基于PLC的D—U3701组合机床改造

1 D-U3701钻、扩孔组合机床技术特性

　　本机床为单面立式双工位移动工作台钻、扩孔组合机床，由底座、床身立柱、夹具、移动工作台、动力头、主轴箱等主要部件组成，夹具为液压夹具，通过更换定位元件，可装夹三种不同规格的零件。本机床用于“梁室端盖”，“前盖组件”及“后盖组件”的钻、扩孔工序。本机床单件加工工时为4min。

　　机床的自动工作循环由电气控制、液压驱动来实现，机床有独立的电气柜及液压站。本机床有两种工作状态即调整和自动，在按钮台上设有预选开关，开关置于调整位置，操纵各按钮进行单元动作调整;开关置于自动位置，按启动按钮，油泵工作，机床进入自动工作循环过程。机床动作循环如图1所示。

　　D—U3701组合机床主要是以继电器、接触器为主要元件的顺序控制器，是利用硬布线逻辑来实现各种控制，需用大量的机械触点，可靠性较差。由于机械触点和线圈的损坏，需经常更换继电器元件，机床的故障率较高，严重影响了正常生产，并给维护人员造成了许多麻烦，更降低了生产效率。因此，采用先进的工业用可编程序控制器来改造本组合机床。

2　系统设计

　　通过分析组合机床的技术特性及加工循环工艺要求，以及内部器件排列布局、PLC的特性及改造的周期和简繁程度等因素综合考虑，初步确定仅对本组合机床的控制部分用可编程控制器进行改造。本组合机床的油泵、主轴和冷却主回路部分不改动，仍用它原来的部分，因为油泵、主轴及冷却这三个元件的硬布线较少，故只改动它的控制部分。

2.1　可编程序控制器选型

　　根据D—U3710组合机床动作循环图、技术特性，确定采用东芝EX系列可编程控制器。东芝EX系列可编程控制器与其他类型的可编程控制器相比，体积小，耗电量小，装置时间短，耐大电流冲击，可靠性极高，尤其是采用与众不同的图形液晶读/写程序编写器，可以在其显示器上监视程序的编排、修改，一目了然，非常直观。

　　通过系统分析，D—U3701组合机床的输入点为24个、输出点为19个，所以选用东芝EX系列可编程控制器的基本单元EX-40H+扩展单元EX20来完成。EX-40H + EX20的输入点为36个、输出点24个，大于系统所确定的VO点数，为此使用EX-40H+ EX20是可行的。

2.2 VO地址分配及硬件接线

　　在确定系统所需的VO点数后，还需进一步确定输入量、输出量的元件号，输入/输出继电器的元件号与它们对应的VO信号所接的端子编号是一致的，做好这一步就为绘制硬件接线图做好了准备。在此过程中应列一张地址分配表，标明各信号的名称、代号和分配的元件号。如果需要还应列出信号的有效状态，是上升沿有效还是下降沿有效，是高电平有效还是低电平有效等；对于开关量输入信号还应列出是常开触点还是常闭触点，触点在什么条件下接通或断开。为输入量、输出量分配好元件号后，下一步就可设计出可编程序控制器的硬件接线图以及其他电气部分的原理图、接线图和安装图。通过对组合机床的工艺、动作循环、接点数量和作用等分析，确定的输入、输出地址分配如表1所示。

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