0 引言
组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，是组合机床的基础。组合机床具有生产率高、加工精度稳定、研制周期短，自动化程度高，劳动强度低、配置灵活、便于设计、制造和使用维护，成本低等优点，因而在生产实际中运用广泛。
可编程序控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用设计，它采用可编程的存储器，存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模拟式输入输出，控制各类机械和生产过程。将PLC应用于多工位组合机床的控制系统中，可以显著地克服传统继电器控制方式带来的控制柜体积大、改变控制方式困难、柔性差、故障率高，接触器触点易磨损、寿命短、可靠性差等缺点，提高其自动化程度和生产效率。
1 工艺要求及动作流程
六工位组合机床完成装卸、打中心孔、钻孔、倒角、扩孔以及铰孔加工。具体加工过程为：回转工作台上升在工位I拆卸和装夹零件_回转工作台回转到工位Ⅱ下降工位Ⅱ对零件进行打中心孔回转工作台上升回转到工位Ⅲ下降工位Ⅲ钻孔加工回转工作台上升回转到工位Ⅳ下降工位Ⅳ倒角加工回转工作台上升回转到工位V下降工位V扩孔加工回转工作台上升回转到工位Ⅵ下降工位Ⅵ铰孔加工，如此循环实现对不同零件、不同工位的同步加工。
控制系统共有连续全自动工作循环、单机半自动循环和手动循环三种工作方式。手动控制方式主要用于检查和维修。半自动方式也可以用于维修和单个零件的修复加工。每按一次启动按钮，回转工作台回转一个工位。控制对象为：油泵电动机、冷却泵电动机和五个刀具电动机。因为各控制对象所处地理位置比较集中，各个工位之间相隔60，且相互之间的动作存在一定的顺序关系，所以采用集中式控制系统，用一台PLC控制多台设备。
2 设计主电路控制电路
主电路主要有五个电机以及PLC模块接口和照明系统等，其中包括油泵电动机M1，用来为五个动力滑台和回转工作台提供液压力；M2-M6分别为五个加工工位动力头的驱动电机；M7为冷却泵电机，控制加工冷却液的启闭。每个电机支路上安装有热继电器，对电机起到过载保护作用；在主电路中设有熔断器FUl2起短路保护作用；在主电路和照明支路间装有变压器。通过降压为照明灯提供安全的36伏电压；PLC由外部提供110伏电压进行工作。
3 可编程控制器选型及端口设计
PLC主要完成回转工作台的抬起、回转、落下和复位，五个工作滑台的快进、工进和快退以及冷却泵电机的控制。运动部件到达一定的位置时，触发相应的行程开关SQ，系统捕捉到相应的信息反馈给PLC控制系统，PLC内部的中央处理单元运行事先输入的程序，得出一定的结果，从输出端口发出相应的控制命令，控制电机作出相应的动作，从而实现自动和半自动控制。当回转工作台触发SQ1时，系统发出抬起命令，回转工作台抬起；触发SQ2时，回转工作台回转；触发SQl8时，回转工作台下落；触发SQl9时，引起各加工工位的快进、工进和快退反应。加工动力头电机的控制同样是通过触发相应的行程开关，提供反馈信息给PLC。再由PLC处理后发出相应的控制命令来实现的。
根据设计需要系统具有36个输人接口，34个输出接口，可以选择三菱FX2N系列PLC，选型时需留有一定的端口余量，具有64个接口的N2N-60MR基本单元和32个接口的FN2N-32ER扩展单元的组合，可以满足设计需求。输入端连接液位及液压信号、控制回转台、钻、扩、铰等滑台动作的各位置信号和各设备动作的返回信号(接触器的辅助常开触点)；输出端连接控制各台电动机动作的接触器线圈和控制液压系统工作的各电磁阀线圈。为了便于生产加工和维修、调整，设置了工作方式选择开关SA。当开关置于自动位时，工件从装入夹具定位夹紧开始加工到加工完毕，工作台返回装卸工位夹具松开，全部自动进行；置于手动位时，通过按钮SA1-SA5、SB8(SB9)、SA6、分别对打中心孔动力头、钻孔动力头、倒角动力头、扩孔动力头、铰孔动力头、冷却泵等电动机和油泵电机进行点动控制；限位开关SQ1-SQ20用于检测回转工作台、各动力头滑台的位置状态，并对系统实施控制。当动力头工作到中途因停电或自动控制系统发生故障时，可点动复位。
4 六工位组合机床PLC软件设计
按下启动按钮SB3，系统启动，即从输入端口X000读入开始信息；再按下SA(对应输入端口X005)选择自动或是手动操作；再到状态继电器$600，并输出端口Y437；再到输入端口X401(回转工作台转位命令)，如此进行下去，一个操作对应着一个输入端口，并由相应的输出端口输出命令。 梯形图是一种图形语言。它沿用继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，并增加了一些继电接触控制中没有的符号，本次设计的梯形图在主控线路中布有各电机的常闭触电，可以对电机起到保护作用；程序设计中运用了步进指令，步进指令的运用可以使多工步的控制按照一定的顺序分步动作，其不仅可以简单、直观地的表不顺序操作的流程图，而且司以非常容易地设计多流程顺序控制，并减少了程序条数。
5 系统调试与运行
系统调试时将手动与自动控制操作独立开一段时间运行表明。该系统性能可靠，自动化程度高。完全能满足生产工艺的要求，不仅提高了生产效率，而且大大减轻了劳动强度，改善了工作环境。
6 结束语
可编程控制器作为新一代的工业控制装置，具有开发柔性好，接线简单，安装方便，抗干扰性强等众多优点。经过初步估算，六工位组合机床从装夹工位到完成全部工位的加工大概需要2.16min，比传统的控制方式节省了大量的时间，可以显著地提高生产效率。同时，由于PLC的高可靠性，输入／输出部分具有信号指示，这不仅可以大大减少使电气故障次数，而且还能给准确判断电器故障的发生部位，节省了检修的时间。
(审核编辑: 智汇张瑜)
