0 引言 組合機(jī)床是針對某些特定工件,按特定工序進(jìn)行批量加工的專用設(shè)備。隨著PLC的廣泛應(yīng)用和機(jī)床電控技術(shù)的不斷發(fā)展,利用PLC實現(xiàn)對組合機(jī)床的自動控制,無疑是今后的發(fā)展方向,而針對這種控制的PLC程序設(shè)計也顯得尤為重要。這種控制屬于順序邏輯控制,有多種編程方法與語言可供選擇,編程中也有一些技巧與規(guī)律可循。下面較為詳細(xì)的介紹一組合機(jī)床自動控制的PLC程序設(shè)計實例。 1 實例工作過程及程序設(shè)計思路 本文給出的實例是一臺立臥三面鏜床,有右頭、左頭及上頭三個工作頭,有自動循環(huán)（三頭同時加工）和單頭調(diào)整四種不同工況。三頭同時加工時,一個自動工作循環(huán)過程如圖1所示。其特點是多頭同時加工和多工步,體現(xiàn)在控制要求上是:工步之間轉(zhuǎn)換條件較復(fù)雜,存在并行同步問題,記憶、連鎖等問題也較多。鑒于此,應(yīng)采用順序功能流程圖的程序設(shè)計方法:首先根據(jù)對工作過程的分析對各步、轉(zhuǎn)換條件及路徑進(jìn)行全面定義,確定各步的動作,然后按照控制要求,運用指令對各步和轉(zhuǎn)換進(jìn)行編程。 第一步的定義可由順序功能流程圖描述,圖2所示為本例主功能流程圖。它從功能入手,以功能為主線,將生產(chǎn)過程分解為若干個獨立的連續(xù)階段（步） 。 分解的各步可以是一個實際的順序步,例如步1,對應(yīng)的動作是起動主泵電機(jī),也可以是生產(chǎn)過程的一個階段,例如步2為自動工作過程,其功能流程圖見圖3。 從這兩個功能流程圖可以看到,它將各步的操作、轉(zhuǎn)換條件以及步的推進(jìn)過程簡單明了地顯示出來了,并體現(xiàn)出了具有單序列、選擇序列、并行序列幾種基本結(jié)構(gòu)。例如步25至步27是單序列,實現(xiàn)了多工序的順序工作;步12、步13、步14及步15構(gòu)成了四分支選擇序列結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)三頭同時加工、右頭調(diào)整、上頭調(diào)整、左頭調(diào)整四種工況的選擇;而步28至步30、步31至步34、步35至步38則形成了三個并行的分支,實現(xiàn)的是三頭同時加工過程;步21、步22與步23、步24間也是并行關(guān)系,實現(xiàn)了工件上位降中位與主軸定位兩個工序并行工作。該兩個并行的過程間有同步問題,即步21 （工件上位降中位）與步23 （主軸定位）同時開始,但不同時結(jié)束,需要用并行序列的合并來同步（等待兩個動作均結(jié)束） ,使之同時轉(zhuǎn)入步25。三頭同時加工時也有此問題。在順序功能流程圖的描述中,注意要說明各步間的轉(zhuǎn)換條件、各步對應(yīng)的命令與動作及相應(yīng)運行狀態(tài)。 2 程序?qū)崿F(xiàn)方法 接下來的第二步則需要用某種編程語言的指令對上述功能流程圖進(jìn)行編程,以實現(xiàn)其中的功能和操作。 目前已有提供直接功能流程圖編程的PLC,但對于不具有該編程語言的PLC,可采用仿功能流程圖編程的方法,這里所說的是采用梯形圖、指令表等最常見的編程語言實現(xiàn)編程的方法。根據(jù)功能流程圖的描述,可將該復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分解為單序列、選擇序列、并行序列幾種基本環(huán)節(jié),找出這些基本環(huán)節(jié)各自的規(guī)律、編程規(guī)則,化整為零分塊編程。這樣程序為結(jié)構(gòu)化模塊形式,編程的思路更清楚,程序設(shè)計更為規(guī)范。