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科 科I技【論 壇 PLC在機(jī)床電氣控制中的應(yīng)用分析 胡江川 (哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001) 摘要：機(jī)床是一種典型的機(jī)械、液壓、電氣一體化協(xié)同控制的通用加工機(jī)床。其液壓、電氣配合時(shí)間的控制部分，且故障率高：故障現(xiàn)象多變． 不易排除。本設(shè)計(jì)則是將PLC靈活應(yīng)用與機(jī)床電氣控制中，完全取代了傳統(tǒng)的機(jī)床電氣控制中以繼電器、接觸器為主體的控制裝備。充分利用PLC 的可靠性和時(shí)間控制的精確性對(duì)其進(jìn)行改造，可以獲得理想的效果。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；電氣控制電路；自動(dòng)循環(huán)；電氣系統(tǒng) 目前多大數(shù)使用的”梯形圖”編程語(yǔ)言，沿用 了繼電器控制線路中的一些圖形符號(hào)和定義，因 此，對(duì)于熟悉繼電器電路的工程技術(shù)人員很容易將 繼電器控制線路‘翻譯”成PLC梯形圖。由于PM具 有使用靈活、通用性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單的特 ，因而在機(jī) 床控制中的應(yīng)用日益廣泛。 1組合機(jī)床構(gòu)成。組合機(jī)磅毛足專f對(duì)特定丁 牛， 進(jìn)行特定加工而沒(méi)計(jì)的一種高效率自動(dòng)化專用加 工設(shè)備。這類設(shè)備大多能多機(jī)多刀同時(shí)工作，并且 具有工作自動(dòng)循環(huán)的功能。組合機(jī) 西常由標(biāo)準(zhǔn)通 用部件和加工專用部件組合構(gòu)成，動(dòng)力部件采用電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，由電氣系統(tǒng)進(jìn)行工 作自動(dòng)循環(huán)的控制，是典型的機(jī)電或機(jī)電液一體化 的自動(dòng)化加工設(shè)備。常見(jiàn)的組合機(jī)床枋 準(zhǔn)通用部件 有動(dòng)力滑臺(tái)，各種加工動(dòng)力頭以及回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等， 可用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可用液壓驅(qū)動(dòng)。各標(biāo)準(zhǔn)通用動(dòng) 力部件的控制電路是獨(dú)立完整的，當(dāng)多個(gè)動(dòng)力部件 組合構(gòu)成一臺(tái)組合機(jī)床時(shí)，該機(jī)床的控制電路可由 各動(dòng)力部件的控制電路通過(guò)一定的連接電路組合 構(gòu)成。多動(dòng)力部件構(gòu)成的組合機(jī)床，其控制通常有 三方面的工作要求：第一方面是動(dòng)力部件的點(diǎn)動(dòng)及 復(fù)位控制；第二方面是動(dòng)力部件的單機(jī)自動(dòng)循環(huán)控 制(也稱半自動(dòng)循環(huán)控制)；第三方面是整批全自動(dòng) 工作循環(huán)控制。下面以雙面鉆孔組合機(jī)床為例，分 析這類機(jī)床的控制電路。雙面鉆孔組合機(jī)床用于在 工件兩相對(duì)表面上鉆孔。機(jī)床的動(dòng)力滑臺(tái)提供進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)主軸箱的刀具主軸提供切削主運(yùn) 動(dòng)。兩液壓動(dòng)力滑臺(tái)對(duì)面布置，安裝在標(biāo)準(zhǔn)側(cè)底座 上，刀具電動(dòng)機(jī)固定在滑臺(tái)上，中間底座上裝有工 件定位夾緊裝置。工作時(shí)，工件裝^夾具 位夾緊 裝 ，按動(dòng)起動(dòng)按鈕，開(kāi)始工件的定位和夾緊，然后 兩面的動(dòng)力滑臺(tái)同時(shí)進(jìn)行快速進(jìn)給、工作進(jìn)給和快 速退回的加工循環(huán)，此時(shí)刀具電動(dòng)機(jī)也起動(dòng)__I=作， 冷卻泵在工進(jìn)過(guò)程中提供冷卻液，加工循環(huán)結(jié)束 后，動(dòng)力滑臺(tái)退回原位，夾具松開(kāi)并拔出定位銷，一 次加工循環(huán)結(jié)束。礦井提升機(jī)直流拖動(dòng)與交流異步 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)相比，調(diào)速性能好，不需附加其他拖動(dòng) 裝置，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。此項(xiàng)改造的內(nèi)容是去掉 TKD電控系統(tǒng)、交流電動(dòng)機(jī)和信號(hào)操車設(shè)備等，改 為新型的直流調(diào)速自動(dòng)化系統(tǒng)，主要包括開(kāi)發(fā)一套 由高壓開(kāi)關(guān)柜、整流變壓器、電樞整流柜、司機(jī)控制 臺(tái)、PLC柜、低壓配電柜和上位監(jiān)視機(jī)等組成的全 數(shù)字自動(dòng)化副井提升電控系統(tǒng)，使用直流電動(dòng)機(jī)， 更換—套PI c控制信號(hào)操車設(shè)備。應(yīng)用實(shí)踐表明： 由于硬件電路均采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路， 元器件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障點(diǎn)少、可靠 高。硬件采用 以總線聯(lián)系的模塊化結(jié)構(gòu)，控制算法和系統(tǒng)控制利 用軟件完成具有可構(gòu)置性，可以進(jìn)行功能擴(kuò)展，運(yùn) 行靈活。硬件工作狀態(tài)可以通過(guò)軟件來(lái)反映，軟件 運(yùn)行睛況也可以通過(guò)硬件來(lái)監(jiān)視，軟、硬件故障均 一 < ’ K5 ’ fn}常數(shù)設(shè)定 FN【’l! K5 D5 t1V 1’ 圖1設(shè)定值的指定方法 可通過(guò)指示直接反映出來(lái)，維護(hù)方便。設(shè)有微處理 器，整個(gè)控制功能與調(diào)速算法均由軟件完成，控制 精度高，穩(wěn)定眭好。全數(shù)字控制的直流拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn) 行效率高，無(wú)功能菩 氐，節(jié)約電能，減少維護(hù)費(fèi)用。不 同型號(hào)的臥式車床，其主電動(dòng)機(jī)的工作要求不同， 因而由不同的控制電路構(gòu)成，但是由于臥式車床運(yùn) 動(dòng)變速是由機(jī)械系統(tǒng)完成的，目機(jī)床運(yùn)動(dòng)形式比較 簡(jiǎn)單，相應(yīng)的控制電路也比較簡(jiǎn)單，本節(jié)以C650臥 式車床電氣控制系統(tǒng)為例，進(jìn)行控制電路的分析。 2 PLC安裝原理。安裝在床身上的主軸箱中的 主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)裝夾在其端頭的工件轉(zhuǎn)動(dòng)；刀具安 裝在刀架上，與滑板一起隨溜板箱沿主軸軸線方向 實(shí)現(xiàn)進(jìn)給移動(dòng)，主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和溜板箱的移動(dòng)均由主 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于加工的工件比較大，加工時(shí)其轉(zhuǎn) 動(dòng) 量也比較大，需停車時(shí)不易立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，必 須有停車制動(dòng)的功能，較好的停車制動(dòng)是采用電氣 制動(dòng)。