CPMlA型PLC在三面多轴钻床中的应用
组合机床是能多机多刀同时工作，且具有工作自动循环，进行特定加工的一种高效率自动化专用加工设备。组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成，动力部件采用电动机驱动或液压系统驱动，由电气系统进行自动循环的控制，是典型的机电或机电液一体化的自动化加工设备。三面多轴钻床是用于加工全顺卡车后桥壳总成及11B型后桥壳总成三面连接孔的组合机床，电气控制较复杂。具体钻削工作程序如下。
（1）将工件吊到工作台上，工件以Φ85mm外圆柱面粗定位；
（2）人工将工件向前推靠到模板上，使内孔Φ227mm与定位销配合，大平面粗定位；
（3）两端钻模板及两弹性顶尖快进，两弹性顶尖先顶到两倒角处后，大平面定位；
（4）钻模板继续向前定Φ63.6±0.05mm及Φ82.5±0. 075 mm，并夹紧两法兰端面；
（5）反面夹紧大平面；
（6）三个钻削头快进→工进→快退，停各自的钻削头；
（7）先松开大平面来紧装置，再松开两法兰端面，停机，循环完成。
机床三面都可单独处于调整状态，也可自动循环。机床有冷却系统，导轨采用自润滑。工件和刀具采用冷却循环系统、铁屑采用强力冷却冲洗。
一、电气硬件
根据机床加工要求，设有电动机：
（1）M1润滑电动机，～380V，40W,0.17A；
（2）M2滑一台液压泵电动机，Y112M -4-B34kW,8.77A；
（3）M3定位夹紧液压泵电动机，YlOOL1-4－B3,2.2kW,5.03A
（4）M4冷却泵电动机，JCB-45，150W，0.47A
（5）M5冷却泵电动机，JCR-45，150W,0.47A
（6）M6左动力头电动机，Y132M2-6-B5，5.5kW,12.6A；
（7）M7右动力头电动机，Y132M2-6-B5，5.5kW,12.6A；
（8）M8后动力头电动机，Y100M-6-B5,
根据液压动作要求，设有19个电磁铁、10个信号灯、15个行程开关、4个压力继电器及11个左右按钮，因此，该组合机床的电液控制显得很重要。液压传动易获得较大的力和转矩，运动传递平稳，控制方便，易实现自动化，尤其在和电气控制系统配合使用时易于实现复杂的自动工作循环。组合机床是典型的顺序控制。我们采用欧姆龙CPMlA型PLC来控制。
主电路图（较复杂，略）中，所有电动机均有断路器保护，交流接触器控制；机床、照明、控制电源、PLC电源、PLC直流负载电源PLC交流负载电源均设有变压器，可以防止相互干扰。变压器一、二次侧各设有自动开关保护。
控制电路设有联锁保护，操作者不插人钥匙按钮SB4，或打开电气柜前后门（门上装有两只门开关SAO）或按压急停按钮SBO，均将使电源总断路器QFO的脱扣线圈得电而跳闸，保护人身及设备安全。另外，机床的润滑和冷却到位，才能起动液压系统。
二、PLC控制原理
工作粗定位后按工作循环按钮，左、右夹紧缸带动滑台快进，接近工件后停止，后端面定位缸向前靠定工件大平面，到位行程开关及庄力继电器发出左、右夹紧缸慢靠信号。慢靠到位后，终点行程开关及压力继电器发出信号，后端面夹紧缸夹紧。夹紧后，压力继电器得电发信号，左、右、后工作滑台同时快进、工进、快退，并压合各自的原位行程开关。至此，完成一个工作循环。
共需48个输人点，34个输出点（I／Q分配表略）。选用一个40点CPMlA型CPU单元，带三个扩展，即一个CPMlA-40CDR-A-V1,带三个CPM1A-20EDR1。为避免PIC输出点被烧坏，在输出口与控制元件之间的一组COM之间加装低压断路器。下面仅对比较重要的几段梯形图控制原理作一分析。
