PLC在組合機床改造中的應(yīng)用.pdf

機電工程技術(shù)2008年第37卷第07期機電工程技術(shù)!#年第$%卷第%期PLC在組合機床改造中的應(yīng)用凌岳山（江蘇林海動力機械集團公司，江蘇泰州225300）收稿日期：2008-03-20摘要：對PLC應(yīng)用于組合機床控制系統(tǒng)的設(shè)計思路進行了介紹，對系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計作了詳細闡述。關(guān)鍵詞：PLC；改造；組合機床中圖分類號：TP273文獻標識碼：B文章編號：1009-9492(2008)07-0077-021緒論可編程控制器（PLC）是以微處理為核心的一種新型工業(yè)控制裝置，它具有體積小、功能強、編程簡單、維護方便等優(yōu)點，其應(yīng)用越來越廣泛，用PLC電路替代傳統(tǒng)的繼電器電路已成為一種趨勢。本公司有一臺組合機床，這臺設(shè)備一直高負荷運轉(zhuǎn)十年多，由于控制電路使用的是繼電器控制回路，故障增多，嚴重影響生產(chǎn)加工速度，決定對電氣線路進行改造。2組合機床工作原理分析2.1機床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該機床由床身、中間工件夾緊裝置、左右兩個工位滑臺及動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻排屑系統(tǒng)等組成。主電路中有四臺電機，M1為油泵，提供左右工作臺前進、后退和工件夾緊的動力；M2、M3為左右動力頭電機，工作時切削和加工；M4為冷卻泵。自動工作時，首先起動液壓油泵、確認總原位后，人工上料、按圖1機床結(jié)構(gòu)示意圖1.左滑臺2.左動力頭3.工件夾緊裝置4.右動力頭5.右滑臺6.液壓站（裝有油泵，電磁閥YV1-6，壓力繼電器KA1）7.左原位行程8.左工進行程9.左工進端點行程10.右工進端點行程11.右工進行程12.右原位行程數(shù)控技術(shù)77機電工程技術(shù)2008年第37卷第07期機電工程技術(shù)!#年第$%卷第%期自動加工按鈕工件夾緊后、兩個工位滑臺前進并轉(zhuǎn)工進，同時冷卻泵起動，加工完畢后主軸延時停止旋轉(zhuǎn)，滑臺后退，退到原位壓到行程開關(guān)后停止，兩個工位都退到原位后工件自動松開，整個循環(huán)結(jié)束，人工上料開始第二個循環(huán)。2.2系統(tǒng)工作流程系統(tǒng)工作流程如圖2所示。3PLC控制系統(tǒng)分析與設(shè)計3.1編制動作時序表根據(jù)系統(tǒng)工作流程，加工過程中，滑臺的移動和工件的夾緊是由電磁閥控制的，YV1、YV2分別控制左滑臺的前進和后退，YV3、YV2分別控制右滑臺的前進和后退，YV5吸合工件夾緊，YV6吸合工件松開。自動加工過程中，YV5吸合，工件夾緊，壓力繼電器KA1吸合，以確認工件夾緊后，左右滑臺才能前后移動，加工過程中如因系統(tǒng)壓力降低到設(shè)定的壓力，則KA1斷開，滑臺和動力頭停止工作，防止工件飛出傷人。電磁閥的工作順序如表1所示。3.2控制系統(tǒng)硬件配置根據(jù)機床工作流程和控制的要求分析，系統(tǒng)需開關(guān)量輸入點21個，開關(guān)量輸出點12個，綜合考慮成本和技術(shù)要求，本系統(tǒng)中選用FX1N-40MR的PLC，該PLC具有24點輸入，16點繼電器輸出，完全滿足系統(tǒng)要求。輸入/輸出信號地址分配如表2所示。3.3PLC外部接線PLC輸入元件中，急停按鈕、停止按鈕和熱繼電器采用常閉觸點，其余按鈕采用常開觸點，行程開關(guān)也全部采用常開觸點。4程序設(shè)計根據(jù)工藝流程圖，編制PLC的程序，程序可在設(shè)備調(diào)試過程中可方便的修改。根據(jù)系統(tǒng)要求，機床控制分為兩部分，一是自動加工狀態(tài)，用于正常的切削加工；一是調(diào)整狀態(tài)，用于機床調(diào)試和刀具的調(diào)整，控制電路的梯形圖如圖3所示。調(diào)整狀態(tài)下，旋鈕SA1斷開X14，按下按鈕SB2和SB3，可實現(xiàn)油泵起動和停止，按鈕SB4-11，可實現(xiàn)左右滑臺的移動，動力頭的點動和工件的夾緊與放松。自動工作狀態(tài)，首先要確認滑臺的位置，如滑臺不在原位須調(diào)整到原位狀態(tài)，此時可通過指示燈HL2確認。