基于PLC的組合機床控制系統設計

　 1 引言

　 可編程控制器(plc)是以微處理機為基礎，綜合了計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等現代科技而發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，其具有邏輯控制、計時(shí)、計數、數據處理、聯(lián)網(wǎng)與通信等強大功能，同時(shí)，由于plc具有很高的可靠性和極大的應用靈活性，用它來(lái)替代傳統的繼電接觸控制系統巳成為必然。大量采用傳統繼電一接觸控制系統的設備通過(guò)改造更新，成為plc控制的自動(dòng)化系統，而且具有改造成本低、周期短和可靠性高等特點(diǎn)。本文介紹雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機床plc控制系統的設計與應用。

　 2 組合機床的運動(dòng)及控制要求

　 組合機床指可同時(shí)進(jìn)行多種或多處加工的機床，組合機床的加工動(dòng)作常常是按預定的步驟安排的，類(lèi)似于簡(jiǎn)單的程序控制，這也正是plc最擅長(cháng)的。

　 雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機床采用三臺電動(dòng)機進(jìn)行拖動(dòng)，m1、m2為左右動(dòng)力頭電動(dòng)機，m3為冷卻泵電動(dòng)機，其對應的控制交流接觸器分別為km1、km2、km3。sa1為左動(dòng)力頭單獨調整開(kāi)關(guān)，sa2為右動(dòng)力頭單獨調整開(kāi)關(guān)，通過(guò)它們可實(shí)現左、右動(dòng)力頭的單獨調整。sa3為冷卻泵電動(dòng)機工作選擇開(kāi)關(guān)。該機床的左、右動(dòng)力頭的工作循環(huán)如圖1 所示，電磁鐵動(dòng)作順序表見(jiàn)表1。

圖1 動(dòng)力頭的工作循環(huán)圖

　 由圖1和表1可知，組合機床為自動(dòng)循環(huán)狀態(tài)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，左、右動(dòng)力頭電動(dòng)機m1、m2同時(shí)旋轉，按下“快進(jìn)”按鈕，電磁閥yv1、yv3通電，左、右動(dòng)力頭快速進(jìn)給并離開(kāi)原位，行程開(kāi)關(guān)sq1、sq2、sq5、sq6先復位，行程sq3、sq4后復位。當sq3、sq4復位后，在動(dòng)力頭進(jìn)給過(guò)程中，靠各自行程閥自動(dòng)變快進(jìn)為工進(jìn)，同時(shí)壓下行程開(kāi)關(guān)sq，冷卻泵電動(dòng)機m3工作，供給冷卻液。當左動(dòng)力頭加工完畢，將壓下sq7并頂在死擋鐵上，其油路油壓升高使kp1動(dòng)作，當右動(dòng)力頭加工完畢，將壓下sq8并使kp2動(dòng)作，yv2、yv4將通電，同時(shí)yv1、yv3也將失電，左、右動(dòng)力頭將快退。當左動(dòng)力頭使sq復位后，冷卻泵電動(dòng)機將停轉。左右動(dòng)力頭快退至原位時(shí)，先壓下sq3、sq4，再壓下sq1、sq2、sq5、sq6，使動(dòng)力頭電動(dòng)機m1、m2斷電，同時(shí)yv2、yv4斷電，動(dòng)力頭停止，機床循環(huán)結束。加工過(guò)程中，可隨時(shí)使左、右動(dòng)力頭快退至原位停止。

　 3 plc控制系統的硬件設計

　雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機床的控制系統首先應滿(mǎn)足上述工作循環(huán)的基本要求，再根據工作循環(huán)及控制需要的行程開(kāi)關(guān)數目，加之按鈕、壓力繼電器、熱繼電器觸點(diǎn)所需的工作點(diǎn)數來(lái)選擇可編程控制器，plc輸入輸出接線(xiàn)圖如圖2所示。

