1 切铣机的工作过程
本机床有一个切割动力头、两个铣削动力头，分别由三个电机拖动，工件的进料是由电机通过摩擦轮带动来实现的，工件的夹紧、切割动力头的运动、工作台的运动是由气动活塞缸拖动来完成的。其工作过程示意图见图1，工作循环过程见图2。
机床的工作过程为：用人工将待加工的长钢管安装固定好，启动动力头，机床处于准备好状态。1）按下启动按钮SB7，进料电机运转，通过摩擦轮带动长钢管进料，当钢管进料到规定长度时，碰压行程开关SQ1，进料电机停车;2）工件夹紧，夹紧后，压力继电器KP动作;3）切割头进给，进行钢管的切断动作，切割完成后碰压行程开关SQ2;4）切割头回退，回退到位后碰压行程开关SQ3;5）工作台带着已夹紧并切割好的工件进给，进行两个端面的铣削，当铣削完成后碰压行程开关SQ4，工作台停止进给;6）工件松夹，当松夹到位后碰压行程开关SQ5，同时工件依靠自身重力沿斜坡滑落出料;7）工作台回退，回退完成后碰压行程开关SQ6，工作台回退停止，至此本次循环完成。之后，机床根据工作方式的不同进入待命状态或重新进入下一轮循环。
2 切铣机的电气线路设计
本机床的三个动力头采用常规的启动停止保持继电-接触器控制电路，进料电机与三个气缸采用PLC进行控制。根据工作要求，现场有压力继电器和行程开关共计7个信号，另外设置了手动控制按钮6个、自动控制按钮4个、功能选择开关3个，所以PLC需要有20个输入信号。系统的控制对象是进料电机与3个气缸，进料电机为单向运转，仅需要一个输出点，夹紧气缸和切割气缸采用二位四通换向阀控制，各用一个电磁阀控制，而工作台运动气缸采用三位四通换向阀控制，需用两个电磁阀控制，故现场控制信号有5个，另外设置了“准备好”、“循环”、“暂停”和“故障”等系统状态指示灯4个，所以系统需要的输出信号有9个。
根据以上分析，我们选用了三菱公司的FX2N-48MR-001型PLC控制器，它有24个输入点和24个输出点，采用继电器输出，能够满足系统需要，由此设计的PLC控制部分的电气线路原理图如图3所示（继电-接触器控制线路部分略）。
3 切铣机的软件设计
根据机床的动作要求可知，它是一个典型的顺序程序控制，为此我们选用步进程序控制。为实现手动、单循环及自动循环三种工作方式，我们设计的梯形图的主框图如图4所示。主框图采用两个主控程序，当系统复位按钮按下或上电时，执行第一个主控程序，将相关元件清零，使系统的各部分都处于失电状态，用来对机床进行初始化操作。第二个主控程序是上电时或继续按钮按下时执行并能保持执行状态;当暂停时不执行，即暂停时应使第二个主控程序中的输出暂停，而顺序功能状态保持，以便使继续工作时能保证从暂停点向下继续执行。
自动程序的顺序控制功能图见图5。在单循环、自动循环时使S0置位，进入步进程序的初始步。为保证安全，设计的夹紧机构为失电夹紧，所以在S0状态使用了一个Y1置位指令，对夹紧机构进行松夹操作。当松夹后X5动作，此时若按下启动按钮，则X15得电，便可以进入循环状态S520，之后按照工作要求机床能自动完成各状态的转换。当进入状态S526之后，将依据工作方式的不同，能自动返回到S0状态待命（单循环），或直接进入S520状态自动进入下一轮的循环（自动循环）。
4 PLC与上位机的通信
在自动化工厂中，各种机械加工机床可以与上位计算机联网组成分布式控制系统，以实现相互通信与生产管理。管理人员可以在不中断生产的情况下，通过上位机实时地对现场的PLC进行调整、管理和调度，使各种生产机械的工作达到最佳配置状态，充分发挥各种专用通用设备的生产效率。在生产实践中，一般采用1：N上位链接通信方式，用一台系统计算机管理多台下位PLC机，通常采用RS232C/RS485通信标准，增设链接适配器，以加大通信距离。
5 结束语
设计的创新点是：对钢管切割、铣削一次完成，采用主控程序和步进程序控制配合完成机床要求的三种工作方式。通过PLC通信系统与上位计算机联网组成分布式控制系统，能够对现场进行实时控制与管理，使工厂设备工作于最佳配置状态。本系统工作可靠，技术先进，自动化程度高，提高了生产效率，实现了工厂中的机、电、气一体化、智能化，改善了工人的劳动条件，保证了产品质量。
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