確認兩滑臺在原位后，旋轉(zhuǎn)SA1閉合X14，機床工作在自動狀態(tài)，裝好工件后，按下自動夾緊按鈕SB12，電磁閥圖2系統(tǒng)工作流程表1動作時序表（自動加工狀態(tài)）工件夾緊工件松開左滑臺進左滑臺退右滑臺進右滑臺退YV1-+-YV2-+-YV3-+-YV4-+YV5+-+YV6-+-KA1+-+表2I/O信號分配表輸入輸出PC輸入現(xiàn)場信號意義PC輸出現(xiàn)場信號意義X00SB1急停按鈕Y00KM1油泵起動X01SB2油泵起動Y01KM2左動力頭X02SB3油泵停止Y02KM3右動力頭X03SB4工件夾緊Y03KM4冷卻泵起動X04SB5工件放松Y04YV1左滑臺進X05SB6左滑臺進Y05YV2左滑臺退X06SB7左滑臺退Y06YV3右滑臺進X07SB8右滑臺進Y07YV4右滑臺退X10SB9右滑臺退Y10YV5工件夾緊X11SB10左動力頭Y11YV6工件松開X12SB11右動力頭Y14HL1油泵工作X13SB12自動加工Y15HL2總原位X14SA1自動/調(diào)整X15KA1壓力繼電器X16SQ1左滑臺端點X17SQ2左滑臺原位X20SQ3左滑臺工進X21SQ4右滑臺端點X22SQ5右滑臺原位X23SQ6右滑臺工進X24FR1-4熱繼電器（下轉(zhuǎn)第120頁）數(shù)控技術(shù)78機電工程技術(shù)2008年第37卷第07期機電工程技術(shù)!#年第$%卷第%期YV5工作，工件夾緊，壓力繼電器KA1閉合，YV1和YV3工作，兩滑臺同時向前快進，左右滑臺分別壓到行程開關(guān)SQ3和SQ6后轉(zhuǎn)為工進，KM2、KM3接通，左右動力力頭工作，進行切削加工，同時KM4接通，冷卻泵工作。當左右滑臺工進到最前端分別壓到行程開關(guān)SQ1、SQ4，YV1、YV3斷電，滑臺停止前進，延時3秒后，KM2-4斷開，左右動力頭和水泵停止，同時YV2、YV4接通，滑臺回退到原位開關(guān)后停止，兩滑臺都回退到原位后電磁閥YV5斷開，YV6接通，工件松開，一個循環(huán)結(jié)束，重新安裝工件后繼續(xù)循環(huán)。為了保證安全，系統(tǒng)設(shè)置了急停按鈕，當系統(tǒng)異常情況時，按下SB1時，PLC所有的輸出將全部停止，以防止事故的發(fā)生。5結(jié)束語利用可編程控制器改造舊機床電氣系統(tǒng)，在現(xiàn)有企業(yè)里是非常現(xiàn)實的技術(shù)改造方案，雖然PLC一次性投資較大，但改造后的設(shè)備大大降低了運行的故障率，提高了設(shè)備運行的穩(wěn)定性和效率，降低了日常維護成本。改造后設(shè)備穩(wěn)定運行兩年多的時間，結(jié)果表明效果非常好。通過使用PLC改造該機床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機床的中間繼電器、時間繼電器，使線路簡化。同時，由于PLC的高可靠性，輸入輸出部分還有信號指示，給準確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便，具有一定的應(yīng)用推廣價值。參考文獻：1王阿根.電氣可編程控制原理與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，2007.2王永華，宋寅卯，陳玉國，等.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.作者簡介：凌岳山，男，1970年生，江蘇南通人，大學(xué)?？?，工程師。研究領(lǐng)域：機電一體化。(編輯：梁玉)圖3PLC梯形圖2）燈具安裝前應(yīng)核對燈具型號規(guī)格，并檢查準備安裝燈具位置的線路是否按設(shè)計敷設(shè)完成；線路保護是否完善。3）室外燈具安裝應(yīng)注意與線管駁接的密封處理和采用防水線盒。6結(jié)束語經(jīng)過不懈努力，本工程于2006年10月4日順利通電調(diào)試成功，比原計劃提前2天完成，得到甲方、建筑物業(yè)主及監(jiān)理單位的高度評價。珠江兩岸光亮工程作為第100屆廣交會配套工程，具有重要的歷史意義，該工程工期緊、高空作業(yè)工程量大，施工難度非常高，在如此艱難的情況下，如此短的時間里，完成如此重要任務(wù)可以說是一次重大的成功，既提升了公司的形象，同時還獲得了良好的經(jīng)濟效益，通過對飄帶、大龍和引橋的支吊架優(yōu)化設(shè)計和排柵搭設(shè)方案的制定，使用的機具臺班費用和材料用量大大減少，節(jié)約資金共約100多萬元，從而降低了工程成本，真正的做到了雙贏。工程竣工交付使用至今，運行性能穩(wěn)定，效果良好，滿足了設(shè)計和使用要求。此外，亦為廣州市珠江兩岸增添了一道美麗的燈光夜景。作者簡介：吳嘉杰，男，1961年生，廣東河源人，大學(xué)?？?，工程師。研究領(lǐng)域：建筑電氣安裝。已發(fā)表論文3篇。(編輯：王智圣)!