　　　　　　　　　　 圖2 雙面單工位組合機床plc輸入/輸出接線(xiàn)圖

　 該plc有21個(gè)輸入信號（4個(gè)按鈕、9個(gè)行程開(kāi)關(guān)、3個(gè)熱繼電器動(dòng)斷觸點(diǎn)、2個(gè)壓力繼電器觸點(diǎn)、3個(gè)轉換開(kāi)關(guān)），則需占用21個(gè)輸入點(diǎn)。在實(shí)際應用中，為節省plc的點(diǎn)數，可適當改變輸人信號接線(xiàn)，如將sq8與kp2串聯(lián)后作為plc的一個(gè)輸入信號，就能減少一個(gè)輸入點(diǎn)。這時(shí)plc的輸入點(diǎn)數由21點(diǎn)減少至13點(diǎn)，這樣可以降低設備的成本，然而由于有些接點(diǎn)采用了串、并聯(lián)的形式輸入，可能降低輸入器件的可靠性和整個(gè)控制系統的可靠性。

　可編程控制器輸出控制對象主要是控制電路中的執行器件，如接觸器、電磁閥等。雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機床中的執行器件有交流接觸器km1、km2、km3，電磁閥yv1、yv2、yv3、yv4，需占用7個(gè)輸出點(diǎn)。依據它們的工作電壓，可設計出plc的輸出口接線(xiàn)圖，由于接觸器與電磁閥線(xiàn)圈所加電壓的種類(lèi)與高低不一樣，故必須占用plc的兩組輸出通道，并選擇繼電器輸出型的plc。通過(guò)對機床plc控制系統輸入、輸出電路的綜合分析，選用日本三菱fx2n?32mr可編程控制器實(shí)施該機床的控制，可基本滿(mǎn)足上述整體要求。

　 4 plc控制系統的程序設計

　 plc控制程序采用梯型圖編程完成，根據控制要求，設計出雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機床循環(huán)工作的plc控制梯形圖如圖3所示。圖中當組合機床處于自動(dòng)循環(huán)位置時(shí)，x013、x014為接通狀態(tài)，按下啟動(dòng)按鈕sb2，y000、y001接通，km1、km2線(xiàn)圈通電并自鎖，左、右動(dòng)力頭電動(dòng)機啟動(dòng)旋轉。按下按鈕sb3，y004、y006接通，yv1、yv3通電，左、右動(dòng)力頭快速進(jìn)給并離開(kāi)原位。在動(dòng)力頭進(jìn)給過(guò)程中，靠各自行程閥自動(dòng)變快進(jìn)為工進(jìn)，同時(shí)壓下sq，y002接通，km3線(xiàn)圈通電，冷卻泵電動(dòng)機m3啟動(dòng)。左動(dòng)力頭加工完畢時(shí)壓下sq7并頂在死擋鐵上，油壓升高使kp1動(dòng)作，y005接通；右動(dòng)力頭加工完時(shí)壓下sq8并使kp2動(dòng)作，y007接通，yv2、yv4將通電，同時(shí)yv1、yv3也將失電，左、右動(dòng)力頭將快退。當左動(dòng)力頭使sq復位后，y002斷電，km3將失電，冷卻泵電動(dòng)機將停轉。左右動(dòng)力頭快退至原位時(shí)，壓下各行程開(kāi)關(guān)，使y000、y001斷電，km1、km2線(xiàn)圈失電，使m1、m2停轉，同時(shí)yv2、yv4斷電，動(dòng)力頭停止，機床循環(huán)結束。若按下sb4，x003接通，可隨時(shí)使左、右動(dòng)力頭快退至原位停止。另外，機床還設計了過(guò)載和短路保護。

　　　　　　　　　　　　　 圖3 組合機床plc控制梯型圖

　 5 結束語(yǔ)

　 把plc技術(shù)應用于雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機床，可以充分發(fā)揮plc可靠性高、調試方便和使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，降低設計成本，提高了成功率和產(chǎn)品的可靠性，生產(chǎn)效率增加。