宁波西门子中国授权代理商电源供应商

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1、前言

随着微电子技术的飞速发展，一种基于工业自动化控制要求而设计的控制设备——可编程序控制器(Programmable Controller)，目前己在工业自动化控制领域中得到广泛应用。由于这种控制器集成化程度高，兼备了计算机的功能特点，其结构简单紧凑，控制指令丰富，抗干扰能力强，使用操作灵活方便，对使用环境无过高要求，而且实现了复杂逻辑控制电路的智能化和软件化，控制电路及控制程序修改十分方便。再加上程序语言采用工程技术人员所熟悉的梯形图（近似于继电器逻辑电路）进行编制，易于实现各种复杂的控制，而且硬件控制线路十分简单，学习和掌握也十分容易，因而可编程序控制器在工业自动化控制领域具有广阔的应用前景。

目前，饲料厂配料工序多采用微机控制系统（国内生产的控制机组大多采用微机和STD总线工控机，进口控制机组以可编程序控制器为主）进行控制，而原粮粉碎工段设备控制仍以手动操作为主，少数用继电器盘实现顺序控制。采用继电器盘进行顺序和时间控制，硬件线路复杂，性不高，柜内占用空间大，不便于线路修改及维护。而采用手动控制易产生误操作，控制准确性差，人为因素影响大，易增加不必要的设备启、停次数，增加设备空载运行时间，严重时甚至损坏设备，因而很难保证产品质量和产品一致性，也增加了设备能耗、运行噪音和产品成本。针对这一情况，我们开发了可编程序控制器应用于原粮粉碎工段自动控制系统，实现了原粮粉碎工段控制的电气自动化。

2、粉碎工段工艺介绍

2.1 系统结构工艺流程

系统结构主要由物料提升机、水平输送机、除尘器、粉碎机、物料分配器及粉料成品仓等构成。图1表示出整个原粮粉碎工段的工艺结构流程图。整套系统运行特点为连续工作制，要具有良好的设备保护能力。一旦出现设备故障而未及时得到保护，就不但可能使设备毁坏，而且使各种物料在输送管路及加工设备中产生堵塞，给生产带来不必要的工作量及麻烦。另外，粉碎机为大功率设备，一般功率为75KW以上，它的合理控制与保护，对系统降低耗能总量及设备运行噪音起到关键的作用。


2.2 系统设备控制工艺

下面介绍原粮粉碎工段控制系统的主要控制工艺流程特点：

其控制工艺对除尘器、提升机、输送机、粉碎机及料斗电插门的启、停顺序和启、停延迟时间都有较严格的控制要求。在原粮粉碎工段运行过程中，设备启动顺序为：除尘器→提升机→输送机→粉碎机→开电插门；停止顺序为：关电插门→粉碎机→输送机→提升机→除尘器。而各设备间延时启停时间的设定，要根据设备及物料的不同，经过现场多次反复测试及调整，才能得到理想的数值。在运行过程中某设备有过载现象时，要求能及时停止过载设备，然后按停止顺序停相关工段的其他设备。此外，上述设备在手动操作时，通常需联锁启停，以避免物料堆积。

粉碎机的控制要求启动时采用合理的启动方式，以保护电机及工厂供电电网的。我们利用了可编程序控制器丰富的内部定时器资源及其高的定时精度的特点，对粉碎机的启动控制采用了星-三角降压启动的控制方法。实践的结果证明该控制方法不仅、调整方便、降低了启动能耗和噪音，而且也减少了电机启动器的投资，为饲料厂带来的经济效益。

3、可编程序控制器的选择

输出点数的确定：根据原粮粉碎工段系统的控制设备台数及控制要求为粉碎机的正向及反向启停、除尘器的启停、提升机（两个）的启停、输送机（两个）的启停、电插门的开关、物料分配器电磁阀（左分及右分）、设备故障保护及各设备的运行状态指示及报警，总共输出控制点为23个。

输入点数的确定：输入信号有程序启动与停止、自动/手动选择、设备联锁、设备的启停信号、设备运行状态检测信号及设备过载检测信号等，总共38个控制信号。

日立E系列提供一种40点输入及24点输出的可编程序控制器，型号为E-64HR，其结构为单机式结构，控制指令丰富、简单易懂，十分符合本系统的控制要求。其次，日立E系列高的性能也是我们选择它的一个重要原因。

