三菱PLC在龙门刨床上的应用

一、龙门刨床的结构

如下图所示，龙门刨床主要由床身、工作台、立柱、横梁、左右侧及垂直刀架组成。龙门刨床因有横梁和立柱组成龙门框架式结构二命名。床身是一个箱型体，其上有V形和U形导轨。工作台或称刨台，下面有齿条与传动机构齿轮相啮合，可做往复运动。横梁平时加工时严禁动作，只有在更换工件时才能动，以调整刀架的高度。左右垂直刀架可沿横梁导轨在水平方向或沿滑板导轨在垂直方向做快速移动或工作进给。左右侧刀架及进给箱可沿立柱导轨上下快速移动或自动进给。

二、龙门刨床的加工工艺

龙门刨床多用于加工大平面(尤其是长而窄的平面)，也用来加工沟槽或同时加工多个中小零件的平面。其加工工艺特点是，被加工的零件固定在工作台上，工件连同工作台频繁的进行往复运动。工件的切削加工仅在工作进程内进行，而返回进程内做空运转。刀架的进给运动是在工作台返回进程到工作进程的换向期间内进行。故龙门刨床的主运动是工件连同工作台的往复运动，辅助运动是刀架的进给、抬刀、落刀和快速移动，横梁加紧放松和升降，以及工作台的点进、点退，润滑泵的动作等。

三、龙门刨床PLC控制系统

龙门刨床控制部分以PLC作为主控制器，它是整个系统的核心部件，，控制按钮和转换开关的信号先传给PLC的输入端，经PLC的内部程序运算通过输出点来控制交流伺服完成主拖动，同时控制各交流电机的接触器完成辅助拖动。

1、主拖动控制

龙门刨床工作台主要控制方式分为点动和自动两种，点动包括点进和点退，目的是调整工作台到达合适的位置，以便加工。

PLC输入点分配表                   PLC输出点分配表

X0

SB1

工作台前进按钮

X1

SB2

工作台后退按钮

X2

SB3

工作台点进按钮

X3

SB4

工作台点退按钮

X4

SB5

工作台停止按钮

X13

SQ6

前返后减速

X14

SQ7

前返后换向

X15

SQ8

工作台限位

X16

SQ9

后返前减速

X17

SQ10

后返前换向

Y0

工作台运行（自动）

Y1

工作台使能

Y2

工作台前进减速

Y3

工作台后退减速

Y4

工作台点进（自动前进方向）

Y5

工作台点退（自动后退方向）

Y6

工作台前进换向

Y7

工作台后退换向

在工作台点动之前，要求油泵压力正常启动X21及交流伺服准备好Y20，横梁不动作M80，急停正常M90。在满足以上条件下，M45得电。此时按下工作台点进按钮SB3，PLC的X4输入，Y4输出给交流伺服驱动，工作台点进，到达合适位置时，松开SBI，工作台停止运行。工作台点退过程类似。

工作台自动往返运动是龙门刨床的主运动，是由装在床身的六个行程开关来控制实现工件加工。按下工作台前进按钮SB1，PLC的X0输入，通过下图程序处理，PLC中Y0、Y4输出给交流伺服使其运行在模拟给定状态，此时，交流伺服电机的转速由电位器RP1给定，同时带动工作台作正向运动，当工作上的前返后行程制子感应到SQ6开关时（如图3），断开PLC的X13的输入(感应开关为常闭型)，通过PLC程序处理输出Y6断开，同时Y2输出接通给交流伺服驱动，伺服驱动切换到减速状态（数字给定），速度的大小为之前模拟给定的一个比值，这样就可以根据运行速度的不同改变减速速度的大小。当行程制子感应到SQ9时，断开PLC的输入信号X16同时输出信号的Y7断开Y3接通，交流伺服再次切换到模拟量模式，工作台开始换向，换向时减速度则采用时间控制，时间不但满足进刀的时间，还可以保证让工作台压不到限位开关。此时交流伺服电机的转速由电位器RP2控制，控制工作台作反向运动，工作台就一直如此反复做来回运动，当需要停止时按下停止按钮SB5,断开输入口X4，PLC切断所以工作台的输出信号，工作台停止运行。

2、横梁控制

在横梁动作期间工作台不可以动作，横梁的移动是点动方式，在横梁上升（下降）时，按照横梁放松---横梁上升（下降）---横梁夹紧的顺序动作。

横梁上升时，按下横梁上升按钮SB6，X5通，Y16闭合，横梁放松电机旋转，使横梁放松，SQ2闭合，Y14、Y22闭合，指示灯亮，上升电机得电，横梁开始上升。松开SB6，上升电机断电，夹紧电机得电，，当过电流继电器FA检测到电流已达到夹紧所需的电流后，其常闭出点断开，横梁夹紧及横梁上升电机均断电，横梁上升完毕。横梁下降过程类似。

PLC输入点分配表                   PLC输出点分配表

X5

SB6

横梁上升按钮

X6

SB7

横梁下降按钮

X7

SQ2

横梁放松检测

X10

FA

横梁夹紧电流检测

X11

SQ3

横梁上升限位

X12

SQ4

横梁下降限位

Y14

横梁上升

Y15

横梁下降

Y16

横梁放松

Y17

横梁夹紧

Y22

横梁放松指示灯

  3、垂直、侧刀架控制

由龙门刨床结构示意图可知，龙门刨床主要用垂直刀架及左右侧刀架来加工工件。刀架的控制电路用于实现刀架的手动、自动移动和快速移动。下面以左侧刀架为例阐述其控制方式。

    右侧刀架快速进刀时，在主回路通电且辅助设备正常的情况下，按下SB10（SB11），M38（M39）得电，Y36（Y37）得电，右侧刀架开始向上（向下）进刀，进刀到合适位置，松开     SB10（SB11），进刀结束。其它刀架的控制与右侧刀架类似。

  PLC输入点分配表                   PLC输出点分配表

X52

SQ9

右侧下限位

X53

SB10

右侧向上按钮

X54

SB11

右侧向下按钮

Y35

右侧速度使能

Y36

右侧向上

Y37

右侧向下

四、总结

三菱PLC体积小，低耗能，工作可靠，编程灵活、方便，基于这些优点其能准确无误地控制龙门刨床的各种动作，且系统线路极少，电气原理图简单明了，维护方便。用三菱PLC控制的龙门刨床已广泛应用于机械制造业，并获得一致好评。