在加工的過(guò)程中，還需提供切削液，并且為減 輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省輔助工作時(shí)間，要求帶動(dòng) 刀架移動(dòng)的溜板箱能夠 8重夠動(dòng)?？刂齐娐房蓜澐?為主電動(dòng)機(jī)的控制電路和電動(dòng)機(jī)的控制電路兩部 分。由于主電動(dòng)機(jī)控制電路部分較復(fù)雜，因而還可 以進(jìn)一步將主電動(dòng)機(jī)控制電路劃分為正反轉(zhuǎn)起動(dòng) 租點(diǎn)動(dòng) 掊掰空制電路與停車制動(dòng)居 ；j空制電路。組 合機(jī)床的控制是一典型的順序控制，實(shí)際生產(chǎn)中， 常采用可編程序控制器來(lái)構(gòu)成電氣控制系統(tǒng)，使得 電氣控制設(shè)備體積小，工作可靠，并且控制要求易 于修改，特別是在多動(dòng)力部件，運(yùn)動(dòng)循環(huán)復(fù)雜的工 況下，優(yōu)點(diǎn)更突出。PLC有i種輸出形式，要根據(jù)負(fù) 載的要求來(lái)決定選擇哪一種形式的輸出。下面以繼 電器輸出形式為例，介紹幾點(diǎn)注意事項(xiàng)。2．1 PLC的 輸出接線有獨(dú)立輸出和分組輸出兩種類型。獨(dú)立輸 出型，各輸出點(diǎn)之間相互隔離，每一個(gè)輸出點(diǎn)都可 使用單獨(dú)的電源。2．2根據(jù)PLC輸出端的帶負(fù)載能 力，選擇負(fù)載的接線形式。采用繼電器輸出的PLC 可以驅(qū)動(dòng)2A的電阻負(fù)載，也 c是說(shuō)PLC輸出公共 端允許的最大電流是2A。2．3 PLC的輸出端接有感 性元件(盤Ⅱ線圈負(fù)載肘，要加抗干擾電路。 3設(shè)定值的指定方法。定時(shí)器必須有設(shè)定值。 設(shè)定值的指定方法有兩種，即用程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常 數(shù)∞直接設(shè)定和用數(shù)據(jù)寄存器(1=))的內(nèi)容進(jìn)行間接 設(shè)定。設(shè)定值為 羞 l常數(shù)。3．1常數(shù)設(shè)定 。FX系 ’lII{媸瞧 JI向客 列PLC的常數(shù)數(shù)值設(shè)定用K或H，分別表示十進(jìn) 制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。如圖1(a斯示，用K將設(shè)定值指 定為十進(jìn)制常數(shù)500。T20是以lOOms為單位的定 時(shí)器，則定時(shí)器要經(jīng)過(guò)lOOms×500-=50000ms= 50s計(jì)時(shí)才動(dòng)作。3．2間接沒(méi)定0D1。預(yù)先將數(shù)值 500寫^程宇鰳匝過(guò)數(shù)值開(kāi)關(guān)輸人到間接指定的數(shù) 據(jù)寄存器D5中。如圖1所示，當(dāng)XO01為“r’時(shí)， K500被傳送到D5中，D5的內(nèi)容為500，即為定時(shí) 器T20 寸間。立式機(jī)床是一種自動(dòng)化程度要 求較高的機(jī)電設(shè)備，一般應(yīng)用于冶金行業(yè)，車制各 種大型工件庀通常采用繼電器邏輯控制方式，設(shè)備 的電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長(zhǎng)。隨著技術(shù)的進(jìn) 步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來(lái)越多的弊瑞。近年 來(lái)PLC機(jī)在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來(lái)愈廣，它在 控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的 綜合優(yōu)勢(shì)，是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。如果用 PLC控制技術(shù)對(duì)這些系統(tǒng)實(shí)施改造，則具有普遍的 技術(shù)及經(jīng)濟(jì)意義。原設(shè)備為手動(dòng)操作，根據(jù)使用部 門的建議，在改造方案上維持改造前設(shè)備人一機(jī)界 面的原始性，這樣可以有效減少設(shè)備使用人員的誤 操作，不至于使設(shè)備的事故率在技術(shù)改造后有所增 加。系統(tǒng)的丁作臺(tái)變速單二依靠液壓電磁閥來(lái)實(shí) 現(xiàn)，并由機(jī)械傳動(dòng)部件不斷地改變傳輸比，達(dá)到改 變工作臺(tái)轉(zhuǎn)速目的。其變速操作相當(dāng)繁瑣，必須先 讓主機(jī)停車，選好速度后，微動(dòng)使齒輪重新啃合再 掛擋，最后重新啟動(dòng)。 實(shí)踐證明，用PLC改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng) 是很好的方法。它可以充分發(fā)揮PLC高可靠性、高 抗干擾的托 ，壽命長(zhǎng)、維修量少、查找外部線路簡(jiǎn) 單。同時(shí)采用變頻器改善了原系統(tǒng)工作臺(tái)啟動(dòng)凋速 性能，有利于節(jié)能，提高了效率，為企業(yè)創(chuàng)造較好的 經(jīng)濟(jì)效益。 參考文獻(xiàn) 【1]齊占慶，王振臣．電氣控制技術(shù)【Ml北京：機(jī)械工 業(yè)出版社．2002． I 2l史國(guó)生．電氣控制與可編程控制器技術(shù)呻北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2003． I31馬志溪．電氣工程設(shè)計(jì) 北京：機(jī)械工業(yè)出版 社，20021 f4I劉增良，劉國(guó)亭-電氣工程CAD IM【北京：中國(guó)水 利水電出版社．2002． 一2一 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 年 第 期 內(nèi) 燃 機(jī) 燃 油 噴 射 和 控 制 系 列 噴 油 器 體 出 油 孔 六 工 位 回 轉(zhuǎn) 臺(tái) 式 自 動(dòng) 加 工 組 合 機(jī) 床 設(shè) 計(jì) ‘ 吳 德 忠 關(guān) 鍵 詞 噴 油 器 體 出 油 孔 一 月 胃 陶 潤(rùn) 亮 無(wú) 錫 威 孚 集 團(tuán) 公 司 設(shè) 備 制 造 分 公 司 制 造 工 藝 組 合 機(jī) 床 噴 油 器 體 是 柴 油 機(jī) 燃 油 噴 射 系 統(tǒng) 的 主 要 零 件 之 一 。 由 于 近 年 來(lái) 產(chǎn) 品 品 種 和 產(chǎn) 量 不 斷 增 加 目 前 系 列 噴 油 器 總 成 年 產(chǎn) 萬(wàn) 綱 領(lǐng) , 原 先 采 用 的 多 工 步 分 散 加 工 工 藝 , 色 經(jīng) 不 適 應(yīng) 現(xiàn) 生 產(chǎn) 的 要 求 , 因 此 , 需 要 設(shè) 計(jì) 制 造 高 效 、 有 集 中 加 工 工 藝 、 多 品 種 的 自 動(dòng) 加 工 組 合 機(jī) 床 。 根 據(jù) 初 擬 方 案 的 比 較 與 選 擇 , 確 定 設(shè) 計(jì) 一 臺(tái) 六 工 位 回 轉(zhuǎn) 臺(tái) 式 目 動(dòng) 加 工 組 合 機(jī) 床 , 用 于 加 工 噴 油 器 體 的 出 油 孔 的 整 臺(tái) 機(jī) 床 由 床 身 部 件 , 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 部 件 , 夾 具 部 件 , 滑 套 式 鉆 削 動(dòng) 力 頭 部 件 , 切 削 螺 紋 專 用 動(dòng) 力 頭 部 件 , 液 壓 站 部 件 , 氣 動(dòng) 傳 動(dòng) 控 制 部 件 , 電 氣 控 制 部 件 , 冷 卻 液 及 排 屑 裝 置 部 件 組 成 。 加 工 工 步 內(nèi) 容 有 起 鉆 中 心 孔 、 鉆 孔 、 擴(kuò) 孔 、 孔 口 倒 角 、 惚 平 面 、 攻 絲 等 。 