YT4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的PLC改造.docx

2008 年 4 月保 定 學(xué) 院 學(xué) 報(bào)apr.2008第 21 卷第 2 期journal of baoding universityvol.21 no.2文章編號(hào): 1674-2494(2008) 02-0047-03yt4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的plc改造武濤, 張永博( 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院, 廣東 廣州 510642)摘 要: 可編程控制 器( plc) 以其極高的可靠性和使用靈活性, 正在大量的替代傳統(tǒng)的繼電接觸電氣控 制系統(tǒng). 以yt4543型原有組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)為改造對(duì)象, 利用性能優(yōu)良 、價(jià) 格合理的三菱fxos- 30mr- d 超小型plc對(duì)其實(shí)施改造, 并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電氣控制原理圖, 提高了機(jī)床的可靠性和控制精度.關(guān)鍵詞: 組合機(jī)床; plc; 控制系統(tǒng)中圖分類號(hào): th137; tp273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: a組合機(jī)床是由通用部件和部分專用部件組成的高效 、專 用 、自 動(dòng)化程度較高的機(jī)床. 它能完成鉆 、擴(kuò) 、鉸 、鏜 、銑 、攻 絲等工序和工作臺(tái)轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等 輔助動(dòng)作, 被廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的機(jī)械加工流水線中, 如汽車零部件制 造中的許多生產(chǎn)線. 動(dòng)力滑臺(tái)作為組合機(jī)床的一種通用部件, 通常安裝著各種旋轉(zhuǎn)著的刀具, 其液壓系統(tǒng)的功用是使這 些刀具做軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng), 并完成一定的動(dòng)作循環(huán). yt4543型動(dòng)力滑臺(tái)是一種使用廣泛的通用液壓動(dòng)力滑臺(tái), 該滑臺(tái)由液 壓缸驅(qū)動(dòng), 在電氣和機(jī)械裝置的配合下可以實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)加工工作循環(huán).以往采用繼電接觸控制系統(tǒng), 不但接線復(fù)雜, 而且系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障, 可靠性差. plc日 益廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備等電器控制中, 可以使機(jī)械加工設(shè)備的效率和可靠性提 高到一個(gè)新的水平, 采用plc對(duì)yt4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造, 能實(shí)現(xiàn)控 制系統(tǒng)的自動(dòng)化 1 .1 動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理yt4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)由以下一些基本回路構(gòu)成: 限壓式變量葉片泵 和進(jìn)油路調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路; 差動(dòng)連接快速運(yùn)動(dòng)回路; 電液換向閥 的換向回路; 由行程閥 、電 磁閥和液控順序閥等聯(lián)合控制的速度切換回路以及用 m型中位機(jī)能電液換向閥的卸荷回路等. 液壓系統(tǒng)的性能就由這些基本回路所決 定. 系統(tǒng)原理如圖1.該系統(tǒng)用限壓式變量葉片泵供油, 用電液閥換向, 用行程閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)速度和 工作速度的切換, 用調(diào)速閥使進(jìn)給速度穩(wěn)定.該液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)工 進(jìn)停 留快退原位停止”等多種自動(dòng)工作循環(huán).1.1 快進(jìn)按下啟動(dòng)按鈕, 電磁鐵1ya通電吸合, 控制油路進(jìn)油路線為: 泵1經(jīng)電磁先導(dǎo) 閥5左位 、單 向閥13, 進(jìn)入液動(dòng)閥4的左端油腔, 液壓閥芯向右移動(dòng); 控制油路回油 則從液動(dòng)閥4的右端油腔經(jīng)節(jié)流器和閥5的左位回油箱. 