西门子S120连接电缆6SL3060-4AP00-0AA0

C7632液压半自动多刀车床是机械行业拥有量较多的一种半自动机床。它采用二极管矩阵顺控装置及继电器逻辑控制系统，液压驱动上下刀架作纵横两个方向的运动，装有液压卡盘。其加工自动化程度及生产效率较高，适用于较大批量工件的车削加工。但由于该机床系统采用的是分立元件，易出故障，且维修比较麻烦，影响了机床性能的正常发挥。

我们根据该机床的问题，采用可编程序控制器改造其控制系统，克服了上述缺点，使机床工作可靠、维修方便，大大提高了机床的工作效率，取得了较好的经济效益。

1.PLC的选型

(1)控制对象的输入、输出点数输入点即为机床的控制按钮、工作选择开关、行程开关、接近开关等。输出点是控制电动机的接触器、控制液压动作的电磁阀及指示灯等。

考虑到节省改造费用，应尽量压缩输入、输出点数。在某些场合，输入点可以一点两用。如某行程开关只在自动循环时有用，而某按钮只在手动调时用，当输入点不够时，则可将上述两个输入信号共用一个PLC输入点，利用PLC的转移标号指令，不会使两个信号混淆。同样，为节省输出点，也可将与自动控制无关的输出点，如电动机的起动、停止，仍用强电回路控制。

(2)控制对象的输入、输出类型一般的机械加工设备，采用开关量控制，选用直流输入，继电输出型的PLC。输入还有交流型和TTL电平型，而输出则有晶闸管型及直流晶体管型，可适应不同的需要。另外还有各种特殊类型的模块，如A/D、D/A模块，外部可调计时/计数器模块，高速计数器模块等。

2.PLC程序的编制步骤

(1)编制开关表即将机床的各输入输出元件分配到PLC输入输出点上，即分配地址。以C7532车床的部分开关表为例，见附表。

(2)按照加工工艺要求，编制动作流程图或开关动作表以C7632车床的下刀架的一种加工流程为例，动作流程图如图1所示。

(3)拟订程序框图程序框图可参照计算机程序框图的编制方法。以C7632车床的程序框为例，如图2。

(4)编制梯形图程序根据程序框图，开关表及动作表即可直接在编程器键盘上键人程序。编制程序可分段进行，先编制自动循环程序段、手动调整程序段、初始化程序段，后分段模拟运行调试后串联起来。运用转移、标号指令，可将复杂的程序分解成功能程序段，有利于程序编制及调试。以半自动车床自动循环与手动调整程序为例，若开关1127为手动/自选择开关，可按如下方法编制程序（见图3）：

当开关1127接通时，程序按下列顺序扫描执行：1、3、…、20、40，再返回到开头，执行手动调整程序；反之，开关1127断开，程序扫描顺序为2、21、…、40，再返回至开头，执行自动循环程序。

其自动循环工作段的程序，可采本控制器编程语言中特地为顺序控制设计的步进器功能编制。

梯形图编制完成，并通过模拟器模拟运行后，通过打印机打印梯形图文本。当PLC安装在现场设备上后，可通过编程器与其联机，采用“故障检测”方式逐点检查现场设备的输入、输出元件是否连接正确，工作是否正常。在联机状态下，运行梯形图程序，并对运行结果进行监测、修改，直至程序运行完全符合要求，即可使PLC控制设备正常工作。

3.结语

采用PIC改造C7632车床后，车床的电气故障减少90％以上，工作效率大大提高。由于PLC的控制功能强，使机床的自动化程度提高，又因为程序编制时增加了各种保护功能，使机床不会因误操作而造成损坏。

整个改造过程历时不到一周，停机时间只有两天，费用不到3000元。因此我们认为，采用PLC改造C7632车床及类似的机床，是完全可行且易见成效的技改捷径

1、前悬合装设备的承载C/V与发动机下降段不对位改造方案
其中，从日本本田技研引进了前悬合装设备，存在许多技术的问题。前悬合装设备是用于装配发动机总承，而承载C/V是前悬合装设备的一部分，是从发动机输送链把发动机送到合装设备上。由于发动机输送链是从12万设备的基础上改造成适合生产24万的设备。发动机输送链下降段与新引进的合装设备不对位，造成操作者卸发动机困难，增加了作业工时。前悬合装台车在安装FIT车发动机不能使用自动拧紧螺栓装置，要人工打螺栓，增加作业工时。该设备是日本本田技研设计和制造，是按照日本本田狭山工场的现场作业环境和生产车型进行设计和制造，然而广州本田的设备是从12万改造成24万的设备，存在许多客观的原因，造成前悬设备与发动机输送链配合出现技术问题，还有广州本田生产的车型与日本本田生产的车型不同，造成设备的缺陷。