（1）联锁与解锁（IL ILC）。在循环操作方式下，输入点00004、00005、00006、0007必须有一点闭合，而且必须是两台液压泵均已起动。解决这一问题的办法是将这两个接触器的常开辅助触点作为输人点弓PLC输人口00000（即00000是闭合的），也就是说CNT007必须是闭合的；所有的运动滑台还必须均在原位，即20000～20005全部闭合。只有在此时按压循环按钮00008才会闭合，也只有在上述条件全部满足时，才会发出循环信号即20006有输出，这是循环的条件。
（2）自动润滑泵的控制梯形图。机床导轨必须要有润滑，否则导轨磨损，夹轨发热。导轨还有一定密封性，因此润滑油流必须要有一定的压力。为此，润滑管路上装有压力继电器，接在00311输人点上，还要保证必须时刻有足够的润滑油油量。在油面上设油面开关SQ15，接在00001输人点上，控制梯形图见图1。 控制原理是：当机床停电重新开动时，不管是调整还是循环，只要润滑系统油压不够，00314输人点不闭合，在通电瞬间，即一个扫描周期内，由于特殊辅助继电器25315闭合一次，计数器CNT007就被清零。在有润滑油的情况下，00001“ON”, TIM008“ON”, CNT007 “0N”。此时，输出继电器01402“ON”，，交流接触器K1线圈得电吸合，润滑泵电动机M1得电运转。3s后，TIM008的常闭点变为“OFF”K1因此失电，M1停止转动。当M1转动时，由于油压升高，油压压力继电器常开接点，闭合，00311由“OFF”变为“ON”，计数器CNT007计数次。油压下降时，又重复上面的过程。当CNT007计数6次时，CNT007有输出，01402变成“OFF”，Ml不再转动，直到下次机床再初次得电时为止。润滑泵每次运行3s，共运行7次，完全可以保证机床导轨连续工作4h以上，润滑良好。
（3）原位程序设计。这是一个设计经验问题，必须对液压缸的运动过程很了解。由于三面多轴钻各种液压缸有七只之多，如不对原位的程序设计进行巧妙处理，调试、运行，就有可能发生偶有不顺利的情况。因为由于种种原因，比如电磁阀的关闭、压力继电器的抖动等，会造成液压缸回原位时不一定每次都政压着原位行禅胜府时魂回过琳但又不能让它撞缸，故以此来定原位。因此，凡在调整状态下，原位指示均由原位行程开关的闭合使原位信号灯亮（程序见图2）。 在循环状态下，设计成另一种软件原位信号，如图2的左夹紧原位信号。当左夹紧缸回到原位，不管有无超原位，只有压合了原位行程开关00009“ON”，20000有输出，并自锁；只有当左夹紧缸前进，01106变成“OFF”，20000才由“ON ”变成“OFF”，无输出；指示左夹紧缸不在原位。
这种设计，一方面能在调整状态下（不受IC、ICL联锁）通过观察01006信号灯是否亮，来方便地确定原位行程开关安装位置是否合适；另一方面，又能保证在循环状态下不会由于个别行程开关被压合后，油缸行程冲过头，确保循环良好。
三、电器元件的选用
（1）低压断路器、交流接触器、变压器等主要外购电器元件一律选用进口产品或符合IEC标准的国产品。
（2）工作选择开关选用万能转换开关，调整按钮一律选用选择钮。这样，操作面板上大大减少了开孔个数，使操作简单明了。
（3）根据I/0分配图及其线路上的交接点，在计数接线座时，选取适当的“联接型”座子，以利施工、维护。
四、注意事项
（l）由于三面几同时多轴钻孔加工钢铸件，产生热量较大，需要强力冷却，因此造成各限位的接近开关使用环境较恶劣，接近开关成了电器元件中的易损件，需重点维护。
（2）该机床有两套液压系统，减少了液压缸之间压力的干扰，但调节液压压力及流量时，应很好地与电气系统协调，充分发挥机电一体化的优势。
五、使用效果