4、控制流程图及控制程序编制

要想完整准确地编制控制程序，要根据控制工艺流程绘制出控制流程图。图2为该系统的控制流程图。可编程序控制器提供的移位寄存器功能指令，可以十分方便地实现设备的顺序启停。根据控制流程，我们可以将控制程序分为：程序指针控制程序、手动操作控制程序、自动操作控制程序和设备状态检测、显示及故障报警程序。系统控制程序略。



5、控制系统的主要功能

下面介绍该控制系统的主要功能：

多种控制功能可选 系统控制程序设有手动和自动运行模式。手动控制时，又可选择联锁或解锁功能，选择时通过选择开关，选择十分方便，不需在控制线路中加过多的转换开关。

2．自动启、停过程的锁定功能 当启动自动控制程序时，原粮粉碎工段相关设备按工艺要求依次延时启动。在设备尚未全部启动完毕前按下停止钮，停止操作不起作用。系统处于启动锁定状态，直至设备全部启动。反之，停止时停止操作状态也被锁定。

3．手动、自动操作锁定功能 手动或自动操作功能在启动前已被选定。一旦启动控制程序，当前的操作状态即被锁定而无法改，只有按下停止操作钮，待全部设备停止后，所改的操作状态才有效。

4.完善的自动控制功能 在粉碎工段的自动启、停过程中，设有自动开电插门5秒（未全部打开）和自动关电插门10秒（保证电插门关死）的控制程序。当启动自动程序后，设备依次自动启动，并后打开电插门；停止时，设备反序自动停止后，再关电插门。在运行过程中，可手动启、停粉碎机，并开、关相应电插门，当粉碎机被停止后，按自动停止顺序停止粉碎工段相关的其他设备。在控制柜给电后，可由一对启、停钮控制辅料工序设备按工艺要求自动依次延时启、停，以适应上料随机性和继续工作的要求。

5.设备过载自动保护功能 当有设备过载尚未恢复，则不能执行自动程序。在设备自动启动过程中和启动完成后有过载，先停过载设备，再关电插门，然后按反序依次停其他设备；手动操作时，单台设备过载，单台停。

6.故障报警及故障查询功能 当设备出现过载现象时，控制屏上有一红灯闪烁报警，并伴有蜂鸣声，故障后，操作功能恢复，红灯停止闪烁，故障设备也可以直观地从可编程序控制器的输入显示窗中查到。

7．控制参数可随意调整 时间控制参数可根据设备具体功率和物料的容重进行调整，调整十分方便，时间精度达1／100秒。

6、结束语

饲料厂原粮粉碎工段采用可编程序控制器进行控制，从设备投资来看，如有两套粉碎机的系统中，可编程序控制器只需增加投资约400，1套粉碎机的系统约增加350。但由于可编程序控制器制、电源板、定时器、输入/输出单元（输出选继电器输出单元）于一体，采用整体设计，性高，抗干扰能力强，而且可省掉几十个中间继电器和十几个时间继电器，硬件上的自锁和互锁控制可由软件实现，从而使控制线路大大简化，整个控制系统性大大地得到了提高，实际净增加投资很少，这是采用继电器盘，甚至单板机控制无法与之相比的。从实际使用效果来看，不仅简化了操作过程，提高了控制性和准确性，而且降低了维修维护工作量，提高了产品质量。由于设备启、停采用了的自动控制，从而减少了设备空载时间和启、停的次数，提高了生产效率，降低了电力损耗，减少了设备损坏。改善了生产环境，增加了社会效益和经济效益。

可编程序控制器不仅可以实现各种开关量控制、配上A／D及D／A模拟量模块，还可以实现各种定量控制。如粉碎机控制系统加入电流检测闭环控制，可实现粉碎系统自动调节喂料量的加完善的控制系统。总而言之，在饲料工业实现部分和全厂自动化控制以及生产管理现代化的过程中，可编程序控制器将会以其优越的功能，发挥越来越重要的作用。