液動(dòng)閥4處于左位. 主油 路進(jìn)油路為: 泵1 單向閥11 液動(dòng)閥4左位 行程閥9( 常態(tài)位) 液壓缸左腔 ( 無桿腔) . 回油路為: 液壓缸右腔閥4左位單向閥12閥9液壓缸左腔.由于 動(dòng)力滑臺(tái)空載, 系統(tǒng)壓力低, 液控順序閥3關(guān)閉, 液壓缸成差動(dòng)連接, 且變量泵1有 最大的輸出流量, 滑臺(tái)向左快進(jìn)( 活塞桿固定, 滑臺(tái)隨缸體向左運(yùn)動(dòng)) .1.2 第一工進(jìn)收稿日期: 2008- 03- 26快進(jìn)到一定位置, 滑臺(tái)上的行程擋塊壓下行程閥9, 使原來通過閥9進(jìn)入液壓 缸無桿腔的油路切斷. 此時(shí)閥8電磁鐵3ya處于斷電狀態(tài), 調(diào)速閥6接入系統(tǒng)進(jìn)油 路, 系統(tǒng)壓力升高. 壓力的升高一方面使液控順序閥3打開, 另一方面使限壓式變 量泵的流量減小, 直到與經(jīng)過調(diào)速閥6后的流量相同為止.這時(shí)進(jìn)入液壓缸無桿腔作者簡(jiǎn)介: 武 濤( 1979- ) , 男, 河北張家口人, 助教, 工學(xué)碩士.圖1 yt4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)圖注: 1- 變 量 泵 , 2- 背 壓 閥 , 3- 順 序 閥 , 4- 換向 閥 , 5- 先 導(dǎo) 閥 , 6、7- 調(diào) 速 閥 , 8- 電 磁 閥 , 9- 行程閥, 10、11、12、13- 單向閥 , 14- 壓力 繼電器.48保定學(xué)院學(xué)報(bào)2008 年第 2 期的流量由調(diào)速閥6的開口大小決定. 液壓缸有桿腔的油液則通過液動(dòng)閥4后經(jīng)液控順序閥3和背壓閥2回油 箱( 兩側(cè)的壓 力差使單向閥12關(guān)閉) .液壓缸以第一種工進(jìn)速度向左運(yùn)動(dòng).1.3 第二工進(jìn)當(dāng)滑臺(tái)以第一工進(jìn)速度行進(jìn)到一定位置時(shí), 擋塊壓下行程開關(guān), 使電磁鐵3ya通電, 經(jīng)閥8的通路被切斷. 此時(shí)油液 需經(jīng)調(diào)速閥6與閥7才能進(jìn)入液壓缸無桿腔. 由于閥7的開口比閥6小, 滑臺(tái)的速度減小, 速度大小由調(diào)速閥7的開口決定. 1.4 停留當(dāng)滑臺(tái)以第二工進(jìn)速度行進(jìn)到碰上死擋鐵后, 滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng). 液壓缸有桿腔壓力升高, 壓力繼電器yj發(fā)出信號(hào)給時(shí) 間繼電器, 使滑臺(tái)在死擋鐵上停留一段時(shí)間后再開始下一動(dòng)作. 滑臺(tái)在死擋鐵上停留, 主要是為了滿足加工端面或臺(tái)肩 孔的需要, 使其軸向尺寸精度和表面光潔度達(dá)到一定要求.當(dāng)滑臺(tái)在死擋鐵上停留時(shí), 泵的供油壓力升高, 流量減少, 直 到限壓式流量泵流量減少到僅能滿足補(bǔ)償泵和系統(tǒng)的泄漏量為止. 這時(shí)處于需要保壓的流量卸荷狀態(tài).1.5 快退當(dāng)滑臺(tái)在死擋鐵上停留一段時(shí) 間( 由時(shí)間繼電器調(diào)整) 后, 時(shí)間繼電器發(fā)出使滑臺(tái)快退的信號(hào). 此時(shí)電磁鐵1ya斷 電, 2ya通電, 閥5和閥4處于右位. 主油路進(jìn)油路為: 泵1閥11液動(dòng)閥4右位液壓缸右腔; 回油路為: 液壓缸左腔單 向閥10閥4右位油箱. 由于此時(shí)為空載, 系統(tǒng)壓力很低, 泵1輸出的流量最大, 滑臺(tái)向右快退.1.6 原位停止當(dāng)滑臺(tái)快退到原位時(shí), 擋塊壓下原位行程開關(guān), 使電磁鐵1ya、2ya和3ya都 斷電, 閥5和閥4處于中位, 滑臺(tái)停止運(yùn) 動(dòng), 泵1通過閥4中位卸荷.2電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 輸入信號(hào)的確定表1 輸入信號(hào)的確定輸入信號(hào)說明表3 plc控制系統(tǒng)i/o分配表對(duì)象說明i/o統(tǒng)的輸入信號(hào)由點(diǎn)動(dòng)按鈕 、行 程開關(guān) 、壓 力繼電器及時(shí)間繼電器提供. 