没有三面多轴钻组合机床之前，全顺卡车后桥壳总成及11B型后桥壳总成均是分别由三台以上机床，由三人以上依次完成三面多孔的加工，多次装夹，多次加工完成，质量难以保证。有了该机床后，生产效率提高将近10倍，人员减少为三分之一，产品质量也有保证。
（1）将工件吊到工作台上，工件以Φ85mm外圆柱面粗定位；
（2）人工将工件向前推靠到模板上，使内孔Φ227mm与定位销配合，大平面粗定位；
（3）两端钻模板及两弹性顶尖快进，两弹性顶尖先顶到两倒角处后，大平面定位；
（4）钻模板继续向前定Φ63.6±0.05mm及Φ82.5±0. 075 mm，并夹紧两法兰端面；
（5）反面夹紧大平面；
（6）三个钻削头快进→工进→快退，停各自的钻削头；
（7）先松开大平面来紧装置，再松开两法兰端面，停机，循环完成。
机床三面都可单独处于调整状态，也可自动循环。机床有冷却系统，导轨采用自润滑。工件和刀具采用冷却循环系统、铁屑采用强力冷却冲洗。
一、电气硬件
根据机床加工要求，设有电动机：
（1）M1润滑电动机，～380V，40W,0.17A；
（2）M2滑一台液压泵电动机，Y112M -4-B34kW,8.77A；
（3）M3定位夹紧液压泵电动机，YlOOL1-4－B3,2.2kW,5.03A
（4）M4冷却泵电动机，JCB-45，150W，0.47A
（5）M5冷却泵电动机，JCR-45，150W,0.47A
（6）M6左动力头电动机，Y132M2-6-B5，5.5kW,12.6A；
（7）M7右动力头电动机，Y132M2-6-B5，5.5kW,12.6A；
（8）M8后动力头电动机，Y100M-6-B5,
根据液压动作要求，设有19个电磁铁、10个信号灯、15个行程开关、4个压力继电器及11个左右按钮，因此，该组合机床的电液控制显得很重要。液压传动易获得较大的力和转矩，运动传递平稳，控制方便，易实现自动化，尤其在和电气控制系统配合使用时易于实现复杂的自动工作循环。组合机床是典型的顺序控制。我们采用欧姆龙CPMlA型PLC来控制。
主电路图（较复杂，略）中，所有电动机均有断路器保护，交流接触器控制；机床、照明、控制电源、PLC电源、PLC直流负载电源PLC交流负载电源均设有变压器，可以防止相互干扰。变压器一、二次侧各设有自动开关保护。
控制电路设有联锁保护，操作者不插人钥匙按钮SB4，或打开电气柜前后门（门上装有两只门开关SAO）或按压急停按钮SBO，均将使电源总断路器QFO的脱扣线圈得电而跳闸，保护人身及设备安全。另外，机床的润滑和冷却到位，才能起动液压系统。
二、PLC控制原理
工作粗定位后按工作循环按钮，左、右夹紧缸带动滑台快进，接近工件后停止，后端面定位缸向前靠定工件大平面，到位行程开关及庄力继电器发出左、右夹紧缸慢靠信号。慢靠到位后，终点行程开关及压力继电器发出信号，后端面夹紧缸夹紧。夹紧后，压力继电器得电发信号，左、右、后工作滑台同时快进、工进、快退，并压合各自的原位行程开关。至此，完成一个工作循环。
共需48个输人点，34个输出点（I／Q分配表略）。选用一个40点CPMlA型CPU单元，带三个扩展，即一个CPMlA-40CDR-A-V1,带三个CPM1A-20EDR1。为避免PIC输出点被烧坏，在输出口与控制元件之间的一组COM之间加装低压断路器。下面仅对比较重要的几段梯形图控制原理作一分析。
（1）联锁与解锁（IL ILC）。在循环操作方式下，输入点00004、00005、00006、0007必须有一点闭合，而且必须是两台液压泵均已起动。解决这一问题的办法是将这两个接触器的常开辅助触点作为输人点弓PLC输人口00000（即00000是闭合的），也就是说CNT007必须是闭合的；所有的运动滑台还必须均在原位，即20000～20005全部闭合。只有在此时按压循环按钮00008才会闭合，也只有在上述条件全部满足时，才会发出循环信号即20006有输出，这是循环的条件。