1引言

目前，国内许多厂家生产的电动多轴螺母拧紧机，其拧紧精度往往达不到生产要求，或性能不稳定。其主要原因是，多数采用工业控制计算机加各种板卡组成控制，或采用可编程序控制器(PLC)控制，但由于这两种方法微机或PLC响应速度慢，势必影响拧紧精度。该系统采用分布式结构，自行开发以89C51为的上位协调单元及单轴控制单元，在拧紧过程中每个单元立工作，以保证响应。上位单元根据工艺要求协调轴间拧紧步骤，同时采用串行通信与管理计算机交换信息，既保了拧紧精度，又具有计算机监控及数据管理功能。

2系统构成及工作原理

电动多轴螺母拧紧机控制系统的构成如图1所示(以十轴系统为例)。

图1拧紧机控制系统构成图

管理计算机设置拧紧的工艺参数(如拧紧的转角起始扭矩、转角值、扭矩值及要求的误差范围等)及系统内部参数(如系统每个拧紧过程使用的速度、各种保护参数、的间隔等)；班组的作业管理，接收协调单元传送的各轴拧紧过程及拧紧结果并存入数据库中，具有拧紧结果的查找及打印功能；接收协调单元传送的轴拧紧过程曲线并实时显示，有的曲线可根据要求存入硬盘，可随时调出显示或打印，曲线反映的扭矩上升下降过程及屈服点的情况，可用于分析被拧紧件的材料和加工情况；管理计算机还配备了质量分析软件，根据存储的拧紧计算出某年、月、日或班的拧紧质量分布图直方图，根据存储的拧紧结果及工艺要求和设定的采样分组值，采用正态分布算法计算出拧紧质量趋势图及UCL、LCL、Cp、Cpk等分析值，曲线可显示及打印，用于指导生产，避免残次品的出现。
协调单元带有非易失RAM存储系统的工艺参数和内部参数，其本身带有LED灯及数码管和小键盘，用于显示和修改这些参数。系统上电或参数变化时，将参数通过总线写入每个控制单元中；协调单元具有数字输入，用于接收自动拧紧信号和多轴拧紧信号输入，在条件满足的情况下，通过总线向控制单元发出拧紧指令；协调单元循环扫描各控制单元的状态，当各单元状态发生变化时，通过串行口向管理计算机传送此轴的状态，自动拧紧过程结束时，显示本次拧紧是否成功及本班作业统计数；自动拧紧过程中监视各轴的状态，全部达到转角扭矩时发出同步转角拧紧指令；根据参数设定，在自动拧紧过程中定时读取轴的拧紧动态扭矩和角度值，通过串行口传送给管理计算机。
控制单元内设一片8155，用于存储参数和动态值，协调单元可通过总线进行读写8155的RAM；当拧紧状态发生变化时，协调单元将当前的状态、扭矩及角度写入RAM中，使协调单元及时读到；控制单元带有LED灯及数码管，两排数码分别显示当前扭矩和角度，拧紧结束时显示本次拧紧结果，LED灯用于显示电源、正转、反转及拧紧的扭矩高、成功、扭矩低；控制单元的数字输入用于接收单轴的正反转拧紧信号，模拟量输入用于接收单轴的检测单元处理的扭矩输入，光耦输入可接收伺服单元分频处理的角度脉冲信号用于计算转角，数字输出及模拟量输出用于输出信号给伺服单元来控制伺服电机，以完成拧紧过程。

3系统主要技术特点

3.1自定义总线的实现
本系统分布式结构的是系统总线。由于协调单元与控制单元之间的通信特点是控制单元立完成拧紧分步过程，协调单元控制拧紧步骤并将控制单元的数据传送到管理计算机。考虑到这一特点及单片机89C51资源情况，设计了以共享8155的256字节RAM为的总线结构。图2为协调单元电路原理图的总线接口部分。当协调单元需要读写某一控制单元时，根据GAL16V8的74LS273寻址将轴号(0-31)和总线使能信号ZBE写入74LS273锁存，然后检查控制单元的返回信号ANS是否为有效(低电平)，有效后即可根据GAL16V8的总线RAM的寻址读写此控制单元8155的内容。读写操作与一般的RAM相同，图中U3和U5的74LS245芯片用于总线驱动。

