摘要：本文介紹仿形加工的原理和系統(tǒng)功能，設(shè)計了PLC的控制方案，給出軟件設(shè)計流程，并分析其實現(xiàn)方法。對類似系統(tǒng)有參考價值。 關(guān)鍵詞：PLC 仿形加工 一、加工機(jī)械原理與系統(tǒng)功能 　　在脆性材料（如石材）加工中，異型加工應(yīng)用日漸 廣泛，確定其控制方案時，采用PLC進(jìn)行設(shè)計是一種性價比較高的選擇。圖1為截面仿形柱體加工機(jī)械的示意圖。其工作過程分析如下： [align=center] 圖1 加工機(jī)械的示意圖[/align] 　　運動過程：礦車帶動工料作Z向往返運動（此時刀具固定）;刀具可作X、Y兩方向運動：X方向分片進(jìn)給將工料上部去除（當(dāng)分片距離足夠小時，由于是脆性材料，這些片實際上不存在）;-Y運動為刀具的進(jìn)刀量;Y向運動時帶動用于仿形的光電對管運動。 　　仿形原理：按所需的形狀用硬質(zhì)材料剪裁制成模板，形狀曲線朝上，當(dāng)隨刀具-Y向運動的光電對管往下碰到模板上邊緣時發(fā)出信號，刀具-Y向往下不再進(jìn)給，一分片加工結(jié)束可進(jìn)入下一分片的Y向往下進(jìn)給加工，如此循環(huán)，直至X向分片運動結(jié)束。由于刀具位置固定時，礦車帶動工料作Z向往返運動，故可加工出截面仿形的柱狀體。 　　針對上述加工要求，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計如下功能： 　�。�1）設(shè)置粗、精加工兩道工序，以實現(xiàn)較好的仿形效果。粗、精加工的轉(zhuǎn)換有手動和自動兩種方式。 　�。�2）X向的分片距離可設(shè)置和顯示。 　�。�3）Y向往下進(jìn)給量可設(shè)定和顯示。 　�。�4）整個系統(tǒng)有手動與自動兩種操作方式選擇，有電機(jī)過載和X、Y、Z向限位保護(hù)。 　　（5）刀具旋轉(zhuǎn)速度和Z向礦車速度利用電磁調(diào)速。 　　（6）加工一工料后，系統(tǒng)自動停止;另外設(shè)有急停和暫停（即從停止工位可起動繼續(xù)加工）。 二、PLC的I/O安排 　　為實現(xiàn)上述控制功能，PLC選用三菱FX2N系列，I/O點數(shù)為64點。具體安排如下： 　　輸入點：X0：加工系統(tǒng)起動;X1：手動/自動選擇開關(guān);X2：急停;X3：暫停;X4/X5：+/- Z向點動;X6/X7：+/-X向點;X10/X11：+/-Y向點動;X12/X13：+/-Z向到位開關(guān);X14/X15：+/-X向到位開關(guān);X16：+Y到位開關(guān);X17：+/-X、Y、Z六個限位保護(hù)開關(guān)（由于限位保護(hù)時，故障現(xiàn)象直觀，為節(jié)省輸入點數(shù)將六個常開并聯(lián)）;X20：粗/精加工選擇;X21：粗、精加工自動連續(xù)（即粗工結(jié)束后自動進(jìn)入精加）;X22～X25：X、Y、Z向電機(jī)過載保護(hù);刀具（如鋸片）旋轉(zhuǎn)電機(jī)過載保護(hù);X26：-Y向下降進(jìn)給量設(shè)定確認(rèn);X27：X向分片距離設(shè)定確認(rèn);X30：仿形用光電開關(guān);X31～X34：進(jìn)給量和分片距離設(shè)定值撥碼開關(guān)。X35：故障排除或暫停再起動。 　　