夾 具 設(shè) 計(jì) 中 將 采 用 成 組 技 術(shù) , 根 據(jù) 不 同 品 種 設(shè) 計(jì) 定 位 元 件 及 調(diào) 整 卡 , 實(shí) 現(xiàn) 一 機(jī) 多 品 種 加 工 。 圖 為 機(jī) 床 布 置 及 加 工 示 意 圖 。 圖 及 圖 分 別 為 系 列 噴 油 器 體 各 出 油 孔 六 工 位 加 工 組 合 機(jī) 床 的 俯 視 圖 及 主 視 圖 。 二 組 合 機(jī) 床 基 礎(chǔ) 件 的 設(shè) 計(jì) 與 選 擇 根 據(jù) 加 工 工 步 內(nèi) 容 確 定 組 機(jī) 工 位 數(shù) , 動(dòng) 力 頭 的 分 布 , 選 定 組 合 機(jī) 床 基 礎(chǔ) 部 件 — 底 座 及 圓 盤 式 工 作 臺(tái) 標(biāo) 準(zhǔn) 部 件 圓 臺(tái) 直 徑 必 見(jiàn) 組 合 機(jī) 床 總 圖 。 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 部 件 的 選 用 標(biāo) 準(zhǔn) 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 部 件 , 普 通 級(jí) 分 度 精 度 即 , 端 面 跳 動(dòng) 。 其 主 要 尺 寸 參 數(shù) 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 臺(tái) 面 直 徑 曰 。 , 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 高 度 , 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 底 面 直 徑 必 , 選 擇 工 位 數(shù) 共 有 , , , , , 六 種 工 位 數(shù) 可 供 選 擇 , 節(jié) 拍 一 秒 , 工 作 臺(tái) 液 壓 系 統(tǒng) 工 作 壓 力 。 料 一 下 料 圖 機(jī) 床 布 置 及 加 工 示 意 圖 三 組 合 機(jī) 床 成 組 夾 具 的 設(shè) 計(jì) 為 了 使 本 設(shè) 備 能 夠 加 工 同 系 列 、 各 種 不 同 品 種 的 噴 油 器 體 回 油 孔 , 設(shè) 計(jì) 夾 具 時(shí) , 工 件 的 定 位 采 用 可 更 換 式 定 位 元 件 , 詳 見(jiàn) 夾 具 部 件 總 圖 。 根 據(jù) 組 機(jī) 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 的 位 置 安 排 , 確 定 本 設(shè) 備 共 需 六 套 夾 具 安 裝 使 用 , 每 個(gè) 品 種 的 噴 油 器 體 均 設(shè) 計(jì) 有 專 用 定 位 塊 , 以 及 夾 具 調(diào) 整 卡 , 供 更 換 品 種 時(shí) 調(diào) 整 使 用 。 工 件 在 夾 具 體 中 的 定 位 。 根 據(jù) 各 被 加 工 噴 油 器 體 零 件 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) , 以 其 長(zhǎng) 圓 柱 形 表 , 收 稿 日 期 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 內(nèi) 燃 機(jī) 姍 油 噴 射 和 控 制 。 。 年 第 期 圖 加 工 機(jī) 床 俯 視 圖 畫畫畫畫畫畫畫畫畫畫畫畫 片 粵 ‘‘‘‘ 日日日 一 廣 一 一 一一一 叫 , 司司司司司司司司司司 徜徜徜徜徜徜徜徜徜 田田田田田田田田田田田田田田田田田田田勻勻勻勻勻勻勻勻勻勻勻勻勻 仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁 污污 一 , 眾 。 刃刃刃刃刃刃刃刃刃刃刃刃刃刃刃刃 一 飛 一一 達(dá) 翼 過(guò)過(guò)過(guò)過(guò)過(guò)過(guò)過(guò)過(guò)過(guò)過(guò)過(guò)過(guò) 曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰 廠廠廠廠廠 一 廣 氣氣‘‘ 夕 一 尸 一一一 一 —— , , 入入 川 ‘ 。 編編 「「「「 面 作 主 定 位 , 被 加 工 圖 加 工 機(jī) 床 主 視 圖 采 用 可 更 換 式 長(zhǎng) 形 塊 , 限 制 零 件 在 夾 具 中 的 四 個(gè) 自 由 度 , 即 限 制 夾 具 設(shè) 計(jì) 及 工 件 的 夾 緊 。 夾 具 設(shè) 計(jì) 成 工 件 在 , 軸 上 的 移 動(dòng) 和 轉(zhuǎn) 動(dòng) , 在 工 件 的 底 端 , 夾 具 體 中 設(shè) 計(jì) 有 可 更 換 式 底 定 位 塊 定 位 , 限 制 工 件 在 軸 上 的 移 動(dòng) 的 二 個(gè) 自 由 度 , 在 工 件 的 扁 位 上 采 用 輔 助 定 位 , 限 制 工 件 繞 軸 上 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 一 個(gè) 自 由 度 , 至 此 夾 具 設(shè) 計(jì) 實(shí) 現(xiàn) 了 工 件 在 夾 具 裝 夾 過(guò) 程 中 限 制 六 個(gè) 自 由 度 的 完 全 定 位 方 式 。 軸 對(duì) 稱 形 式 , 同 時(shí) 能 安 裝 加 工 兩 個(gè) 噴 油 器 體 零 件 , 夾 具 體 中 設(shè) 計(jì) 有 一 個(gè) 夾 緊 用 的 油 缸 , 缸 徑 為 , 由 油 缸 活 塞 的 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 驅(qū) 動(dòng) 活 塞 桿 拉 緊 或 松 開(kāi) 兩 側(cè) 的 回 轉(zhuǎn) 式 鉤 形 壓 板 , 鉤 形 壓 板 能 依 靠 彈 簧 力 將 裝 人 夾 具 體 內(nèi) 的 工 件 進(jìn) 行 預(yù) 夾 緊 , 操 作 者 能 夠 方 便 地 使 工 件 準(zhǔn) 確 定 位 和 更 換 。 在 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 部 件 中 心 , 設(shè) 計(jì) 安 裝 有 一 套 夾 具 專 用 的 液 壓 夾 緊 用 的 配 油 器 , ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 年 第 期 內(nèi) 供 機(jī) 撰 油 噴 射 和 控 制 由 液 壓 油 管 將 壓 力 油 從 配 油 器 中 通 人 夾 具 體 中 夾 緊 缸 的 前 腔 和 后 腔 。 工 件 在 夾 具 中 完 全 定 位 后 , 在 大 外 圓 部 位 被 夾 緊 。 夾 緊 與 定 位 方 式 請(qǐng) 參 見(jiàn) 零 件 品 種 圖 。 隨 著 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 的 旋 轉(zhuǎn) , 液 壓 夾 具 的 配 油 器 能 夠 自 動(dòng) 切 換 夾 具 夾 緊 缸 的 油 路 , 即 在 工 位 , , , , 。 夾 具 能 夠 處 在 夾 緊 狀 態(tài) , 在 工 位 裝 卸 工 件 位 置 上 , 夾 具 處 在 松 開(kāi) 狀 態(tài) 。 如 果 設(shè) 備 處 于 調(diào) 整 狀 態(tài) , 在 每 一 個(gè) 工 位 附 近 有 一 個(gè) 松 開(kāi) 按 鈕 盒 , 操 作 此 程 序 時(shí) 能 將 某 工 位 夾 具 中 夾 緊 著 的 工 件 松 開(kāi) , 以 方 便 被 加 工 零 件 的 試 切 削 調(diào) 整 。 