图2协调单元总线接口图

图3为控制单元电路原理图的总线接口部分。由于8155的RAM是共享资源，因此，保证协调单元和控制单元不同时读写。由于协调单元对8155的RAM的读写内容较少，采用申请时间在前的原则，抢占不成功则等待对方操作结束。控制单元设有拨码开关DIP1，用于设置控制单元轴号。当总线的使能BE有效且Z0-Z4的轴号与拨码开关设置一致时，74HC521输出ZHCS有效，89C51根据ZHCS信号检测到协调单元占用8155，同时GAL16V8组合出信号封锁U2，使U5和U6总线操作有效。控制单元对8155读写时，检测ZHCS是否有效，有效则等待其结束，如无效则立即发出RMZY封锁ANS的输出。为了避免同时检测冲突，控制单元应等待4个周期，看ZHCS是否出现，如出现应取消RMZY信号。等待协调单元读写结束再继续续写。协调单元读写8155时，确认ANS有效后也应等待4个周期，以保证读写的。

图3控制单元总线接口图

3.2通信队列的实现
在多轴拧紧过程中，由于协调单元需要向管理计算机传送每个轴的拧紧状态，同时还要传送曲线数据，因此开辟一个通信缓冲区。本系统构造了一个通信队列形式，使得通信操作地进行。定义通信格式，本系统通信为三字节方式，字节为标识码(D0-FF)，二字节、三字节为数据，如E0-EA为一号轴至十号轴的曲线数据，字节为扭矩值，二字节为角度值。在RAM中，开辟256字节作为通信缓冲区，同时定义存放指针和传送指针。当两个指针相等时，说明没有数据需要传送；当有数据需传送时，CPU将数据按当前存放指针顺序放入队列缓冲区并修改存放指针；当串行口发送寄存器空时，CPU检查传送指针与存放指针，如不相等则从传送指针位置取出一个字节发送，同时修改传送指针。这里256字节循环使用，使用一个8位寄存器作为指针，使用资源少且运行。

4结束语

该系统结构已应用于为一汽集团、江铃集团等企业的拧紧系统中。系统运行，系统的分布式结构保证了控制单元对拧紧过程的响应，保证了拧紧精度，系统中完善的分析和管理软件为企业的生产管理提供了有力的手段。

e-制造的特点

从传感器到主控机，数据往往须经过不同CPU和驱动程序，其是传输速度低，缺乏透明度，软件和维护费用高;

任意控制器之间的系统联动数据通讯，无论是单一的主从式还是令牌总线式结构系统，均不可能实现实时高速的，也就无法实现编程开发和维护;

数据通讯垂直和水平方向的组合非常困难;

对于若干个控制器的集成，无法组成一个广泛的逻辑实体系统；

对于安装了综合布线或宽带接入式企业intranet的工厂车间，以太网控制器不仅可以简便地接入与主控室内的计算机进行控制信息交换，并能在企业intranet上进行类似PLC的“硬实时”控制，而传统PLC或现场总线技术则无能为力。

生产者/客户模式

控制信息 完成高速、的信息交换；

组态信息 在启动和运行过程中，支持系统的组态；

数据采集 按周期或HMI分析的要求进行数据采集。

网络上多个节点能够从单个生产者(数据源)存取相同的数据，报文是通过目录识别的；

节点能够同步化，多的设备能够加入到网络上，但不需要增加网络的通信量，并且所有节点的数据同时到达；

优化低带宽潜力能用于增强系统的功能；

使用同一网络进行编程和I/O信息传送。

信息层采用执行TCP/IP协议的以太网，用于全厂的数据采集和程序维修；

控制层采用具有高速确定性的控制网络来传送对时间有苛刻要求的I/O状态和控制互锁等控制信息以及程序的装载和下载等无时间苛求的信息。对同一链路上的I/O、实时互锁、对等通信报文传送和编程操作均具有相同的带宽。对于离散和连续过程控制应用场合具有确定性和可重复性；

设备层采用设备网络来直接联接底层的设备和车间级控制器,用于、率的信息集成。设备网可以有效地利用网络的频带宽度,使控制数据同时到达操作的每一单元,并大大减少网络通信量。因为它允许状态切换的报文发送，已做出快的响应。同时，周期性的报文发送，以提供好的确定性，对等通信允许数据和状态信息在设备之间进行交换。

e-制造的实施关键技术

基于标准的网络连接 在生产车间建立高度集成的自动化控制和信息网络平台，及时准确地采集和传递各种数据，确保对生产过程的控制。同时需要注意信息的可视化和网络的开放性。

