YT4543型組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的PLC改造.docx

2008 年 4 月保 定 學 院 學 報apr.2008第 21 卷第 2 期journal of baoding universityvol.21 no.2文章編號: 1674-2494(2008) 02-0047-03yt4543型組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的plc改造武濤, 張永博( 華南農(nóng)業(yè)大學 工程學院, 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型原有組合機床液壓動力滑臺為改造對象, 利用性能優(yōu)良 、價 格合理的三菱fxos- 30mr- d 超小型plc對其實施改造, 并設計出相應的電氣控制原理圖, 提高了機床的可靠性和控制精度.關(guān)鍵詞: 組合機床; plc; 控制系統(tǒng)中圖分類號: th137; tp273文獻標識碼: a組合機床是由通用部件和部分專用部件組成的高效 、專 用 、自 動化程度較高的機床. 它能完成鉆 、擴 、鉸 、鏜 、銑 、攻 絲等工序和工作臺轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等 輔助動作, 被廣泛應用于大批量生產(chǎn)的機械加工流水線中, 如汽車零部件制 造中的許多生產(chǎn)線. 動力滑臺作為組合機床的一種通用部件, 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 些刀具做軸向進給運動, 并完成一定的動作循環(huán). yt4543型動力滑臺是一種使用廣泛的通用液壓動力滑臺, 該滑臺由液 壓缸驅(qū)動, 在電氣和機械裝置的配合下可以實現(xiàn)多種自動加工工作循環(huán).以往采用繼電接觸控制系統(tǒng), 不但接線復雜, 而且系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障, 可靠性差. plc日 益廣泛應用于機械設備等電器控制中, 可以使機械加工設備的效率和可靠性提 高到一個新的水平, 采用plc對yt4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)進行改造, 能實現(xiàn)控 制系統(tǒng)的自動化 1 .1 動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理yt4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)由以下一些基本回路構(gòu)成: 限壓式變量葉片泵 和進油路調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路; 差動連接快速運動回路; 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, 用行程閥實現(xiàn)快進速度和 工作速度的切換, 用調(diào)速閥使進給速度穩(wěn)定.該液壓系統(tǒng)可實現(xiàn)“快進工 進停 留快退原位停止”等多種自動工作循環(huán).1.1 快進按下啟動按鈕, 電磁鐵1ya通電吸合, 控制油路進油路線為: 泵1經(jīng)電磁先導 閥5左位 、單 向閥13, 進入液動閥4的左端油腔, 液壓閥芯向右移動; 控制油路回油 則從液動閥4的右端油腔經(jīng)節(jié)流器和閥5的左位回油箱. 液動閥4處于左位. 主油 路進油路為: 泵1 單向閥11 液動閥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 動力滑臺空載, 系統(tǒng)壓力低, 液控順序閥3關(guān)閉, 液壓缸成差動連接, 且變量泵1有 最大的輸出流量, 滑臺向左快進( 活塞桿固定, 滑臺隨缸體向左運動) .1.2 第一工進收稿日期: 2008- 03- 26快進到一定位置, 滑臺上的行程擋塊壓下行程閥9, 使原來通過閥9進入液壓 缸無桿腔的油路切斷. 此時閥8電磁鐵3ya處于斷電狀態(tài), 調(diào)速閥6接入系統(tǒng)進油 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.這時進入液壓缸無桿腔作者簡介: 武 濤( 1979- ) , 男, 河北張家口人, 助教, 工學碩士.圖1 yt4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)圖注: 1- 變 量 泵 , 2- 背 壓 閥 , 3- 順 序 閥 , 4- 換向 閥 , 5- 先 導 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保定學院學報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速度向左運動.1.3 第二工進當滑臺以第一工進速度行進到一定位置時, 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. 此時油液 需經(jīng)調(diào)速閥6與閥7才能進入液壓缸無桿腔. 由于閥7的開口比閥6小, 滑臺的速度減小, 速度大小由調(diào)速閥7的開口決定. 1.4 停留當滑臺以第二工進速度行進到碰上死擋鐵后, 滑臺停止運動. 液壓缸有桿腔壓力升高, 壓力繼電器yj發(fā)出信號給時 間繼電器, 使滑臺在死擋鐵上停留一段時間后再開始下一動作. 滑臺在死擋鐵上停留, 主要是為了滿足加工端面或臺肩 孔的需要, 使其軸向尺寸精度和表面光潔度達到一定要求.當滑臺在死擋鐵上停留時, 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償泵和系統(tǒng)的泄漏量為止. 這時處于需要保壓的流量卸荷狀態(tài).1.5 快退當滑臺在死擋鐵上停留一段時 間( 由時間繼電器調(diào)整) 后, 時間繼電器發(fā)出使滑臺快退的信號. 此時電磁鐵1ya斷 電, 2ya通電, 閥5和閥4處于右位. 主油路進油路為: 泵1閥11液動閥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. 