四 鉆 削 動(dòng) 力 頭 的 選 擇 根 據(jù) 被 加 工 零 件 的 特 點(diǎn) , 考 慮 到 所 加 工 部 位 切 削 距 離 較 短 , 因 此 采 用 法 國(guó) 公 司 的 ‘ 型 滑 套 式 鉆 削 動(dòng) 力 頭 , 該 動(dòng) 力 頭 有 以 下 特 點(diǎn) 氣 動(dòng) 式 滑 套 進(jìn) 給 快 進(jìn) 及 快 退 氣 液 轉(zhuǎn) 換 驅(qū) 動(dòng) 主 軸 滑 套 進(jìn) 給 工 作 進(jìn) 給 主 軸 滑 套 最 大 行 程 鉆 削 進(jìn) 給 最 大 行 程 有 隨 意 調(diào) 整 的 擋 鐵 裝 置 用 以 對(duì) 進(jìn) 給 距 離 進(jìn) 行 限 位 主 軸 回 轉(zhuǎn) 精 度 , 動(dòng) 力 頭 主 軸 端 摘 合 標(biāo) 準(zhǔn) 動(dòng) 力 頭 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 功 率 在 工 位 為 , 轉(zhuǎn) 速 為 , 主 軸 轉(zhuǎn) 速 在 工 位 為 一 , 轉(zhuǎn) 速 為 , 主 軸 轉(zhuǎn) 速 在 工 位 為 · , 轉(zhuǎn) 速 為 , 主 軸 轉(zhuǎn) 速 在 工 位 為 , 轉(zhuǎn) 速 為 , 主 軸 轉(zhuǎn) 速 組 合 機(jī) 床 的 第 工 位 為 上 下 料 , 第 , , 工 位 分 別 為 鉆 中 心 孔 , 鉆 孔 和 擴(kuò) 孔 , 第 工 位 為 惚 平 面 。 由 于 每 個(gè) 工 位 同 時(shí) 加 工 兩 個(gè) 工 件 , 因 此 , 每 工 位 并 列 安 裝 兩 臺(tái) 滑 套 式 鉆 削 動(dòng) 力 頭 。 機(jī) 床 第 工 位 為 攻 絲 , 采 用 法 國(guó) 公 司 的 一 型 號(hào) 的 切 削 螺 紋 專 用 動(dòng) 力 頭 , 該 種 動(dòng) 力 頭 有 如 下 特 點(diǎn) 通 過(guò) 導(dǎo) 向 攻 絲 模 進(jìn) 行 螺 紋 進(jìn) 給 , 按 定 貨 要 求 制 造 攻 絲 行 程 最 大 為 利 用 限 位 開(kāi) 關(guān) 和 可 以 隨 意 調(diào) 整 的 凸 輪 開(kāi) 關(guān) 對(duì) 螺 紋 進(jìn) 給 距 離 進(jìn) 行 控 制 帶 有 絲 錐 刀 具 自 動(dòng) 保 護(hù) 裝 置 動(dòng) 力 頭 主 軸 端 一 , 適 合 安 裝 快 速 更 換 絲 錐 刀 具 夾 頭 , 該 種 絲 錐 刀 具 夾 頭 的 型 號(hào) 為 一 一 動(dòng) 力 頭 電 動(dòng) 功 率 為 , 轉(zhuǎn) 速 為 。 該 回 轉(zhuǎn) 臺(tái) 式 組 機(jī) 六 個(gè) 加 工 工 位 中 最 長(zhǎng) 節(jié) 拍 時(shí) 間 為 。 , 回 轉(zhuǎn) 臺(tái) 轉(zhuǎn) 位 時(shí) 間 為 , 所 以 , 總 節(jié) 拍 時(shí) 間 為 , 機(jī) 床 在 百 分 之 八 十 的 工 作 負(fù) 荷 下 每 小 時(shí) 加 工 零 件 件 。 上 述 動(dòng) 力 頭 功 率 與 轉(zhuǎn) 速 參 考 《 組 合 機(jī) 床 設(shè) 計(jì) 參 考 圖 冊(cè) 》 中 的 第 一 章 常 用 工 藝 資 料 一 , 該 圖 冊(cè) 由 大 連 組 合 機(jī) 床 研 究 所 編 制 , 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 出 版 。 五 液 壓 系 統(tǒng) 原 理 該 液 壓 系 統(tǒng) 控 制 三 個(gè) 動(dòng) 作 執(zhí) 行 元 件 , 即 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 的 抬 起 與 壓 下 , 夾 具 油 缸 分 配 器 的 夾 緊 與 松 開(kāi) 和 分 度 油 缸 的 回 轉(zhuǎn) 與 返 回 。 由 液 壓 原 理 圖 圖 可 知 , 該 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 用 單 泵 供 油 , 油 泵 、 節(jié) 流 閥 和 蓄 能 器 構(gòu) 成 這 個(gè) 系 統(tǒng) 的 調(diào) 壓 部 分 , 溢 流 閥 控 制 著 整 個(gè) 油 路 的 壓 力 調(diào) 整 到 , 當(dāng) 機(jī) 床 在 加 工 工 件 時(shí) , 三 個(gè) 動(dòng) 作 執(zhí) 行 元 件 都 不 動(dòng) 作 。 此 時(shí) , 油 泵 向 蓄 能 器 充 油 。 通 過(guò) 壓 力 表 開(kāi) 關(guān) 對(duì) 油 路 進(jìn) 行 選 擇 , 從 而 可 以 從 壓 力 表 中 查 看 油 路 的 壓 力 是 否 符 合 設(shè) 計(jì) 要 求 。 本 系 統(tǒng) 的 調(diào) 速 部 分 由 兩 個(gè) 節(jié) 流 閥 進(jìn) 行 調(diào) 整 。 它 們 分 別 控 制 著 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 和 分 度 油 缸 工 作 速 度 的 快 慢 。 三 個(gè) 換 向 閥 對(duì) 執(zhí) 行 元 件 起 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 內(nèi) 燃 機(jī) 燃 油 噴 射 和 控 制 年 第 期 著 改 變 運(yùn) 動(dòng) 方 向 的 作 用 , 從 而 實(shí) 現(xiàn) 了 執(zhí) 行 元 件 的 往 復(fù) 循 環(huán) 運(yùn) 動(dòng) 。 廠廠廠廠廠廠廠廠廠卜卜卜卜卜卜卜 …… 通通通通 悶悶 氏氏 奮奮 、、、 銘銘銘銘銘 飛飛 今今今今今 , 「「 日日 區(qū)區(qū) 廠廠廠廠 麗麗 筍 、、 石石」」」」」」」」」」」」」」」」」」 廣廣廣廣廣廣廣廣廣門門門 「 」」 門門 從從 廠廠 「 工工 作作 ’ 丁 一 一一 獷獷 門門門 「 下 三 門門 爭(zhēng) 一一稼稼 找找 「 一一 二 ’ 月月「「 一 口口 】 、 又 ,廠廠 甲甲甲 ‘‘ 口口 口口口口 岡岡岡 釁 加 牛 麟 器 圖 液 壓 原 理 圖 此 外 , 該 系 統(tǒng) 中 還 包 括 油 箱 , 吸 油 濾 油 器 , 壓 力 油 濾 油 器 和 截 止 閥 等 輔 助 元 件 。 經(jīng) 過(guò) 兩 只 濾 油 器 的 過(guò) 濾 , 保 證 了 壓 力 油 的 清 潔 度 。 對(duì) 該 液 壓 站 系 統(tǒng) 還 有 兩 點(diǎn) 說(shuō) 明 以 上 各 工 作 閥 及 輔 助 元 件 的 型 號(hào) 及 說(shuō) 明 在 此 不 一 一 詳 述 , 請(qǐng) 參 見(jiàn) 液 壓 原 理 圖 。 本 機(jī) 床 加 工 工 序 動(dòng) 力 頭 的 驅(qū) 動(dòng) 滑 臺(tái) 是 由 氣 動(dòng) 驅(qū) 動(dòng) 的 , 在 此 不 作 介 紹 , 詳 情 請(qǐng) 參 見(jiàn) 氣 動(dòng) 原 理 圖 。 六 設(shè) 備 的 電 氣 控 制 設(shè) 計(jì) 根 據(jù) 液 壓 、 氣 動(dòng) 原 理 圖 圖 , 本 機(jī) 床 采 用 相 , 的 供 電 方 式 , 即 三 相 四 線 制 。 電 氣 控 制 系 統(tǒng) 采 用 日 本 三 菱 系 列 可 編 程 控 制 器 , 由 基 本 單 元 一 和 兩 塊 擴(kuò) 展 模 塊 一 組 成 。 同 時(shí) 根 據(jù) 機(jī) 械 加 工 工 藝 要 求 設(shè) 計(jì) 出 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 圖 。 本 系 統(tǒng) 電 器 系 統(tǒng) 電 壓 升 級(jí) 分 別 為 , , 。 主 電 路 由 供 電 , 為 , 電 磁 閥 , 指 示 燈 為 。 本 系 統(tǒng) 有 三 種 工 作 狀 態(tài) , 分 別 為 整 機(jī) 連 續(xù) 循 環(huán) , 滑 臺(tái) 調(diào) 整 和 回 轉(zhuǎn) 調(diào) 整 。 這 三 種 工 作 狀 態(tài) 都 由 工 作 狀 態(tài) 開(kāi) 關(guān) 進(jìn) 行 控 制 。 此 外 , 本 系 統(tǒng) 初 始 狀 態(tài) 的 建 立 可 采 用 兩 種 方 式 方 式 一 第 一 次 運(yùn) 行 時(shí) 即 建 立 初 始 狀 態(tài) 。 