同步的生产与商业过程 对生产控制系统、生产执行系统和企业资源规划系统进行联网，使车间系统与商业系统紧密联系，让企业决策者能够及时获得1手生产数据，从而实施和调整生产活动，实现企业管理和控制的一体化。

集成的设计和生产过程 建立有效的生产设备、人员和过程的管理系统和维护机制，充分发掘提率和降的潜力。

协同的供应链管理 利用电子商务手段进行供应商管理，直接将客户定单传送到生产系统。通过网络监控下游客户每日的进、销、存情况，及时进行补货，让上游的供应商及时知道企业原料的库存情况，保持存货量在水平。实现跨越时空的供应链管理、面向经销体系的产成品库存在线控制与管理以及面向供应商的动态采购管理。

每天24h、每周7d、每年365d的电子化客户服务模式，保持与客户的联系，提升客户的满意度与忠诚度，并通过客户关系管理来预测需求，提供新的业务增值。

结语

面对经济化和信息化的发展趋势，都面临着利用信息技术改造传统产业，以提高制造业在市场的竞争力。目前世界上主要的电子商务公司正在地开发e-制造解决方案来实现电子商务，使得制造能力和库存对供应链透明。采用现有的设备与其他系统共享信息，响应用户需求，配置敏捷的、可重构的制造系统，使产品生产加趋向于客户化、变种变批量和及时交货。e-制造是未来制造的决定性元素，它将制造融入到电子商务的流程中，客户可通过互联网络了解产品性能、价格，并给生产厂商下达定单。而生产厂商则通过ERP系统下达物料采购和生产制造指令，通过电子方式完成物料采购、支付。经过生产制造，后将商品按时交付给用户，在网上完成交易结算。供需链的紧密集成可实现物料不间断的流动和零库存，是未来制造业发展的必然趋势。

1前言 

活塞是轿车发动机的关键零件，活塞的质量和产量直接影响轿车的质量和产量。目前我国轿车工业发展非常，以上海大众桑塔纳轿车发展为例，1994年生产纲领为年产10万辆，1995年为15万辆，1996年达20万辆，1997年达25万辆，到本世纪末将达50万辆。上海新建的SGM公司1998年底将推出新的中轿车，这样，活塞的需求量将大。上海活塞厂是一家能直接与轿车配套生产活塞的厂，为了与桑塔纳轿车生产配套，该厂从80年代中期开始逐渐从国外引进了1000多万美元的活塞加工关键工艺设备，组成了我国条轿车用活塞生产线，但其生产能力只能为年产10～20万桑塔纳轿车配套服务。要与年产50万辆桑塔纳轿车配套生产活塞，引进上千万美元的关键设备，这是企业难以承受的。为了降低活塞制造成本，发展我国制造技术，研制活塞加工关键工艺设备势在必行。为此，1994年上海活塞厂根据生产发展的需要，提出了引进设备国产化的设想。经过半年多的调查研究，上海交通大学与上海活塞厂在上海市办、上海桑塔纳轿车国产化办公室、上海汽车工业集团总公司、上海桑塔纳轿车攻关项目办公室的支持下，签署了全自动CNC镗削活塞销孔机床合作研究开发协议，并且由上海交通大学、上海活塞厂以及有关机床厂组成了攻关队伍，了详细的研究计划。经过二年多的奋战，全自动CNC镗削活塞销孔机床终于研制完毕，并于1997年8月运抵上海活塞厂投入了生产。 