现场工艺信息反馈，广州本田现有车型ACCORD和ODYSSEY、FIT具体相差距离（如表一所示）。如果改造发动机输送链下降段，改造的工程大，花费金钱和时间，而且很难实现不同车型的定位。所以决定改造前悬合装设备的承载C/V。根据测量的结果，要在前悬合装设备的承载C/V增加一个定位装置（如图一所示），同时对承载C/V进行改造，增加一个三档选择开关，修改PLC控制程序（如图二所示），经过改造后，基本解决不对位的问题。

自动打紧装置是前悬合装设备的一部分，由左右各三支风板组成，用于装配发动机时，同时将螺栓打紧，把发动机固定在车体。自动打紧装置和普通的风板工作原理一样，力矩和给予的气压成正比关系，气压越大，力矩是越大。引进这台前悬合装设备时，还没有FIT车的生产，发现FIT车不能使用自动打紧螺栓的功能。要人工打螺栓，增加了作业工时。现在ACCORD是使用左右的前、后四支风板，ODYSSEY是使用左右六支风板。决定完善前悬合装设备的功能，修改PLC控制程序（如图四所示），增加FIT车自动打紧螺栓的功能。
虽然能够实现FIT车自动打紧螺栓功能，但是，要求的预紧力矩（70—80Nm）超过了要求的上限。汽车的质量要求是非常高，因为涉及到人的安全，所以对力矩的要求非常严格。因为ACCORD和ODYSSEY车的预紧力矩（80—90Nm）是一样，所以自动打紧装置只用了一个AR系列的手动调压阀，但FIT车要求的力矩要大，在转换车型生产的时候，要调节压力，减少压力。操作上，增加了操作者的工时。所以，运用PLC控制和气动原理，增加自动调压系统（如图三所示）。

                                 
主要的工作原理：把原来SMC的AR系列的手动调压阀改成SMC的VEX1气控调压阀（如图三的②），改变了原来的控制方式，用气动调压。为了实现供给VEX1气控调压阀的气压可变，在每路上各增加四个AR系列的调压阀（如图三的①），实现ACCORD、ODYSSEY和FIT 以及将来的新车型所需的气压。为了能够实现全自动控制气压，增加了四个两位五通的电控阀和“或”阀（如图三的③），通过PLC控制，增加PLC程序（如图五所示），实现了不同车型，自动拧紧装置输出的力矩就不同

一、机床的工作方式简介

该专用组合铣床有平铣和端铣两个动力头，分别由一台4kW的电动机作传动，并水平或垂直安装在同一个滑台上。滑台由一台2．2kW的电动机通过两个电磁离合器来传动，一个作快速传动用，另一个作铣削时的工作进给(慢速)用。其电气控制采用继电一接触器控制线路。操作面板上有润滑油泵开按钮、连动或点动按钮、快进按钮、快退按钮、两个动力头的开／停按钮，以及急停按钮。

二、继电一接触器控制原理图分析

该专用组合铣床继电一接触器控制线路如图1所示。其中，图1a是主电路，图1b是润滑油泵和滑台的控制线路，图1c是两个铣削刀盘的传动控制线路。cBl是主电源开关；C282是滑台电机电源开关及过载保护，KMl、KM2是滑台电机正／反转控制；C283是油泵电机电源开关及过载保护，KM3是油泵电机控制；cB4、cB5是刀盘电机电源开关及过载保护，KM4、KM5是刀盘电机控制。

刀盘的传动控制就是电机起动和停止控制。滑台的运行方式分连动和点动，连动又分快进、快退、工进三种状态，点动只有快进、快退两种状态。状态的改变由限位开关1sT～3sT控制。相关电气元件的动作过程如下(线路见图置，按住前进按钮SB2，则滑台快进接触器KMl吸合，电机M1得电正转，同时离合器线圈Ycl得电，通过丝杆传动滑台快速前进。松开前进按钮SB2，KMl释放，电机停转。后退与之类似，按住后退按钮SB3，滑台快退接触器KM2吸合，电机M1得电反转，同时离合器线圈Yc2得电，通过丝杆传动滑台快速后退。松开后退按钮SB2，接触器KMl释放，电机停转。滑台工作在点动方式，进给接触器KA不起作用。

前进到位或后退到位时，由于限位开关2sT一2或3sT断开，接触器KMl或KNl2释放，滑台停止移动。

2．连动方式

当SA的触点[318-321]和[328-329]闭合时，滑台工作在连动方式。同样，如果滑台在中间位置，按后退按钮SB3，滑台快退接触器KM2吸合，其辅助触点同时闭合，保持接触器KM2在吸合状态，电机M1得则电反转。同时离合器线圈Yc2得电，通过丝杆传动滑台快速后退，直至后退到位，限位开关3sT断开，滑台停止。