為了提高控sb sw1動(dòng)力滑臺(tái)啟動(dòng)按鈕1/4選擇開關(guān)sw循環(huán)sbsw1動(dòng)力滑臺(tái)啟動(dòng)按鈕1/4選擇開關(guān)sw循環(huán)x5x1制系統(tǒng)的可靠性 、精 準(zhǔn)度及靈敏度, 改 造sw21/4選擇開關(guān)sw循環(huán)sw21/4選擇開關(guān)sw循環(huán)x2后的新控制系統(tǒng)更換原來壓力繼電器, 去sw31/4選擇開關(guān)sw循環(huán)sw31/4選擇開關(guān)sw循環(huán)x3除 時(shí) 間 繼 電 器 改 由plc內(nèi) 部 計(jì) 時(shí) 器 提 供sw41/4選擇開關(guān)sw循環(huán)sw41/4選擇開關(guān)sw循環(huán)x4計(jì)時(shí)功能 2 .其他輸入信號(hào)由常開點(diǎn)動(dòng) 按xk1循環(huán)工進(jìn)行程開關(guān)xk1循環(huán)工進(jìn)行程開關(guān)x6鈕提供, 如表1.xk2xk3循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)xk2循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)x7yt4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái) 液 壓系 2.2 控制對(duì)象的確定yt4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái) 液 壓系 統(tǒng)采用電液方式控制, 由1個(gè)先導(dǎo)電磁閥 5, 1個(gè)二位二通電磁閥8和1個(gè)一位二通行 程閥9來調(diào)控.先導(dǎo)電磁閥5的電磁鐵1ya、 2ya, 二位二通電磁閥8的 電 磁 鐵3ya和 一位二通行程 閥 9的 電磁 鐵 4ya為plc控 制系統(tǒng)的直接控制對(duì)象.考慮到控制系統(tǒng) 操作的直觀簡(jiǎn)易性及安全性, 增加了工作 指 示 燈 led0, 第 1 種 工 作 循 環(huán) 指 示 燈 led1, 第 2種 工 作 循 環(huán) 指 示 燈led2, 第 3 種工作循環(huán)( 典型工作循環(huán)或普通工作循 環(huán)) 燈led3, 第4種工作循環(huán)指示燈led4. 控制對(duì)象信號(hào)的確定如表2所示 3 .工作方式選擇開關(guān)的4個(gè)位置分別對(duì) 應(yīng) 于 4種 工 作 循環(huán) 方 式 , 例 如 : 1/4選 擇 開 關(guān)sw循 環(huán), sw2 對(duì) 應(yīng) 于 第 二 種 工 作 循 環(huán), 此時(shí)led2亮.2.3 plc資源分配在確定了控制對(duì)象、控制內(nèi)容后, 對(duì)plc的i/o資源分配如表3所提示.xk4循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)sd壓力傳感器xk5循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān)xk6循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān)xk7循環(huán)快進(jìn)行程開關(guān)xk8循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān)xk9快退行程開關(guān)xk10原位停止行程開關(guān) 表2 控 制 對(duì) 象 信 號(hào) 確 定 控 制 對(duì) 象說 明 led1 循環(huán)工作指示燈 led2 循環(huán)工作指示燈 led3 循環(huán)工作指示燈 led4 循環(huán)工作指示燈 led0 工作指示燈1ya先導(dǎo)電磁閥5的電磁鐵2ya先導(dǎo)電磁閥5的電磁鐵3ya二位二通電磁閥8的電磁鐵4ya一位二通行程閥9的電磁鐵xk3 循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān) x10 xk4 循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān) x11 sd 壓力傳感器x12 xk5 循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān) x13 xk6 循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān) x14 xk7 循環(huán)快進(jìn)行程開關(guān) x15 xk8 循環(huán)工進(jìn)二行程開關(guān) x16 xk9 快退行程開關(guān)x17xk10 原位停止行程開關(guān) x0停留計(jì)時(shí)器t0led0 工作指示燈y0led1 循環(huán)工作指示燈 y5led2 循環(huán)工作指示燈 y6led3 循環(huán)工作指示燈 y7led4 循環(huán)工作指示燈 y101ya 電磁鐵y12ya 電磁鐵y23ya 電磁鐵y34ya 電磁鐵y4 武 濤, 張永博: yt4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的plc改造492.4 主程序設(shè)計(jì)依照流程圖的設(shè)計(jì)思想, 用傳統(tǒng)的順序控制的程序結(jié)構(gòu), 根據(jù)系統(tǒng)工作循環(huán)及電磁鐵動(dòng)作順序表設(shè)計(jì)出系統(tǒng)順序 功能圖, 如圖2. 