经机械工业部机床产品质量监督检测上海分的检测和生产实际考核，该机性能稳定，。并于1998年1月通过了机械工业部和上海汽车工业总公司联合组织的鉴定。 

2被加工零件的要求 

镗削活塞销孔是活塞加工工艺流程中较复杂的一道工序，包括镗孔、镗外口，切挡圈槽、倒内角和倒外角等五个部位的加工。图1是被加工零件简图。其材料为硅铝合金，加工尺寸要求为：销孔直径为φ19.5+0.050mm、止口端面至销孔内圆面的距离为19.24±0．03mm，挡圈槽直径为φ21.7+0.13-0.05mm、宽为1.6+0.10mm、槽底圆弧半径为R0.8mm，外口直径为φ22.2+0.40mm、圆弧半径为R0.5mm，内角圆弧半径为R0.5mm、宽度为0.8+0.2-0.1mm，外角锥度为40°±10′，销孔两挡圈槽外部之间距离为60+0.20mm，两外角之间距离为62.15±0．2mm，两外口之间距离为65±0．2mm。位置度要求为：挡圈槽、外口、外角对活塞线的对称度要求为0.2mm，两内角端面与销孔线之间的垂直度要求为100∶0.8，挡圈槽相对销孔线的径向跳动为0.1mm，销孔线与活塞线不共面，其间距为1.2±0.75mm。所有这些加工要求是在一次安装、不停机、不换工位的情况下，一次性地加工完毕来保证的。  

图1被加工零件简图

3机床工作原理 

活塞加工的特点是批量大、加工精度要求高、生产节拍快、自动化程度高、加工稳定性要好。针对这些特点，本课题设计了如图2所示的全自动CNC镗削活塞销孔机床(图中D气缸和E气缸带动的齿轮找正机构对准O1处待加工活塞的后部，G和F气缸分别对准O2处待加工活塞的前部和后部)。整台机床由床身、主轴系统、偏心机构、排、自动上下料机构、气动系统、数控与伺服系统等组成。下面分别介绍其自动上下料和数控多双偏心镗削原理。  

图2全自动CNC镗削活塞销孔机床示意图 

1.下料槽 2、3.伺服电机 4.主轴电机 5.主轴 6.偏心套 7.机械手 8.排 9.上料槽 10.控制台
3.1全自动上下料 

全自动上下料机构具有自动检测、故障诊断和报警功能，是实现大批量、快节拍和自动化加工的关键。它可以提高劳动生产率、减少劳动强度、保证加工精度的一致性和自动化生产线的协调性。其工作过程如下：由上道工序(全自动CNC精车活塞止口机床)自动输入的活塞储存在上料槽9中，在压紧缸A松开后，活塞自动下滚，至挡料缸B挡住为止(挡料缸B和压紧缸A之间的距离只能容纳一只活塞)；随后压紧缸A恢复压紧状态，阻止后面的活塞下滚；接着挡料缸B松开，活塞滚入V型块中，挡料缸B复位；之后，推料缸D推动活塞进入机械手7中；此时找正缸E转动活塞，进行定向找正；找正后，D、E气缸复位；然后上料缸C将机械手7推至定位元件止口座；紧缸G推动活塞进入止口座中，并紧；随后上料缸C复位；接着开始加工。在加工的同时，A、B、D和E气缸动作，作上料准备，这样可以减少上料辅助时间。加工完毕后，紧气缸G放松，卸料缸F推动活塞从止口座中弹出，通过导向杆下滑卸料。 

以上动作的协调都是通过数控系统和PLC控制系统来完成的，而动作的性取决于气动系统的性能。 

3.2数控多双偏心镗削原理 

由于活塞是大批量生产，因而需要有的加工设备和合理的加工工艺。数控技术和在线检测技术是实现、柔性自动化生产的关键技术。而工序的相对集中，则有利于减少工件安装次数、避免安装误差、减少机床和工装数量、减少占地面积和辅助时间，同时降低故障概率、提高加工精度。为此，本机床采用数控多双偏心镗削技术，在一次安装、不换排、不停机、不换工位的情况下，实现了活塞销孔、外口、环槽、内外倒角的全自动加工。 

如图1所示，活塞销孔分为左右二段，每段孔有五个加工部位，即外口、外倒角、销孔、环槽和内倒角。数控多双偏心镗削技术是在保证同轴度要求的前提下，采用数控技术和偏心机构，控制两个主轴头同时进行加工。每个主轴头装有一个排，每个排上装了五把，分别完成镗孔、镗外口、切挡圈槽、倒内角和倒外角等五个部位的加工。其工作原理如图2所示：主轴电机通过皮带盘带动主轴连同偏心旋转驱动轴、联轴器、偏心套、偏心轴和排一起旋转作主切削运动，偏心套线与主轴旋转线之间有一偏心量e1，排安装孔线与偏心轴线之间又有一偏心量e2，一般设计成e1＝e2。在初始位置时，排线与主轴旋转线重合。当偏心旋转驱动轴通过联轴器驱动偏心套中的偏心轴以及固定在其上的排旋转180°时，排线与主轴旋转线之间的距离为e1＋e2。而当排返回到0°时，排线与主轴旋转线又重合。 