（2）自动润滑泵的控制梯形图。机床导轨必须要有润滑，否则导轨磨损，夹轨发热。导轨还有一定密封性，因此润滑油流必须要有一定的压力。为此，润滑管路上装有压力继电器，接在00311输人点上，还要保证必须时刻有足够的润滑油油量。在油面上设油面开关SQ15，接在00001输人点上，控制梯形图见图1。 控制原理是：当机床停电重新开动时，不管是调整还是循环，只要润滑系统油压不够，00314输人点不闭合，在通电瞬间，即一个扫描周期内，由于特殊辅助继电器25315闭合一次，计数器CNT007就被清零。在有润滑油的情况下，00001“ON”, TIM008“ON”, CNT007 “0N”。此时，输出继电器01402“ON”，，交流接触器K1线圈得电吸合，润滑泵电动机M1得电运转。3s后，TIM008的常闭点变为“OFF”K1因此失电，M1停止转动。当M1转动时，由于油压升高，油压压力继电器常开接点，闭合，00311由“OFF”变为“ON”，计数器CNT007计数次。油压下降时，又重复上面的过程。当CNT007计数6次时，CNT007有输出，01402变成“OFF”，Ml不再转动，直到下次机床再初次得电时为止。润滑泵每次运行3s，共运行7次，完全可以保证机床导轨连续工作4h以上，润滑良好。
（3）原位程序设计。这是一个设计经验问题，必须对液压缸的运动过程很了解。由于三面多轴钻各种液压缸有七只之多，如不对原位的程序设计进行巧妙处理，调试、运行，就有可能发生偶有不顺利的情况。因为由于种种原因，比如电磁阀的关闭、压力继电器的抖动等，会造成液压缸回原位时不一定每次都政压着原位行禅胜府时魂回过琳但又不能让它撞缸，故以此来定原位。因此，凡在调整状态下，原位指示均由原位行程开关的闭合使原位信号灯亮（程序见图2）。 在循环状态下，设计成另一种软件原位信号，如图2的左夹紧原位信号。当左夹紧缸回到原位，不管有无超原位，只有压合了原位行程开关00009“ON”，20000有输出，并自锁；只有当左夹紧缸前进，01106变成“OFF”，20000才由“ON ”变成“OFF”，无输出；指示左夹紧缸不在原位。
这种设计，一方面能在调整状态下（不受IC、ICL联锁）通过观察01006信号灯是否亮，来方便地确定原位行程开关安装位置是否合适；另一方面，又能保证在循环状态下不会由于个别行程开关被压合后，油缸行程冲过头，确保循环良好。
三、电器元件的选用
（1）低压断路器、交流接触器、变压器等主要外购电器元件一律选用进口产品或符合IEC标准的国产品。
（2）工作选择开关选用万能转换开关，调整按钮一律选用选择钮。这样，操作面板上大大减少了开孔个数，使操作简单明了。
（3）根据I/0分配图及其线路上的交接点，在计数接线座时，选取适当的“联接型”座子，以利施工、维护。
四、注意事项
（l）由于三面几同时多轴钻孔加工钢铸件，产生热量较大，需要强力冷却，因此造成各限位的接近开关使用环境较恶劣，接近开关成了电器元件中的易损件，需重点维护。
（2）该机床有两套液压系统，减少了液压缸之间压力的干扰，但调节液压压力及流量时，应很好地与电气系统协调，充分发挥机电一体化的优势。
五、使用效果
没有三面多轴钻组合机床之前，全顺卡车后桥壳总成及11B型后桥壳总成均是分别由三台以上机床，由三人以上依次完成三面多孔的加工，多次装夹，多次加工完成，质量难以保证。有了该机床后，生产效率提高将近10倍，人员减少为三分之一，产品质量也有保证。
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