数控多排钻PLC控制系统应用研究

1 引言

　　多排钻是板材加工过程中必不可少的设备，家具生产商为提高生产效率，同时提高板材成品的合格率，大多采购PLC控制的多排钻，以取代原有的继电器控制设备。现今，国外以某集团公司成产的3排钻、6排钻、8排钻为最先进，采用PLC控制能达到一次定基准后完成所有钻孔要求，实现多孔位同一基准的目的。为了追赶国外先进生产技术，有必要开发出一种实现多排钻自动进料、定位、钻孔、自动出料的PLC电气控制系统。

2 数控多排钻组成及工艺流程

　　多排钻的钻座数量一般由3排到12排，钻座形式整体分为下部垂直钻座和水平钻座，其中垂直钻座每排由两段独立钻座组成，水平钻座为单排。因为钻头数量多，加工孔位繁多，所以要求在钻孔时一次定基准后完成板式零部件的钻孔，以使得设备钻孔的孔位精度高，生产效率高。

　　数控多排钻的加工工艺流程主要分为进料→气缸夹紧→底部钻孔→侧边钻孔→气缸松开→出料。板式零部件首先被送到排钻传送带上，经过传送带1传输后，送入排钻钻孔位，板式零部件两侧端被限位，顶部气缸动作真空压紧板料后，下部垂直钻头动作，钻底部孔，同时水平侧排钻头动作，钻左右侧边孔，钻后顶部气缸松开板料，经过传送带2送出板料。

3 控制系统设计

　　以典型的六排钻为例来研究排钻的控制系统，排钻控制部分主要包括进出料功能的控制、定位夹紧功能的控制、钻孔功能的控制。

　　（1）进出料控制：机床进出料是通过电机拖动传送带实现的，电机的正反转由接触器KM1、KM2控制，电机的正反转决定传送带的输送方向。同时设有进出料限位开关，控制电机的停止。

　　（2）定位夹紧功能控制：板式零部件的定位通过设计行程开关来实现，夹紧功能通过控制电磁阀驱动气缸来实现真空夹紧。

　　（3）钻孔功能的实现：机床的排钻钻轴，通过不同的电机驱动，钻轴的启动与停止由各自的接触器控制。机床由气缸驱动钻头钻座运动实现钻孔功能，通过对各个气缸的电磁阀的控制实现对钻座的运动控制。

　　3.1 硬件设计

　　排钻PLC控制系统主要包括电源模块、控制输入模块、控制输出模块三个部分。其中电源模块包括控制电源、钻轴旋转电源、传送带电源三个部分；控制输入模块包括24个开关量输入点，涉及控制按钮、工作方式转换开关、垂直和水平钻头位置开关、进料出料限位开关等输入元件及相应线路；控制输出模块包括16个开关量输出点，涉及设备控制接口以及指示灯、电磁阀、气动电磁换向阀等输出元件。

　　排钻控制系统选择可编程控制器S7-200，CPU模块选用西门子CPU226，它包括40个开关量输入点和40个开关量输出点，完全满足排钻控制需要。

　　3.2 系统电气原理图

　　PLC控制系统电气原理图，如图1所示。

图 1 PLC 控制系统电气原理图