系統(tǒng)的主程序根據(jù)圖2以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式來編寫 4 .2.5 plc外部接線圖plc外部接線圖, 輸入輸出設(shè)備、負(fù)載電源的類型等的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié) 合系統(tǒng)的控制要求來設(shè)定.液壓動(dòng)力滑臺(tái)plc外部接 線圖如圖3所示.m8002xk10原位停止, 指示燈亮y1 y4 工進(jìn)x14x15m50y2 y3 y4快退x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x10 x11 x12 x13 x14 x15 x16x17y0led0m0y0sw1 sw2 sw3 sw4sbled1x5y5m10y1啟動(dòng)快進(jìn)led2y6x1 x6m11x12m12y1 y4工進(jìn)x2 x7m21x13m22x3 x10x4 x11y7led3y1 y4一工進(jìn)m31y1 y4一工進(jìn)m41xk1 xk2 xk3 xk4 sd xk5 xk6 xk7 xk8xk9led4y10y1 y3 y4 t0 k30 停留y1 y3 y4二工進(jìn)m32y1 y3 y4二工進(jìn)m42y1快進(jìn)1yax12x16y1m33y1 y3 y4 t0 k30 停 留m43y1 y4工進(jìn)t0x17t0x17y22ya3yay34yax0y4圖2 yt4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)plc控制順序功能圖comcomdc3結(jié)論圖3 系統(tǒng)硬件安裝線路通過采用plc對(duì)原有組合機(jī)床的液壓動(dòng)力滑臺(tái)進(jìn)行改進(jìn), 可以充分發(fā)揮plc可靠性高 、接 線簡(jiǎn)單 、學(xué) 習(xí)容易 、使 用靈 活等優(yōu)點(diǎn), 克服了原有組合機(jī)床在繼電器控制方面的弊病, 保證了系統(tǒng)的控制功能, 給系統(tǒng)維護(hù)和靈活改變控制程序帶 來很大方便, 提高了生產(chǎn)效率, 在生產(chǎn)實(shí)際中有一定的推廣價(jià)值.參考文獻(xiàn): 1 周振寶. plc在普通銑床數(shù)控化改造中的應(yīng)用 j . 機(jī)床電器, 2006( 3) : 30- 31. 2 王建方, 劉海軍. plc使用技術(shù) j . 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù), 2003( 12) : 60, 64. 3 陳立定. 電氣控制和可編程序控制器的原理及應(yīng)用 m . 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004. 4 廖常初. 可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用 m . 重慶: 重慶大學(xué)出版社, 2001.the transformation of the hydraulic system for the power sliding feed table model yt4543 by using plcwu tao, zhang yong-bo( engineering college, south china agricultural university, guangzhou 510642, china)abstract : plc control system are replacing the conventional relay contact ones in large quantity because of its excellent reliability and adaptability. this paper as hydraulic power slider in the original yt4543 combination machine for objects of the transformation, in depth understanding of their work on the basis of principle, makes good use of reasonabl