由于此時為空載, 系統(tǒng)壓力很低, 泵1輸出的流量最大, 滑臺向右快退.1.6 原位停止當滑臺快退到原位時, 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, 滑臺停止運 動, 泵1通過閥4中位卸荷.2電氣控制系統(tǒng)的設計2.1 輸入信號的確定表1 輸入信號的確定輸入信號說明表3 plc控制系統(tǒng)i/o分配表對象說明i/o統(tǒng)的輸入信號由點動按鈕 、行 程開關(guān) 、壓 力繼電器及時間繼電器提供. 為了提高控sb sw1動力滑臺啟動按鈕1/4選擇開關(guān)sw循環(huán)sbsw1動力滑臺啟動按鈕1/4選擇開關(guān)sw循環(huán)x5x1制系統(tǒng)的可靠性 、精 準度及靈敏度, 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 間 繼 電 器 改 由plc內(nèi) 部 計 時 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計時功能 2 .其他輸入信號由常開點動 按xk1循環(huán)工進行程開關(guān)xk1循環(huán)工進行程開關(guān)x6鈕提供, 如表1.xk2xk3循環(huán)一工進行程開關(guān)循環(huán)一工進行程開關(guān)xk2循環(huán)一工進行程開關(guān)x7yt4543型組合機床動力滑臺 液 壓系 2.2 控制對象的確定yt4543型組合機床動力滑臺 液 壓系 統(tǒng)采用電液方式控制, 由1個先導電磁閥 5, 1個二位二通電磁閥8和1個一位二通行 程閥9來調(diào)控.先導電磁閥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)的直接控制對象.考慮到控制系統(tǒng) 操作的直觀簡易性及安全性, 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. 控制對象信號的確定如表2所示 3 .工作方式選擇開關(guān)的4個位置分別對 應 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 應 于 第 二 種 工 作 循 環(huán), 此時led2亮.2.3 plc資源分配在確定了控制對象、控制內(nèi)容后, 對plc的i/o資源分配如表3所提示.xk4循環(huán)一工進行程開關(guān)sd壓力傳感器xk5循環(huán)二工進行程開關(guān)xk6循環(huán)二工進行程開關(guān)xk7循環(huán)快進行程開關(guān)xk8循環(huán)二工進行程開關(guān)xk9快退行程開關(guān)xk10原位停止行程開關(guān) 表2 控 制 對 象 信 號 確 定 控 制 對 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先導電磁閥5的電磁鐵2ya先導電磁閥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)一工進行程開關(guān) x10 xk4 循環(huán)一工進行程開關(guān) x11 sd 壓力傳感器x12 xk5 循環(huán)二工進行程開關(guān) x13 xk6 循環(huán)二工進行程開關(guān) x14 xk7 循環(huán)快進行程開關(guān) x15 xk8 循環(huán)工進二行程開關(guān) x16 xk9 快退行程開關(guān)x17xk10 原位停止行程開關(guān) x0停留計時器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型組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的plc改造492.4 主程序設計依照流程圖的設計思想, 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)及電磁鐵動作順序表設計出系統(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, 輸入輸出設備、負載電源的類型等的設計應結(jié) 合系統(tǒng)的控制要求來設定.液壓動力滑臺plc外部接 線圖如圖3所示.m8002xk10原位停止, 指示燈亮y1 y4 工進x14x15m50y2 y3 y4快退x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x10 x11 x12 x13 x14 x15 x16x17y0led0m0y0sw1 sw2 sw3 sw4sbled1x5y5m10y1啟動快進led2y6x1 x6m11x12m12y1 y4工進x2 x7m21x13m22x3 x10x4 x11y7led3y1 y4一工進m31y1 y4一工進m41xk1 xk2 xk3 xk4 sd xk5 xk6 xk7 xk8xk9led4y10y1 y3 y4 t0 k30 停留y1 y3 y4二工進m32y1 y3 y4二工進m42y1快進1yax12x16y1m33y1 y3 y4 t0 k30 停 留m43y1 y4工進t0x17t0x17y22ya3yay34yax0y4圖2 yt4543型組合機床動力滑臺液壓系統(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對原有組合機床的液壓動力滑臺進行改進, 可以充分發(fā)揮plc可靠性高 、接 線簡單 、學 習容易 、使 用靈 活等優(yōu)點, 克服了原有組合機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)實際中有一定的推廣價值.參考文獻: 1 周振寶. plc在普通銑床數(shù)控化改造中的應用 j . 機床電器, 2006( 3) : 30- 31. 2 王建方, 劉海軍. plc使用技術(shù) j . 組合機床與自動化加工技術(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用 m . 北京: 機械工業(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用 m . 重慶: 重慶大學出版社, 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