方 式 二 在 非 連 續(xù) 自 動(dòng) 循 環(huán) 過(guò) 程 中 , 轉(zhuǎn) 動(dòng) 工 作 狀 態(tài) 選 擇 開(kāi) 關(guān) 時(shí) , 建 立 初 始 狀 態(tài) , 并 復(fù) 位 其 他 狀 態(tài) 。 本 系 統(tǒng) 在 工 作 過(guò) 程 中 , 可 能 會(huì) 出 現(xiàn) 兩 大 故 障 , 即 工 位 電 機(jī) 故 障 和 行 程 開(kāi) 關(guān) 故 障 。 對(duì) 于 工 作 電 機(jī) 故 障 的 處 理 方 法 是 當(dāng) 發(fā) 現(xiàn) 某 工 位 電 機(jī) 有 故 障 時(shí) , 該 工 位 滑 臺(tái) 必 須 快 退 至 原 位 , 而 不 影 響 其 他 工 位 的 加 工 , 在 一 個(gè) 循 環(huán) 停 止 時(shí) , 循 環(huán) 終 止 。 行 程 開(kāi) 關(guān) 故 障 的 處 理 方 法 是 若 發(fā) 現(xiàn) 滑 臺(tái) 行 程 開(kāi) 關(guān) 有 故 障 時(shí) , 該 工 位 的 滑 臺(tái) 快 退 至 原 位 , 而 其 余 工 位 則 繼 續(xù) 加 工 至 結(jié) 束 連 續(xù) 循 環(huán) 停 止 , 當(dāng) 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 下 降 到 位 而 行 程 開(kāi) 關(guān) 有 故 障 時(shí) , 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 落 下 , 狀 態(tài) 返 忱 源 維 護(hù) 單 元 , “ 堵 頭 羊 動(dòng)頭廿力 青 】】 一一 】 卜卜卜 , 一 州州 卜 一一 」 「 蔽 云 湯 月月 一 ,卜卜卜 一 一 ‘ 一 一 一一 卜 一 一一 辱辱 一 一 子 一 小 一 刁刁 口一 一一 護(hù) ‘ 悶 卜 一 」 州州 卜 一 卜卜 一 一 小 曰曰 一 耳耳 卜 一 抹抹抹 卜 一一 尋尋 枯 叫 子 卜 一 一 一 習(xí)習(xí) 卜 一 書 ,一 斗 一 叫叫 一 一 一一一 一 一 一 日 一 一一 ,岔岔 嚷嚷 擴(kuò) 氣氣 蛤 補(bǔ) 猛 索索 唯 瀟 林林林 砰砰 , 飛飛 ‘ 一 一 洲洲 皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿皿卜卜 魚魚 , 日日 達(dá) 上 一一 號(hào) 動(dòng) 力 頭 , 號(hào) 動(dòng) ’ 力 頭 號(hào) 動(dòng) 力 頭 , ,號(hào) 動(dòng) 力 頭 ’ 號(hào) 動(dòng) 力 頭 號(hào) 動(dòng) 力 頭 叮 工 位 動(dòng) 力 頭 仁 號(hào) 工 位 動(dòng) 力 頭 · 號(hào) 工 位 動(dòng) 力 頭 ‘ 號(hào) 工 位 動(dòng) 力 頭 · 號(hào) 圖 氣 動(dòng) 原 理 圖 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 年 第 期 內(nèi) 嫩 機(jī) 燃 油 噴 射 和 控 制 回 至 初 始 狀 態(tài) , 當(dāng) 出 現(xiàn) 其 他 意 外 故 障 時(shí) , 可 按 手 動(dòng) 急 退 按 鈕 , 各 工 位 快 退 至 原 位 , 連 續(xù) 循 環(huán) 停 止 , 狀 態(tài) 返 回 初 始 狀 態(tài) 。 七 組 合 機(jī) 床 的 氣 動(dòng) 傳 動(dòng) 和 控 制 設(shè) 計(jì) 本 設(shè) 備 的 設(shè) 計(jì) 采 用 法 國(guó) 公 司 的 一 型 鉆 削 動(dòng) 力 頭 , 該 動(dòng) 力 頭 主 軸 滑 套 的 快 、 壓 縮 空 氣 推 進(jìn) , 并 由 動(dòng) 力 頭 上 部 的 調(diào) 節(jié) 伯 塊 調(diào) 整 其 快 進(jìn) 及 工 進(jìn) 行 程 。 當(dāng) 調(diào) 節(jié) 擋 塊 與 滑 套 同 時(shí) 快 進(jìn) 運(yùn) 動(dòng) , 經(jīng) 過(guò) 動(dòng) 力 頭 上 的 接 近 開(kāi) 關(guān) 時(shí) , 動(dòng) 力 頭 內(nèi) 置 的 氣 液 轉(zhuǎn) 換 器 工 作 , 將 快 進(jìn) 轉(zhuǎn) 為 工 進(jìn) , 其 工 進(jìn) 速 度 可 由 動(dòng) 力 頭 一 側(cè) 的 調(diào) 節(jié) 選 鈕 調(diào) 整 。 因 此 , 根 據(jù) 該 型 號(hào) 動(dòng) 力 頭 的 使 用 說(shuō) 明 書 及 在 本 設(shè) 備 上 所 分 布 的 位 置 , 設(shè) 計(jì) 了 本 臺(tái) 組 機(jī) 八 個(gè) 動(dòng) 力 頭 的 氣 路 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 及 接 管 圖 , 本 設(shè) 備 五 個(gè) 工 位 共 用 了 十 個(gè) 動(dòng) 力 頭 , 其 中 兩 個(gè) 為 攻 絲 動(dòng) 力 頭 , 型 號(hào) 為 , 由 導(dǎo) 向 螺 紋 模 控 制 絲 錐 切 削 加 工 螺 紋 。 壓 力 小 于 的 壓 縮 空 氣 經(jīng) 氣 源 維 護(hù) 單 元 后 進(jìn) 入 匯 流 板 , 匯 流 板 上 安 裝 了 八 個(gè) 先 導(dǎo) 式 二 位 五 通 電 磁 閥 單 電 控 , 控 制 動(dòng) 力 頭 前 進(jìn) 與 后 退 動(dòng) 作 。 電 磁 閥 換 向 信 號(hào) 由 電 氣 部 件 系 統(tǒng) 的 可 編 程 控 制 器 控 制 , 電 磁 閥 換 向 閥 與 動(dòng) 力 頭 連 接 的 氣 管 管 路 中 還 接 有 單 向 節(jié) 流 閥 , 防 止 動(dòng) 力 頭 換 向 及 動(dòng) 作 時(shí) 產(chǎn) 生 沖 擊 。 八 冷 卻 液 及 排 屑 裝 置 的 設(shè) 計(jì) 本 設(shè) 備 采 用 常 規(guī) 乳 化 液 對(duì) 切 削 刀 具 進(jìn) 行 冷 卻 。 選 用 機(jī) 床 功 能 部 件 冷 卻 液 磁 性 排 屑 裝 置 配 套 該 設(shè) 備 。 該 裝 置 水 泵 流 量 為 , 功 率 為 。 ‘ , 冷 卻 液 由 水 泵 及 集 中 供 液 冷 卻 水 管 等 , 將 冷 卻 遨 泵 送 至 刀 具 切 削 部 位 , 經(jīng) 機(jī) 床 排 液 系 統(tǒng) 與 切 屑 一 并 回 流 進(jìn) 人 磁 性 排 屑 裝 置 內(nèi) , 經(jīng) 過(guò) 磁 性 排 屑 、 過(guò) 濾 , 繼 續(xù) 由 泵 泵 送 循 環(huán) 使 用 。 冷 卻 液 定 期 更 新 。 九 小 結(jié) 本 機(jī) 床 為 手 動(dòng) 裝 卸 工 件 , 液 壓 自 動(dòng) 夾 緊 及 松 開(kāi) 的 回 轉(zhuǎn) 臺(tái) 式 六 工 位 專 用 設(shè) 備 , 采 用 控 制 的 電 氣 和 液 壓 , 氣 動(dòng) 的 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) , 可 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng) 及 半 自 動(dòng) 加 工 循 環(huán) 。 有 三 工 位 工 作 循 環(huán) 和 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 、 滑 套 動(dòng) 力 頭 及 攻 絲 動(dòng) 力 頭 的 點(diǎn) 動(dòng) 調(diào) 整 , 以 及 各 加 工 工 位 工 件 在 動(dòng) 力 頭 返 回 原 位 后 松 開(kāi) 的 調(diào) 整 功 能 。 