按前进按钮SB2，则滑台快进接触器KMl吸合，其辅助触点闭合，保持接触器KMl在吸合状态。电机M1得电正转，离合器线圈YCl也得电，通过丝杆传动滑台快速前进。当滑台前进到令限位开关1sT断开时，滑台转入慢速工进状态，继续向前移动，直到令限位开关2sT一2断开，滑台停止。由于惯性的作用，滑台使限位开关2sT一1闭合，接触器KM2吸合，其辅助同时触点闭合，保持接触器KM2在吸合状态。电机M1得则电反转。

在滑台前进或后退过程中不管是快速还是慢速，只要转动连动／点动方式按钮sA，接触器KMl／KM2就释放，电机停转。在图1b线路中，接触器线圈KMl／KM2前面的接触器辅助触点KM2[319-320]／KMl[326-327]用于互锁保护，防止两个接触器同时吸合，造成电源短路。

3．存在问题

从控制原理图1b中可以看出，当滑台在工进过程中，遇到停电或其他原因使滑台停止后，如需再次让滑台前进，滑台只能快速移动而不能回到原先的工进状态。稍不注意，很容易损坏刀头或刀盘。

三、PLC控制电路的设计

1．列出输入和输出PLC的I／O点数。确定PLC型号

根据继电一接触器控制线路的原理图及上面的分析，得到应该接入PLc的输入点I有：连动／点动方式按钮SA，油泵开按钮sBl，前进按钮SB2，后退按钮SB3，限位开关1sT～3sT，两个刀盘的开SB5、SB6，停sB7，电机保护及急停按钮SB4，共12个点。应该输出的PLc的O点有：滑台进退接触器KMl、KM2，油泵接触器KM3，两个刀盘接触器KM4、KM5，离合器线圈YCl、YC2，及运行指示灯HL，共8个点。

根据以上要求及性价比，本案例选用三菱FXlN一24MR可编程控制器，其中输入有14个点，输出有10个点。

2．按输入／输出点画出PLC控制原理图

主线路沿用图1a，用PLc控制专用组合铣的电气原理图如图2所示。考虑到PLc输出继电器的容量，每一点都增加了一个中间继电器，并在每个线圈上并接了续流二极管(图2中未画出)。

各输入输出点的分配情况见表1。 运行指示灯HL作工作状态指示，正在工作时HL为亮灭间隔1比1；停止工作时HL的亮灭为间隔4比1；待机状态时HL的亮灭间隔为1比4。

三、应用程序设计

1．梯形图编制

控制程序梯形图编制的有两种方法，一种是按照现成的继电一接触器控制线路演变而成；另一种是根据控制过程的功能要求，按照程序设计惯例，采用模块化、结构化方法设计。 本例节省了限位开关2sT-1的常开触点，而用软接点x7来代替该输入点；另外，还要用软件来消除原线路存在的缺点。前者由于使用了同一个软接点，没有了原机械限位开关常闭和常开点动作时的时间间隔，因此在程序中加入一个辅助接点M101，并在前进停止后到开始后退再加一定时器T1延时(5s)。后者则要求每次系统上电或滑台在中间位置停止移动后，在连动方式下再次移动滑台时，只能使滑台退到位方能前进。

控制线路的PLc梯形图采用模块化、结构化方法设计的梯形图，因篇幅关系，此处不再列出。

2．程序的录入

软件可用SWOPC一FXGP／wIN-c V3．30或以上版本编写。软件安装完成后在"开始"／"程序"／'MELSEC一F FX ApplicationS'中点"FXGP／WIN-c"，在桌面弹出的窗口中点击"新文件"按钮，出现如图3a所示的窗口；选"FXlN"，再点"确认"。接着便可在如图3b所示窗口中将程序逐行录入，完毕后点"转换"按钮，*后保存。

五、安装与调试

表2列出了图1a和图2中所有材料的清单。控制柜设计本着美观、合理、易于散热、方便走线为原则。操作箱及柜内各部件的布置参见图5。

导线的选择：除主电路图1a中L1、L2、L3所用6mm2外，其余用用2．5mm2BVR的塑料软铜线。图2中均用1mmZBVR的塑料软铜线。

程序调试安装完毕检查接线正确后方可进入调试阶段。先用一段导线将图2a中的X2与COM短接。除空气开关CB2～CB5断开外，其余按序号从．小到大逐一合上。检查无异常后，将编好的程序用电脑下载到PLc中，界面见图5。在"写出"时，PLc应停止运行，程序必须在R AM或EEPROM内存保护关断的情况下写出，再进行校验。

下载完毕后，将PLc上的RLJN／STOP开关打到"RuN"位置，测试各按钮及接触器的动作是否符合设计要求。同时可用电脑进行监控程序运行状况，出现动作不合要求时检查或更改程序，甚至是接线，直到符合设计要求为止。*后拆掉短接导线，合上C282～CB5进行试运行