根据活塞的加工要求，在排对称位置别装有镗孔、镗外口和切槽、倒内角、倒外角。，在排线与主轴旋转线重合时镗内孔和镗外口，镗到尺寸后，伺服电机3带动偏心轴沿主轴旋转方向旋转，由于偏心作用，镗孔和镗外口沿径向退，而其余三把(切槽、倒外角和倒内角)则沿径向进，完成切挡圈槽、倒外角和倒内角的工作。轴向进给由伺服电机2带动滚珠丝杠副及直线导轨来实现，主要完成镗孔的进给和主轴箱的进及快退动作。这样，在一次安装、不换排、不停机、不换工位的情况下，实现了活塞销孔五个部位的自动加工。 

4机床控制系统 

全自动CNC镗削活塞销孔机床的控制系统主要由数控系统、伺服系统和气动系统等组成。数控和伺服系统采用德国西门子公司的产品，由810M数控系统、611-AIRF驱动电源、主轴电机、交流伺服进给电机和伺服驱动模块等组成。810M数控系统是用于铣削加工机床的紧凑型CNC控制系统，由CNC、PLC、操作面板、显示器等组成。其中CNC是整台机床的控制，可以通过它进行数控编程。在加工过程中，CNC接收有关机床位置和状态信息，同时根据需要发出各种指令控制机床完成预期动作。PLC(可编程逻辑控制器)集成在CNC控制器内部，它是CNC和机床之间的接口，担负着它们之间的信息交换，控制机床从自动上料、各种辅助动作的执行到自动下料等动作流程，实现机床的顺序控制。PLC使用STEP5语言编程，可用“语句表”、“控制系统流程图”或“梯形图”三种表达方法来编写。主轴电机采用了西门子的双速电机，通过Y-Δ切换来改变转速，通过皮带盘带动主轴连同偏心旋转驱动轴、联轴器、偏心套、偏心轴和排一起旋转作主切削运动。四个伺服轴的驱动采用了SIMODRIVE 611-A伺服驱动模块及其交流伺服电机，伺服驱动模块主要根据CNC发出的信息控制左右镗的同步直线进给和偏心进给。伺服电机内装有速度编码器和位置编码器，便于控制的进给。气动系统采用德国FESTO公司生产的阀、气缸和传感器等，由PLC统一管理，具有动作、性能稳定的特点。 

5机床的主要特点 

(1)基准统一，具有自动定位和自动压紧功能。可以在一次安装、不停机、不换排的情况下，、自动地实现活塞销孔的镗孔、镗外口、切挡圈槽、倒内角和倒外角等五个部位的加工。基准统一可以减少安装次数、安装误差和安装时间，节省工装夹具和机床占地面积，同时减少故障概率，提高加工精度。 

(2)采用双头、双偏心、多主轴系统和对称伺服驱动结构，可以实现工序的相对集中，提高机床加工精度。 

(3)具有自动检测、故障报警的全自动上下料机构。它是实现大批量、快节拍和自动化加工的关键，可以提高劳动生产率、减少劳动强度、保证加工精度的一致性和自动化生产线的协调性。 

(4)具有高稳定性与性、操作容易、维修方便的气动、电气和数控系统。如上所述，所有气动、电气和数控系统的元器件都是目前上信誉良好的公司的产品。因而、性能稳定、互换性好。 

整台机床充分体现了机、电、气、PLC控制技术以及数控技术的结合，是制造技术的典型应用。 

6结论 

上述机床实现活塞销孔的全自动化加工。在一次安装、不停机、不换工位的情况下，从上料、加工到下料全自动完成。该机床已在上海活塞厂投入生产，而且已和上一台全自动CNC精车活塞止口机床连在一起，实现连线自动化生产。经机械工业部机床产品质量监督检测上海分的检测和实际生产考核，机床的各项性能指标均达到了设计要求，加工节拍为：每只活塞加工时间少于20秒。