在 對(duì) 機(jī) 床 進(jìn) 行 操 作 時(shí) , 操 作 人 員 應(yīng) 該 十 分 注 意 機(jī) 床 在 使 用 前 開(kāi) 啟 電 源 、 電 氣 開(kāi) 關(guān) 、 氣 源 接 通 部 件 的 控 制 電 路 , 電 源 指 示 燈 及 原 位 指 示 燈 亮 , 啟 動(dòng) 液 壓 泵 , 供 給 壓 力 油 啟 動(dòng) 冷 卻 泵 , 供 給 冷 卻 液 。 本 機(jī) 床 制 造 的 噴 油 器 體 產(chǎn) 品 , 雖 然 過(guò) 去 可 采 用 多 工 步 分 散 加 工 的 方 法 生 產(chǎn) , 但 隨 著 產(chǎn) 品 品 種 和 產(chǎn) 量 的 逐 年 遞 增 , 需 要 設(shè) 計(jì) 新 的 設(shè) 備 , 提 高 生 產(chǎn) 率 。 由 于 本 機(jī) 采 用 了 集 中 加 工 工 序 的 工 藝 方 案 , 選 用 優(yōu) 良 的 部 件 和 專 門 設(shè) 計(jì) 的 裝 置 , 該 設(shè) 備 的 設(shè) 計(jì) 方 案 通 過(guò) 公 司 領(lǐng) 導(dǎo) 的 認(rèn) 可 。 該 設(shè) 備 能 夠 將 產(chǎn) 量 提 高 五 倍 。 州 卜 一 卜 “ 一 卜 卜 · 州 卜 二 州 卜 叫 卜 “ 下 山 一 十 州 卜 州 卜 ” 叫 卜 “ 一 卜 一 卜 州 卜 一 卜 二 州 卜 “ 州 卜 一 琦 叫 卜 一 叫 卜 卜 “ 州 卜 州 卜 神 卜 · 州 卜 “ 州 卜 州 卜 刊 一 叫 卜 “ 卜 “ ‘ 悶 州 卜 ” 卜 翻 州 卜 一 州 卜 一 卜 ” 叫 卜 一 卜 叫 卜 卜 “ 一 卜 二 州 卜 · 上 接 第 頁(yè) 燃 燒 溫 度 降 低 毅毅 ’ 粒 排 放 降 低低 圖 泵 噴 嘴 系 統(tǒng) 的 噴 油 速 率 圖 計(jì) 算 機(jī) 和 柴 油 機(jī) 之 間 只 用 一 根 線 束 連 接 。 只 要 將 線 束 兩 端 插 人 對(duì) 應(yīng) 的 插 座 內(nèi) , 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 就 可 正 常 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。 改 變 計(jì) 算 機(jī) 中 的 程 序 就 可 以 改 變 柴 油 機(jī) 的 運(yùn) 行 模 式 汽 車 用 柴 油 機(jī) 、 發(fā) 電 用 柴 油 機(jī) 、 建 筑 用 柴 油 機(jī) 、 船 用 柴 油 機(jī) , … … 所 · 以 稱 之 為 萬(wàn) 能 柴 油 機(jī) 。 據(jù) 說(shuō) , 日 本 的 五 十 鈴 公 司 和 日 野 公 司 也 買 了 兩 臺(tái) , 作 為 研 究 之 用 。 完 備 的 自 我 診 斷 系 統(tǒng) 。 徐 家 龍 供 稿 鑄照澳曹 ·控制與檢測(cè)· 組合機(jī)床與自動(dòng)化Jj~-r技術(shù) 文章編號(hào)：1001—2265(2010)01—0044～O3 基于PLC的三面銑組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 曾燕飛，李虎山 (廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院，廣州 510635) 摘要：文章以三面銑組合機(jī)床為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式的探究以及對(duì)機(jī)床的工作過(guò)程和 控制要求分析，給出了機(jī)床動(dòng)作循環(huán)圖、液壓元件動(dòng)作表；并采用PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，列出了I／0 地址分配表，進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，繪制了PLC的外部接線圖和單循環(huán)自動(dòng)工作流程圖及其說(shuō)明；實(shí)驗(yàn)運(yùn) 行結(jié)果表明，將PLC技術(shù)應(yīng)用于三面銑組合機(jī)床具有整體技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞：可編程控制器(PLC)；三面銑組合機(jī)床；控制系統(tǒng) 中圖分類號(hào)：TG659；TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A The Design of Combined Machine Tool Electrical Control System of Three DimensionaJ Shining Metal Based on PLC ZEN Yan—fei，LI Hu—shan (Automation Department，Guang dong Polytechnic Normal University，Guangzhou 5 1 0635，China) Abstract：Taken the three dimensional shining metal combination machine tool as an object of study in the paper，the main structure and motion form have been discussed and the work process and control requirement of machine tool have been analyzed，the movement cycle diagram of machine tool and the motion table of hy- draulic pressure component have been given．Then the control system design based on PLC has been pro- posed，the I／O address table has been listed and the hardware and software of the control system has been de- signed，the outer wiring diagram of PLC and the flow chart of single cycle and its exp lanation have been put forwarded．the experiment results showed that three dimensional shining metal combination machine tool based on PLC had a entirety technology and economic benefits． Key words：programmable logic controller；combined machine tool of three dimensional shining metal；control system 0 引言 1 三面銑組合機(jī)床概述 可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心的通用 工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器一接觸器控制系統(tǒng)與 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)緊密結(jié)合，集計(jì)算機(jī)、控制、通訊于一 體，具有可靠性高、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活、易于使用、維 修方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)自動(dòng)化提供了近乎完 美的自動(dòng)控制裝置。 目前，許多企業(yè)和高校實(shí)習(xí)工廠的機(jī)床和設(shè)備仍 采用傳統(tǒng)的繼電器一接觸器控制系統(tǒng)，由于采用物理 電子器件和大量而又復(fù)雜的硬接線，使得系統(tǒng)的可靠 性差，工作效率低，故障診斷和排除困難，嚴(yán)重影響了 工廠的生產(chǎn)效率。