摘 要：以（yǐ）普通連杆頸銑床為研究對象，通過對機床主要結（jié）構和運動形式的探究以及對機床工作過程和控（kòng）製要求（qiú）的分析，采用PLC控製係統的設（shè）計方法，選擇（zé）合適的PLC與變頻器，進行係統軟硬件設計，列出了PLC的I/O地址分配表，繪製了電氣接線圖和自動（dòng）工作流程圖（tú），編寫了PLC控製程序的梯形圖並（bìng）調試，再結合液壓傳動係統（tǒng），完成了整個電氣控製係統設（shè）計。采用PLC控製係統，使機床的性能和穩定性得到很大的提（tí）升，也便於維護和技術升級。
 
      關鍵詞：PLC；變頻調速；控製係統（tǒng）；液壓傳動

     銑床是用銑刀（dāo）對（duì）工件進行銑削加工的機床，多用來銑（xǐ）削各種平麵、溝槽、輪齒、螺紋、花鍵軸（zhóu）以及比較複雜的型麵，在機械製造和維修工廠廣泛應用。XL-4型曲軸連杆頸（jǐng）銑床廣泛適用於汽車、拖拉機和內（nèi）燃機曲軸的連杆（gǎn）的粗加工。主要（yào）用於加工曲（qǔ）軸的連（lián）杆頸（jǐng）外圓（yuán）、台階（jiē）及R弧和扇麵。隨著科學技術的進（jìn）步和（hé）機械（xiè）生產現代化要求的不斷提高，人們對普通銑床的認識進一（yī）步深（shēn）化，電氣控（kòng）製係統也（yě）逐步趨於完善，各（gè）種新（xīn）技術、新工藝逐步應用於機械製造生產中。
 
      XL4連杆頸（jǐng）曲軸（zhóu）銑床采用2組刀盤同時對曲軸的同相位的2個軸頸成（chéng）型加工。刀盤采用可轉（zhuǎn）位硬質（zhì）合金銑刀，刀盤的尺寸按照曲軸（zhóu）的開檔設計，同時對軸（zhóu）頸平（píng）衡（héng）塊側（cè）麵、台（tái）階、R弧、軸頸外圓一次（cì）成型銑削（xuē），夾具采用偏心夾緊方式，兩個（gè）動力頭（tóu）裝在（zài）同一個滑台上，每個動力頭帶1個刀盤，一次工進到位後，滑台鎖緊，夾具（jù）旋轉一圈，完成了一個曲軸的銑削加工。
  
     采用PLC與變頻器相結合的控（kòng）製方案對原（yuán）有繼電器和（hé）接觸器控製係統進（jìn）行替代，可提（tí）高機（jī）床的性能和（hé）抗幹擾能力；便於維護和技術升級；節省資金，改造機床同購置新機床相比一般可節省60%左右的費用；性能穩定可靠，因原機床各基礎件經過長期時效，幾乎不會產（chǎn）生應力（lì）變形而影響精度。
 
     1 、機床（chuáng）的控製要求（qiú）
 
     機床要求具有手動和自動兩種操作（zuò）方式（shì）。機床的（de）液壓動力滑台通過液壓傳動（dòng）係統進行（háng）物理調速，便於（yú）頻繁地換向工作，滑台快進、工進、快退、夾具、相（xiàng）位、頂尖等均由液壓係統傳動裝置與電氣控製係統相配合。機床頭架電機的4種運行速度由（yóu）變頻器控製。
 
     1.1 手（shǒu）動操作
 
    把“狀態”按（àn）鈕鑰匙置於“手動”狀態機床即為手動操作狀（zhuàng）態（tài）。按下“滑（huá）台（tái）快進（jìn）”或“滑台工進”或“滑台快退”按鈕可單獨使滑台前（qián）進或後退（tuì）。轉動“刀盤啟動”按鈕可使刀盤（pán）電機（jī）單獨啟動。按下“頭（tóu）架低速”或“頭架高速”或“頭架反（fǎn）轉”按鈕可使頭架電機轉動，每次換速或換向前必須（xū）按下（xià）“頭架（jià）停止”按（àn）鈕。按下“回油泵啟動（dòng）”按鈕可使回油泵單獨啟動。按下“滑台潤滑（huá）”按鈕可使滑台、頭架傳動箱等（děng）用油機械部分得到潤滑。
 
     1.2 自動操作
    
     在（zài）自動狀態（tài）下，當滑台回到原位，頭架停在原位，頂尖（jiān）、相位、夾具（jù）處於鬆開或縮回狀態，且原位
燈亮時，把“狀態”按鈕鑰匙置於“自動”狀（zhuàng）態，按下“自動啟（qǐ）動”按鈕，整個機床按程序自動完（wán）成加工（gōng），而且加工完工（gōng）件後，機床會自動回到原位狀態。
   
    1.3 聯鎖（suǒ）與保護
   
     為了保證電力拖（tuō）動（dòng）控製係統中電（diàn）動機各種電器組件和（hé）控製電路能正（zhèng）常運行，消除可能出現的有（yǒu）害因素（sù），並在出（chū）現電氣故障時（shí），盡可能使故障縮（suō）小到最小範圍，以保障人身和設備安全（quán），必須設置聯鎖和保護環（huán）節。
 
     無論在手動（dòng）還是自動狀態下（xià），夾具、頂尖和相位（wèi）不夾緊和頂緊，滑台就不能前進；且頭（tóu）架不（bú）在原位和（hé）滑台不在（zài）後退位置時，夾具（jù）、相位、頂尖都不（bú）能鬆開或縮回。刀盤電機的Y-△降壓啟動不僅在電氣程序中有聯鎖保護（hù），在接觸器上也要做相應的機械互鎖。頭架的4種運行速度都在電氣程序中做必要的（de）聯鎖保護。機床還應設置電動機過熱保護和刀（dāo）盤電機短路保護。當故障指示燈亮，刀盤（pán）和（hé）頭架電機立即停止工作，滑台快速退回原位，油泵停止（zhǐ）工作。

     2 、係統（tǒng）設計
 
    設計選用（yòng）歐姆龍公司的CP1E-N40DR-A型PLC加上一個CP1W-40EDR擴展單元。變頻器選擇三菱電機的FR700係列（liè）。該變頻器的“R、S、T”接三相電（diàn）源（yuán），“U、V、W”接（jiē）被控製的三相異步電動機。“X1、X2、X3、X4”為頻率編碼輸入，分別連接到PLC的（de）102.04、102.05、102.06、102.07輸出端口。使X1、X2、X3中有某一個接通時，FWD接通，由（yóu）變頻器拖動的電（diàn）動機正轉（zhuǎn）；X4接通時（shí），REV接通（tōng），電機反轉。
 
    變頻器設置為外部控製模式，采用（yòng）多步頻率設定值的方（fāng）法，在C05～C19項中輸入目標頻率值，由X4、X3、X2、X1的四位二進製組合來（lái）確（què）定選擇C05～C19中的（de）某個值。變頻（pín）器的其他參數采用默認值。具體頻率（lǜ）輸入編碼，如表1所示。根據機床的工作流程和控製要求，繪製的工作流程圖並編（biān）寫相應的梯形圖程序，完成調試運行。工作流程如圖（tú）1所示。
   

                     圖1 工作流（liú）程圖
   
                  表1 多段頻率編碼表