床的自动加工生产。其中电气加工系统的设计，如图3，图4。

在PLC控制下的组合机床操作方式，通过面板上的开关进行相应的工作操作。其中控制面板的设计如图5。

其中点动操作主要是对机床进行调整，将其开关调整到点动方式，选择点动的动作：夹/卸，左工进、左快退、右工进、右快退，选择完点动动作之后，开下开X400按钮，进行工作，按停X510按钮，则是将工件松开。

单循环操作方式主要是进行组合机床工作循环，将机床控制面板上的开关调节到单循环方式，按下开X400按钮，此时组合机床就会自动的进行一次机床循环工作。在机床加工过程中，如果遇到特殊情况，按下停X510按钮，机床将停止工作，如果解除停X510按钮机床将又会继续工作，直到单次循环工作结束为止。

2.3 PLC技术应用的效果

PLC在组合机床中的应用，不仅可以对组合机床的自动化程序进行编程，还可以对组合机床的故障诊断程序进行编制，通过对组合机床故障诊断程序进行编制，实现了组合机床的故障检测诊断功能。经过改造后的组合技术电气线路得到简化，降低了组合机床故障诊断率，同时也将组合机床的生产效率提升。PLC在组合机床中的改造应用也将组合机床的液压系统进行完善，提高了组合机床的应用价值。

在组合机床控制系统设计中，使用PLC、计算机等进行分布式控制，不仅可以实现组合机床对各个信号的逻辑控制，还可以实现不同位置机位间的通信，操作简单、运行的可靠性非常高，通过控制系统的设计，实现组合机床的自动化提高，满足当前组合机床加工中对各项技术的要求。将PLC作为核心，使自动控制程序、公共程序、手动程序结合在一起，应用到组合机床中，将组合机床的各个程序进行分开编写设计，使得组合机床的控制系统结构更加简单、思路更加清晰，方便操作和修改。

PLC在组合机床控制系统中的应用不仅促进机床生产效率的提升，提高机床运行的可靠性，还具有信号输出、报警处理、控制转换等功能。PLC在组合机床中的应用，将机床中的一些不足进行弥补，同时也促进了机床功能的扩展，实现成本低、运行方便、操作简单，PLC在机床中的应用有非常好的发展前景。

3 总结

随着科学技术的进步，在工业生产中不断有新的设备、新的生产工艺等进入到实际生产工作中，其中机床加工中加工工艺、加工技术更新换代速度非常快，机床的控制系统性能需要跟上时代的需求，就需要进行转变。PLC一种高效、可靠的可编程序控制器，是当前加工领域重要的一种装置，将其应用到组合机床控制系统中，可以有效的提升机床的生产效率，提高机床的运行可靠性，改善机床的性能。将PLC应用在组合机床中，有非常好的发展前景，可以提高机床加工效率，提高机床的自动化水平，其必将成为工业生产中控制系统的主流发展方向。

参考文献：

[1] 李卫新，张晓辉.PLC控制系统在多工位组合机床中的应用[J].轻工科技，2012（6）：125-126.

[2] 邓林兴.混合可编程控制PLC技术组合机床控制系统研究[J].制造业自动化，2012（20）：79-80.

[3] 荀群德，杨超君，王宏睿.基于PLC的六工位组合机床的控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术，2009（7）：107-108.

[4] 曾燕飞，李虎山.基于PLC的三面铣组合机床电气控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术，2010（1）：46-47.

[5] 张伟中，沈军达.基于PLC的组合机床控制系统[J].机电一体化，2009（4）：58-59

[6] 赵轲，蔡业彬，邓昌奇.基于PLC的钻孔组合机床控制系统设计[J].机电工程，2013（10）：121-122.endprint