因此，采用PLC對(duì)機(jī)床電氣控制系 統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，很有益處。本文介紹三面銑組合機(jī) 床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。 1．1 組成及其工作過(guò)程 三面銑組合機(jī)床是用來(lái)對(duì)Z512W型臺(tái)式鉆床主 軸箱的4,80、4,90孔端面及定位面進(jìn)行銑銷加工的一種 自動(dòng)加工設(shè)備。主要由底座、床身、銑削動(dòng)力頭、液壓 動(dòng)力滑臺(tái)、液壓站、工作臺(tái)、工件松緊油缸等組成。機(jī) 床底座上安放有床身，床身上一頭安裝有液壓動(dòng)力滑 臺(tái)，工件及夾緊裝置放于滑臺(tái)上。床身的兩邊各安裝 有一臺(tái)銑銷頭，上方有立銑頭，液壓站在機(jī)床附近。 其加工動(dòng)作是按預(yù)定的步驟安排的。操作者將要 加工的零件放在液壓動(dòng)力滑臺(tái)(工作臺(tái))的夾具中，在 其他準(zhǔn)備工作就緒后，發(fā)出加工指令。工件夾緊后壓 力繼電器動(dòng)作，滑臺(tái)開(kāi)始快進(jìn)，到位轉(zhuǎn)工進(jìn)，同時(shí)起動(dòng) 收稿日期：2009—07—20 作者簡(jiǎn)介：曾燕飛(1961一)，女，湖南邵東人，廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院副教授，碩士，主要從事自動(dòng)控制理論與控制工程的教學(xué)和應(yīng)用研究， (E—mail)zyf1961@tom．com。 2010年第1期 ·控制與檢測(cè)· 左和右1銑頭開(kāi)始加工，加_丁到某一位置，立銑頭開(kāi)始 加工，加_T又過(guò)一定位置右1銑頭停止，有2銑頭開(kāi)始 加工，加工到終點(diǎn)三臺(tái)電機(jī)同時(shí)停止。待電機(jī)完全停 止后，滑臺(tái)快退回原位，工件松開(kāi)，一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán) 結(jié)束。操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零 件，重新發(fā)出加工指令重復(fù)上述工作過(guò)程。丁作流程 如圖1所示，機(jī)床的液壓元件動(dòng)作表見(jiàn)表1。 原位廠 起動(dòng) 停止 圖l機(jī)床動(dòng)作循環(huán)圖 表1 三面銑組合機(jī)床的液壓元件動(dòng)作表 點(diǎn) ＼＼元 工序＼＼ YVl YV2 YV3 ， Ir YV5 BPl BP2 ＼ 原位 (+) 夾緊 + 快進(jìn) (+) 工進(jìn) (+) + 死擋鐵停留 (+) 快退 (+) + + 松開(kāi) 1．2 三面銑組合機(jī)床的電氣控制要求 三面銑組合機(jī)床有液壓泵、左銑削頭、右銑1削 頭、右銑2削頭和立銑削頭五臺(tái)電機(jī)，均采用三相交流 籠型異步電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)要求如下： (1)五臺(tái)電機(jī)均為單向旋轉(zhuǎn)。 (2)機(jī)床要求有單循環(huán)自動(dòng)工作、單動(dòng)力頭自動(dòng)循 環(huán)工作、點(diǎn)動(dòng)三種工作方式，油泵電機(jī)在自動(dòng)加工一個(gè) 循環(huán)后不停機(jī)。 (3)單循環(huán)自動(dòng)工作過(guò)程見(jiàn)圖1。 (4)單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)T作包括：左銑頭單循環(huán)工 作、右1銑頭單循環(huán)工作、右2銑頭單循環(huán)工作、立銑頭 單循環(huán)工作。要求考慮各銑頭單循環(huán)工作的加工區(qū)間。 (5)點(diǎn)動(dòng)工作包括：四臺(tái)主軸電機(jī)均能點(diǎn)動(dòng)對(duì)刀、 滑臺(tái)快速(快進(jìn)、快退)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整、松緊油缸的調(diào)整(手 動(dòng)松開(kāi)與手動(dòng)夾緊)。 (6)電源、油泵工作、工件夾緊與放松和加工等信 號(hào)指示。 (7)照明電路 (8)必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)與保護(hù)環(huán)節(jié)。 2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 三面銑組合機(jī)床液壓泵、左銑削頭、右銑1削頭、 右銑2削頭和立銑削頭的五臺(tái)電動(dòng)機(jī)均為單向運(yùn)轉(zhuǎn)， 分別由KM1～KM5控制，F(xiàn)U1～FU5做短路保護(hù)，F(xiàn)R1 ～FR5做長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)。 2．1 PLC的外部電路設(shè)計(jì) (1)SB0為加工指令按鈕，SQ1為滑臺(tái)原位開(kāi)關(guān)， SQ2為滑臺(tái)快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)位置開(kāi)關(guān)。 (2)由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA實(shí)現(xiàn)三面銑組合機(jī)床的單循 環(huán)自動(dòng)工作、單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作、點(diǎn)動(dòng)三種工作方 式的選擇。 (3)由按鈕SB1～SB4分別控制左銑頭、右1銑 頭、右2銑頭、立銑頭，且各銑頭的單循環(huán)工作和點(diǎn)動(dòng) 對(duì)刀共用同一按鈕，由程序?qū)崿F(xiàn)兩種控制；由位置開(kāi)關(guān) SQ3～SQ6分別控制左銑頭、右1銑頭、右2銑頭、立銑 頭單循環(huán)工作的加工區(qū)間。 (4)由按鈕SB5和SB6控制滑臺(tái)快進(jìn)與快退，SB7 和SB8控制以實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的點(diǎn)動(dòng)調(diào)整和油缸的松緊調(diào)整 (手動(dòng)松開(kāi)與手動(dòng)夾緊)。 (5)油泵和各銑頭電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)FR1～ FR5觸點(diǎn)并聯(lián)后接人PLC，可以節(jié)省PLC的輸入點(diǎn)數(shù)。 (6)工件夾緊與放松信號(hào)指示(HL1和HL2)、滑臺(tái) 快進(jìn)與快退信號(hào)指示(HL3和HIA)、滑臺(tái)工進(jìn)信號(hào)指示 (HL5)、液壓泵工作信號(hào)指示(HL6)和各銑頭加工信號(hào) 指示(HL7、HL8、HL9和HL10)分別并聯(lián)在相對(duì)應(yīng)的電 磁鐵或接觸器線圈兩端，可以節(jié)省PLC的輸出點(diǎn)數(shù)。 將觸點(diǎn)并聯(lián)后接人PLC，或?qū)⑤敵鲈O(shè)備并聯(lián)后接 到PLC的同一個(gè)輸出端子，可以降低設(shè)備的成本，這些 方法被經(jīng)常利用，但必須充分考慮控制系統(tǒng)的可靠性。 (7)由開(kāi)關(guān)QS控制機(jī)床總電源，SA1控制機(jī)床的 照明EL，且照明電路采用36V安全電壓。因QS、SA1 不參與系統(tǒng)過(guò)程循環(huán)，故不納入PLC控制系統(tǒng)。 (8) 面銑組合機(jī)床進(jìn)行單循環(huán)自動(dòng)銑銷加工和 單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作時(shí)都必須先起動(dòng)液壓泵再進(jìn)行 后面的操作，即液壓泵與各銑頭之間有順序聯(lián)鎖，且不 論哪臺(tái)電動(dòng)機(jī)過(guò)載，液壓泵與各銑頭電動(dòng)機(jī)全部停止， 以保證加_丁質(zhì)量，減少故障。