各種基本環(huán)節(jié)的程序?qū)崿F(xiàn)可采用通用邏輯指令、置位與復(fù)位指令或移位寄存器,這幾種實現(xiàn)方法有一個共性就是要考慮如何激活一步、保持該步、又如何停止一步,如果用步進(jìn)指令來實現(xiàn),這些問題就無需考慮,程序也簡潔的多。下面給出運用步進(jìn)指令實現(xiàn)的對圖2、圖3的編程,并就關(guān)鍵問題進(jìn)行分析。 圖4為主功能流程圖的梯形圖,圖5為自動工作功能流程圖的梯形圖（只給出了一部分） 。先看步25到步27的單序列,其各步的控制規(guī)律為:若某步為活動時,則當(dāng)它與下步間的轉(zhuǎn)換條件一旦成立,該步即變?yōu)榉腔顒硬?而下一步成為活動步。當(dāng)步為活動時,相應(yīng)的動作和命令才執(zhí)行,非活動步相應(yīng)的動作和命令不被執(zhí)行。這樣步25是活動步時,會發(fā)右頭快進(jìn)指令（使Y442得電） ,直到快進(jìn)到位（行程開關(guān)SQ4受壓,轉(zhuǎn)換條件X412滿足） ,步25成為非活動步,右頭停止快進(jìn)（使Y442失電） ,步26成為活動步,工件開始從中位降下位（使Y447、Y552得電） ⋯⋯。選擇序列各步的控制規(guī)律為:分支時,若一個前級步是活動的,則當(dāng)它與多個選擇后續(xù)步之間的哪個轉(zhuǎn)換條件滿足,哪個后續(xù)步就成為活動步,而前級步成為非活動步。合并時,若多個選擇前級步之一是活動的,當(dāng)該活動步與一個后續(xù)步之間的轉(zhuǎn)換條件滿足,則后續(xù)步就成為活動步,前級步成為非活動步。實例中步11為活動步時,四個分支的轉(zhuǎn)換條件哪個成立則哪個分支步就會成為活動步。如果按動自動加工起動按鈕,使轉(zhuǎn)換條件X403滿足,則會進(jìn)入步12,開始自動加工過程,直到轉(zhuǎn)換條件X424滿足,分支合并循環(huán)到初始步,開始一個新的輪回。按照控制要求,整個加工過程中主泵電機(jī)需要一直處于運轉(zhuǎn)狀態(tài),所以在步11中使用了置位Y430指令,而在步11成為非活動步后, Y430并不失電。并行序列各步的控制規(guī)律為:分支時,若一個前級步是活動的,則當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足,則多個并行的后續(xù)步同時成為活動步,而前級步成為非活動步。合并時,若多個并行的前級步均是活動的,當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足,則一個后續(xù)步成為活動步,多個并行的前級步同步成為非活動的。實例中步20為活動步時,執(zhí)行裝件指令,裝件完畢,轉(zhuǎn)換條件X425滿足,步21、步23同時成為活動步,即停止裝件,開始工件上位降中位和主軸定位動作。由于這兩個動作不同時結(jié)束,因此插入了兩個沒有動作和命令的空步——步22、步24 （梯形圖中相應(yīng)的步進(jìn)接點沒有連接輸出繼電器） ,用于分別停止兩個前級步,結(jié)束相應(yīng)的動作,并等待兩個動作均停止的時刻,一旦時刻來到（條件X410·X427滿足） ,兩并行步合并轉(zhuǎn)換到步25。三頭同時加工時,也有類似的同步問題,在此不再贅述。 3 結(jié)束語 通過本PLC程序設(shè)計實例可以看出,采用順序功能流程圖的程序設(shè)計方法有以下優(yōu)點:a. 功能流程圖與生產(chǎn)過程結(jié)合緊密,設(shè)計思路明確,系統(tǒng)操作含義清晰,有利于工藝和自控技術(shù)、設(shè)計人員的思想溝通;b. 功能流程圖可以向設(shè)計者提供規(guī)律的控制問題描述方法,就易于得到相應(yīng)的編程方式,易于設(shè)計出任意復(fù)雜的控制程序,并使編程更趨于規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。