1.引言：
由于可编程序控制器具有功能强，可靠性高，环境适应能力和抗干扰能力强，以及接线简单，编程灵活、方便等特点广泛应用于工业控制。目前国内许多厂家的自动控制系统及加工机床都采用PLC代替继电控制。如汽车行业的一汽、二汽，早在八十年代中后期就大力着手将继电器控制系统改造成可编程控制系统，各厂家在近几年新进的设备中大部份都是由可编程控制的。由于市场对菱木变速箱的需求量大，而工厂对菱木变速箱壳体加工的能力有限，需自制一台菱木变速箱壳体镗铣组合机床，我承担了该机床电气控制系统的设计任务。
2. 镗铣组合机床的电气控制要求
镗铣组合机床是用来加工菱木变速箱壳体端面及轴孔的专用机床。机床由中间滑台、铣削动力头、小动力头、镗削动力头几部份组成。工件的夹紧、松开由气压控制，工件夹紧在中间滑台上，由铣削动力头和小动力头分别对壳体大、小端面进行铣削加工，由镗削动力头对轴孔进行镗削加工。中间滑台及镗削动力头、小动力头的进、退由液压系统驱动，通过对铣削电机、镗削电机、液压电机及液压电磁阀的通断控制实现的工作循环如下：（1）工件安装并夹紧后，按下启动按钮，铣削电机启动，中间滑台工进，铣削大端面。（2）铣削完毕后，中间滑台由工进转快进。（3）快进到位转二次工进，同时小动力头电机启动并进给，铣削小端面。（4）铣削完毕后小动力头电机停止并退，中间滑台停止并定位。（5）镗削电机启动，镗削动力头工进对轴孔进行镗削加工。（6）镗削动力头快进。（7）镗削动力头二次工进对另一个轴孔进行加工。（8）镗削动力头定位并延时。（9）镗削电机制动。（10）镗削动力头快退到原位。（11）中间滑台快退到原位，夹具松开取出工件，等待下一个循环。
表1：I/O地址分配表
3.系统硬件设计
根据上述机床电气控制要求，输入输出均为开关量，需要PLC检测的输入信号有 ：6个按钮，8个行程开关，压力继电器及3个转换开关共计22个。PLC输出控制信号有：7个电磁阀，3个继电器，3个信号指示灯共13个。液压电机的控制及电机的点动控制不通过PLC。因此，选用日本三菱公司的F1-40MR（继电器输出，整体式）PLC为基本单元（24个输入点，16个输出点）能满足控制要求。具体的I/O地直分配见表1。PLC控制系统的外部接线图如图1。
4.系统软件设计
4.1.整体程序设计
在系统程序设计中，采用了调整、自动、步进三种控制方式，采用模块组合结构。将不同控制方式的程序分别编写，采用条件跳转指令，根据工作方式选择开关决定执行哪种控制程序。这样使得程序结构清晰，编程方便。系统控制程序的总体结构如图2所示。公共程序是系统共用程序，调整程序实现机床的点动控制。自动程序包括了自动和步进两种功能。当SA3置于调整状态时X412得电，执行调整程序，公共程序中的转换禁止M574有效，自动程序无法转换。当SA3置于自动状态时X411得电，公共程序中的转换启动M575在按下启动按钮后得电，使自动程序能顺利执行。当SA3置于步进状态时X410得电，在按下启动按钮时转换启动M575得电并瞬时断开转换禁止M574，使自动程序能实现一步转换，执行一个工作节拍，再按一次启动按钮执行下一个工作节拍，实现步进控制。
4.2.自动程序设计
该镗铣组合机床是开关量的顺序控制，用软件编程实现顺序控制是PLC最突出的特点。日本三菱F1系列PLC实现顺序控制的程序设计方法主要有四种：采用步进梯形指令（STL）编程;采用移位指令编程;采用置位/复位（S/R）指令编程;采用启、停、保电路编程。从直观易懂，设计简捷的角度出发我选择了步进梯形指令编制自动程序。顺序功能图和自动程序梯形图如图3和图4所示。
5.结束语
本文介绍了利用三菱F1系列PLC的步进梯形指令实现对镗铣组合机床的自动控制。现场的应用结果表明，PLC功能强，抗干扰性能好，工作寿命长，可靠性高，编程灵活，大大提高了设备的自动化水平。