（上接第78頁）經(jīng)驗交流120139KeywordsZHOUHua,SHIYan-huaAbstract:Keywords:LINGYue-shanAbstract:Keywords:JIANZhi-xiongAbstract:Keywords:YEXiao-liAbstract:Keywords:CHENGTu-yuan,LIDa-mingAbstract:Keywords:ZHOUHui,LUOFei,LUOFan-yi,WUNai-youAbstract:Keywords:BAIHuo-hua,ZHOUHong-fuAbstract:Keywords:XIANGBi-yunAbstract:Keywords:XIAOHai-feng,ZHANPei,XIAOJunAbstract:Keywords:numericalcontrolsystem；PLC；IPC；man-machineinterfaceHigh-speedprocessispredominatedirectionofmachinemanufacturingdevelopment.Thepaperintroducesmechanicalstructure,characterandkeytechnologyoftrestlebridgeNCgantrymachiningcenterthatisdirectlydrovedbylinearmotor.Thedevelopmachinehassuccessfullybeenusedinproduction.linearmotor；gantrymachiningcenter；high-speedprocess；developmentThearticleintroducesthedesignthinkingofthePLCusedincontrolsystemofModularMachinetool,andexpoundsthehardwareandsoftwaredesignofthesystemindetail.PLC；transformation；modularmachinetoolThispaperdescribeshowtouseSIEMENS802CtoreplaceaCINCINNATImachinecentersdefectiveCNCsystemwhilekeepsusingtheoriginalservodriversandmotors.Theequipmentisputintouseagainwithlowercost.Themethodofresolveralignmentisalsoexplainedinthispaper.machiningcenter；CNCsystemreplacement；resolveralignmentThemaincontentoftheresearchistobuildareallyNCMillingMachineenvironmentincomputerandtosimulatemachiningprocess.Authoranalyzesthecrucialtechnologiesandthearchitectureofvirtualmanufacturing.Ithasnarratedtheprincipleofbuildingthevirtualnumericalcontrolmachinetoolmouldandthecontroltechnologyrelatedtoit.Onthevirtualnumerical-controlmachinetoolwebuilt,itrealizesthefunctionofthemovementcontrolofeachaxleofmachinetool,programshowing,NCprogramcodecompile,informationshowingandsoon,andhasrealizedthemostbasicfunctionofamachinetoolofnumerical-controlsystem.NCmillingmachine；virtualmanufacturing；computeremulationInpresentwork,itisexceedinglydifficulttocontrolthescaleandprecisionofsomespecialsurfacessuchassinusoidalcurve,ellipse,parabola,etc.Threadcuttingisverydifficulttocarryoutbecausethecuttinghashigherspeedandwithmorepowerandtheaggregationoftheappliedforceislimited.Theprocessingofspecialthreadusingnumericalcontrolmachinewithmacroprogramisdiscussedandseveralexamplesarepresentedinthispaper.thenumericalcontrolturning；sinusoidalcurve；macroprogram；editroutineThecontrolsystemissuitableforalltypesofliftcontrolcabinetstypetest.Hydraulicservosystemusedtosimulatetheactualliftloadconditions；thedesignofsoftwareandhardwaresystemstoachievenotonlythelogicfunctionaldesignandsimulationofactualoperatingconditions,butalsoensuresthesystemequipmentsafetyanddependability.liftcontrolcabinets；typetest；hydraulicservo；groundingandlightningThearticleintroducesanewadvancedcasefillingmachineforbottlestoreplacethetraditionalcasefillingmachineTransmittedbyquadraticcrankmechanism.Itmakesuseofparallelguideandtwo-axleservosystemformechanical-driven,FrequencyConverterforvelocitymodulationofconveyerbelting,touchpanelasgraphicsOperationterminal(GOT),hasrealizedhigh-automatic,flexibilityandstability.ThispaperintroducesthebuildingofhardwarestructureandthedesignofsoftwarewithPLC.casefillingmachine；PLC；two-axleservosystem；touchpanel；frequencyconverterThestraightplatecutteristheplateprocessingimportantequipment.Theprocessingspeedexistswhichinviewoftheordinaryplatecutterequipmentisnothigh,themanpoweroperationistrouble,andtheefficiencyislow,securityquestionsandsoon.StudyontheMechanicalandelectricalsystemforthestraightmachineequipmentwhichusethenumericalcontrolsystem.Bywayoftheproductionpracticeandapplication,theresultshowsthatitissuccessfulinthisequipmentdesign.Controlprecisionishigh,themovementisreliable,andtheequipmenthasthehighperformance-to-priceratio.Itisworthapplying.straightplatecutter；cuttingofsettinglength；numericalcontrolsystemThispaperintroducestheprincipleandtherealizingofthedouble-axisservocontrol.Thedesignofthehardwareandsoftwarearealsointroduced.Thedigitalsignalprocessor(DSP)andservochipformotion(IRMCK201)areusedinthedouble-axisSynchronousservosystemtorealizethelinearmotionandtheacmotion.Thesystemisreliableanditcanbebothusedinthecontrolofmachinehandleandrobotmotioncontrol.Thetestingresultshowsappropriateperformancetooriginaldesign.double-axissynchronousservosystem；digitalsignalprocessor；IRMCK201；motioncontrol111212108-07-74DevelopmentofHigh-SpeedTrestleBridgeGantryMachiningCenterBasedonDirectDrive08-07-77TheApplicationofPLCintheTransformationofModularMachinetool08-07-79TheReplacementofCincinnatiMachineCentersCNCSystem08-07-81DesignonVirtualNCMillingMachineProcessSimulationSystem08-07-83TheNumericalControlProcessingofSpecialThreadwithManipulationofMacroprogram08-07-85TypeTestControlSystemDesignofLif