輸出點：Y0：控制刀具旋轉(zhuǎn)電機(jī)對應(yīng)的接觸器;Y1～Y2：礦車Z/-Z向運動;Y3～Y4：刀具X/-X運動;Y5～Y6：刀具Y/-Y向運動;Y7：手動指示;Y10：自動指示;Y11：粗加工指示;Y12：精加工指示;Y13：粗、精自動連續(xù)指示;Y14：暫停指示;Y15：系統(tǒng)運行指示;Y16：故障報警;Y17：限位故障指示;Y20：刀具旋轉(zhuǎn)電機(jī)過載故障指示;Y21：礦車電機(jī)過載指示;Y22：分片電機(jī)過載指示;Y23：Y向電機(jī)過載指示;Y24～Y27：4位設(shè)定值BCD數(shù)字選通控制;Y30～Y37：4位數(shù)碼管顯示控制。 三、程序設(shè)計 　　控制程序主要包括點動調(diào)整、粗加工、精加工和設(shè)定值處理與顯示程序，采用步進(jìn)功能指令設(shè)計。在這些程序中也包括停止、保護(hù)和故障處理的環(huán)節(jié)。 　　加工開始前，應(yīng)根據(jù)工料的自然尺寸確定Y、±X、±Z的到位開關(guān);點動調(diào)整刀具和礦車到初始（原 [align=center] 圖2 仿形原理示意圖[/align] [align=center] 圖3 粗加工程序流程圖[/align] 　　位）位置;根據(jù)工料材質(zhì)設(shè)定好-Y下降和X分片進(jìn)刀量;選擇加工方式即粗加工或粗—精連續(xù)加工或精加工方式。 　　下面分析主要程序的控制原理。 　　1、粗加工控制程序流程 　　粗加工原理是將工料仿形截面的上部分割成一片片，由于工料是脆性材料，當(dāng)分片距離足夠小，已分割完的片實際是不存在的。如圖2所示。 　　粗加工的PLC控制流程如圖3所示。 　　2、精加工程序 　　精加工程序X分片距離程序設(shè)定為粗加工的1/2，加工過程沒有-Y下降進(jìn)給，采用一直下降至光電開動作后，再Y上升至光電開關(guān)不動作（這也是補償控制原理），然后進(jìn)行Z或-Z運動，流程略。 　　3、關(guān)于再起動問題與初始化 　　為減少加工過程中出現(xiàn)的可避免廢品，除了急停外，對電網(wǎng)停電、故障保護(hù)、暫停等引起的加工過程中斷，對每一步進(jìn)狀態(tài)，將自動控制流程所用的狀態(tài)器Sn～Sm送入悼電保護(hù)的數(shù)據(jù)寄存器中;此外，對于進(jìn)刀量，采用積算原理和減計數(shù)的方法設(shè)計。這樣，用戶可在停機(jī)處理后按再起動（X35）繼續(xù)加工。 　　在初始化程序化程序中，必須根據(jù)不同的開機(jī)情況對相關(guān)的狀態(tài)器和數(shù)字寄存器賦初值。 四、結(jié)語 　　本文所分析的仿形加工PLC控制方案，已在石材加工得到較好的應(yīng)用。在實際系統(tǒng)運行一段時間后發(fā)現(xiàn)由于絲桿隙動量的問題，-Y向下降到光電開關(guān)處往往會出現(xiàn)過沖現(xiàn)象，因而在精加工程序中加入補償方法，能較好地解決這一問題。 　　當(dāng)然利用計算機(jī)集成制造技術(shù)或PLC的運動控制中的示教功能也能實現(xiàn)仿形加工[2]，但對簡易仿形和脆性材料加工，本系統(tǒng)具有較高的性價比，值得推廣應(yīng)用。 參考文獻(xiàn) 　　1、王兆義編著，小型可編程控制器實用技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2000，5 　　2、鄧昌其，PLC在數(shù)控仿形加工中心的應(yīng)用，自動化與儀器儀表，2001，4：P25～27