進(jìn)行單循環(huán)自動(dòng)銑銷加 1=時(shí)還必須有以下聯(lián)鎖：①右1銑頭與立銑頭之間有 順序聯(lián)鎖；②立銑頭與右2銑頭之間有順序聯(lián)鎖；③右 1銑頭與右2銑頭不能同時(shí)工作，有互鎖。 2．2 PLC選型與I／O資源分配 根據(jù)以上設(shè)計(jì)可知，該系統(tǒng)有19個(gè)輸入點(diǎn)，11個(gè) 輸出點(diǎn)，由于接觸器與電磁閥線圈所加電壓的種類與 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(duì)機(jī)床控制系統(tǒng)輸入、輸 出電路的綜合分析，本設(shè)計(jì)選擇了西門子的STEP7— 200 CPU226PLC，該機(jī)型的輸入點(diǎn)數(shù)為24，輸出點(diǎn)數(shù)為 16，完全滿足本設(shè)計(jì)中的基本要求。 ·控制與檢測(cè)· 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) 三面銑組合機(jī)床的I／0地址分配見(jiàn)表2，PLC的外 部接線如圖2所示。 表2 三面銑組合機(jī)床I／0地址分配表 電路器件 地址分配 功能說(shuō)明 SBO 10．0 加工指令按鈕 SBl 10．1 左銑頭點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB2 IO．2 右1銑頭點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB3 IO．3 右2銑頭點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB4 10．4 立銑頭點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB5 IO．5 滑臺(tái)怏i井苣動(dòng)按鈕 SB6 10．6 滑臺(tái)快退點(diǎn)動(dòng)按鈕 輸 SB7 10．7 工件夾緊點(diǎn)動(dòng)按鈕 入 SB8 丁1．O 工件放松點(diǎn)動(dòng)按鈕 點(diǎn) BPl I1．1 死擋鐵停留壓力繼電器 數(shù) BP2 I1．2 工件夾緊壓力繼電器 分 SQ1 I1．3 滑臺(tái)原位位置開(kāi)關(guān) 配 Q2 I1．4 滑臺(tái)快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)位置開(kāi)關(guān) SQ3 I1．5 立銑頭加T區(qū)間位置開(kāi)關(guān) SQ4 I1．6 右1銑頭終端、右2銑頭起始開(kāi)關(guān) FRl～FR5 I1．7 Ml～M5的過(guò)載保護(hù) SA I2．0 單循環(huán)自動(dòng)T作方式選擇 I2．1 單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作方式選擇 I2．2 點(diǎn)動(dòng)工作方式選擇 YV1、HL1 QO．o 工件夾緊電磁閥及信號(hào)指示 YV2、HL2 QO．1 工件放松電磁閥及信號(hào)指示 YV3、HL3 QO．2 滑臺(tái)快進(jìn)電磁閥及信號(hào)指示 輸 YV4 、H1．4 Q0，3 滑臺(tái)快退電磁閥及信號(hào)指示 出 YV5 、HL5 Qo．4 快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)電磁閥及信號(hào)指示 點(diǎn) HL0 Q1．o 電源信號(hào)指示 數(shù) KM1、HL6 Q】．1 液壓泵控制接觸器及信號(hào)指示 分 KM2、HL7 Q1．2 左銑削頭控制接觸器及信號(hào)指示 配 KM3、HL8 Q1．3 右1銑削頭控制接觸器及信號(hào)指示 KM4、HL9 QI．4 有2銑削頭控制接觸器及信號(hào)指示 KM5、HL10 Q1．5 立銑削頭控制接觸器及信號(hào)指示 SB0 10 ．0 YV1 、HL1 —_／面 IO ．1 QO．0 YV2 、Hl2 ——儷 IO ．2 QO．1 YV3 、HL3 ——儷 ／0 ．3 QO．2 YV4 、HL4 ／SIM IO ．4璺QO·3 Yv5 、 HL5 ／SB5 IO ．5奄Q(mào)O_4 — ／SB6 10．6 COM 一／面 10．7釜 12V 二 I1．0 ／BP 1 11 ．1皇 二 叵 I1 -2 Q1．0 — — I1．3 Q1．1 KM1、HL6 — 置Q1．z KM2、HL7 — § I1．6 Q1．3 、 — 曼 KM3、HL8 nt．_3 FR FR5 ／ I1．7 Q1．4 、 『_ 一／—— 12．0 Q1．5 U I 1 2 2 ． ． 2 1 COM ——o一 38OV C0M 圖 的外部接線 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 三面銑組合機(jī)床有單循環(huán)自動(dòng)工作、單動(dòng)力頭自 ·46· 動(dòng)循環(huán)工作、點(diǎn)動(dòng)三種工作方式，下面以一個(gè)自動(dòng)工作 循環(huán)為例分析單循環(huán)自動(dòng)工作過(guò)程控制。將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 扳至“單循環(huán)自動(dòng)工作”位置，當(dāng)操作者將要加工的 零件放在液壓滑臺(tái)的夾具中后(其他準(zhǔn)備工作就緒)， 按下 ，工件開(kāi)始夾緊，夾緊后壓力繼電器 觸點(diǎn) 動(dòng)作，信號(hào)燈 亮，滑臺(tái)開(kāi)始快進(jìn)，信號(hào)燈 亮， 原位開(kāi)關(guān) 復(fù)位；當(dāng)滑臺(tái)壓下 后轉(zhuǎn)工進(jìn)，信號(hào)燈 熄滅， 亮，同時(shí)起動(dòng)左和右銑頭開(kāi)始加工，信 號(hào)燈 、 亮；當(dāng)加工到指定位置，立銑頭開(kāi)始加 工， 亮；又過(guò)一定位置時(shí)，右銑頭停止， 熄滅， 右2銑頭開(kāi)始加工， 亮，直到終點(diǎn)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí) 停止。信號(hào)燈 、 、 全部熄滅，此時(shí)，死檔鐵 停留，當(dāng)壓力繼電器 觸點(diǎn)動(dòng)作后滑臺(tái)自動(dòng)快速退回 ( 亮)原位， 受壓，工件松開(kāi)( 亮)，一個(gè)自動(dòng) 工作循環(huán)結(jié)束。單循環(huán)自動(dòng)工作流程圖如圖3所示。 圖 單循環(huán)自動(dòng)工作流程圖 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果表明，將 技術(shù)應(yīng)用于三面 銑組合機(jī)床可節(jié)省大量的電氣元件、導(dǎo)線與原材料，且 可靠性高、使用靈活、調(diào)試方便，縮短了設(shè)計(jì)周期，減少 了維修工作量，提高了加工零件合格率，具有整體技術(shù) 經(jīng)濟(jì)效益。 [參考文獻(xiàn)] []陳遠(yuǎn)齡 [業(yè)電氣控制技術(shù)[M]．北京：科學(xué)出版社， ． []廖常初． 編程及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， ● []西門子(中國(guó))自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)． 一 可縮程 控制器[z]．北京：兩門子(中國(guó))自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)， ． [4]劉燕平．基于 的組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]． 《PLc＆FA》2008()： 一 ． []石玉明．用 技術(shù)改造普通車床的電氣控制系統(tǒng)[J]． 機(jī)床電器， ()：38—39． []周振寶． 在普通銑床數(shù)控化改造中的應(yīng)用[J]．機(jī)床 電器， ()： 一 ． (編輯李秀敏)