PLC在组合机床改造中的应用.pdf

机电工程技术2008年第37卷第07期机电工程技术!""#年第$%卷第"%期PLC在组合机床改造中的应用凌岳山（江苏林海动力机械集团公司，江苏泰州225300）收稿日期：2008-03-20摘要：对PLC应用于组合机床控制系统的设计思路进行了介绍，对系统的硬件和软件设计作了详细阐述。关键词：PLC；改造；组合机床中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1009-9492(2008)07-0077-021绪论可编程控制器（PLC）是以微处理为核心的一种新型工业控制装置，它具有体积小、功能强、编程简单、维护方便等优点，其应用越来越广泛，用PLC电路替代传统的继电器电路已成为一种趋势。本公司有一台组合机床，这台设备一直高负荷运转十年多，由于控制电路使用的是继电器控制回路，故障增多，严重影响生产加工速度，决定对电气线路进行改造。2组合机床工作原理分析2.1机床系统结构如图1所示，该机床由床身、中间工件夹紧装置、左右两个工位滑台及动力系统、液压系统、冷却排屑系统等组成。主电路中有四台电机，M1为油泵，提供左右工作台前进、后退和工件夹紧的动力；M2、M3为左右动力头电机，工作时切削和加工；M4为冷却泵。自动工作时，首先起动液压油泵、确认总原位后，人工上料、按图1机床结构示意图1.左滑台2.左动力头3.工件夹紧装置4.右动力头5.右滑台6.液压站（装有油泵，电磁阀YV1-6，压力继电器KA1）7.左原位行程8.左工进行程9.左工进端点行程10.右工进端点行程11.右工进行程12.右原位行程数控技术77机电工程技术2008年第37卷第07期机电工程技术!""#年第$%卷第"%期自动加工按钮工件夹紧后、两个工位滑台前进并转工进，同时冷却泵起动，加工完毕后主轴延时停止旋转，滑台后退，退到原位压到行程开关后停止，两个工位都退到原位后工件自动松开，整个循环结束，人工上料开始第二个循环。2.2系统工作流程系统工作流程如图2所示。3PLC控制系统分析与设计3.1编制动作时序表根据系统工作流程，加工过程中，滑台的移动和工件的夹紧是由电磁阀控制的，YV1、YV2分别控制左滑台的前进和后退，YV3、YV2分别控制右滑台的前进和后退，YV5吸合工件夹紧，YV6吸合工件松开。自动加工过程中，YV5吸合，工件夹紧，压力继电器KA1吸合，以确认工件夹紧后，左右滑台才能前后移动，加工过程中如因系统压力降低到设定的压力，则KA1断开，滑台和动力头停止工作，防止工件飞出伤人。电磁阀的工作顺序如表1所示。3.2控制系统硬件配置根据机床工作流程和控制的要求分析，系统需开关量输入点21个，开关量输出点12个，综合考虑成本和技术要求，本系统中选用FX1N-40MR的PLC，该PLC具有24点输入，16点继电器输出，完全满足系统要求。输入/输出信号地址分配如表2所示。3.3PLC外部接线PLC输入元件中，急停按钮、停止按钮和热继电器采用常闭触点，其余按钮采用常开触点，行程开关也全部采用常开触点。4程序设计根据工艺流程图，编制PLC的程序，程序可在设备调试过程中可方便的修改。根据系统要求，机床控制分为两部分，一是自动加工状态，用于正常的切削加工；一是调整状态，用于机床调试和刀具的调整，控制电路的梯形图如图3所示。调整状态下，旋钮SA1断开X14，按下按钮SB2和SB3，可实现油泵起动和停止，按钮SB4-11，可实现左右滑台的移动，动力头的点动和工件的夹紧与放松。自动工作状态，首先要确认滑台的位置，如滑台不在原位须调整到原位状态，此时可通过指示灯HL2确认。确认两滑台在原位后，旋转SA1闭合X14，机床工作在自动状态，装好工件后，按下自动夹紧按钮SB12，电磁阀图2系统工作流程表1动作时序表（自动加工状态）工件夹紧工件松开左滑台进左滑台退右滑台进右滑台退YV1-+-YV2-+-YV3-+-YV4-+YV5+-+YV6-+-KA1+-+表2I/O信号分配表输入输出PC输入现场信号意义PC输出现场信号意义X00SB1急停按钮Y00KM1油泵起动X01SB2油泵起动Y01KM2左动力头X02SB3油泵停止Y02KM3右动力头X03SB4工件夹紧Y03KM4冷却泵起动X04SB5工件放松Y04YV1左滑台进X05SB6左滑台进Y05YV2左滑台退X06SB7左滑台退Y06YV3右滑台进X07SB8右滑台进Y07YV4右滑台退X10SB9右滑台退Y10YV5工件夹紧X11SB10左动力头Y11YV6工件松开X12SB11右动力头Y14HL1油泵工作X13SB12自动加工Y15HL2总原位X14SA1自动/调整X15KA1压力继电器X16SQ1左滑台端点X17SQ2左滑台原位X20SQ3左滑台工进X21SQ4右滑台端点X22SQ5右滑台原位X23SQ6右滑台工进X24FR1-4热继电器（下转第120页）数控技术78机电工程技术2008年第37卷第07期机电工程技术!""#年第$%卷第"%期YV5工作，工件夹紧，压力继电器KA1闭合，YV1和YV3工作，两滑台同时向前快进，左右滑台分别压到行程开关SQ3和SQ6后转为工进，KM2、KM3接通，左右动力力头工作，进行切削加工，同时KM4接通，冷却泵工作。当左右滑台工进到最前端分别压到行程开关SQ1、SQ4，YV1、YV3断电，滑台停止前进，延时3秒后，KM2-4断开，左右动力头和水泵停止，同时YV2、YV4接通，滑台回退到原位开关后停止，两滑台都回退到原位后电磁阀YV5断开，YV6接通，工件松开，一个循环结束，重新安装工件后继续循环。为了保证安全，系统设置了急停按钮，当系统异常情况时，按下SB1时，PLC所有的输出将全部停止，以防止事故的发生。5结束语利用可编程控制器改造旧机床电气系统，在现有企业里是非常现实的技术改造方案，虽然PLC一次性投资较大，但改造后的设备大大降低了运行的故障率，提高了设备运行的稳定性和效率，降低了日常维护成本。改造后设备稳定运行两年多的时间，结果表明效果非常好。通过使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机床的中间继电器、时间继电器，使线路简化。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便，具有一定的应用推广价值。参考文献：1王阿根.电气可编程控制原理与应用M.北京：清华大学出版社，2007.2王永华，宋寅卯，陈玉国，等.现代电气控制及PLC应用技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2005.作者简介：凌岳山，男，1970年生，江苏南通人，大学专科，工程师。研究领域：机电一体化。(编辑：梁玉)图3PLC梯形图2）灯具安装前应核对灯具型号规格，并检查准备安装灯具位置的线路是否按设计敷设完成；线路保护是否完善。3）室外灯具安装应注意与线管驳接的密封处理和采用防水线盒。6结束语经过不懈努力，本工程于2006年10月4日顺利通电调试成功，比原计划提前2天完成，得到甲方、建筑物业主及监理单位的高度评价。珠江两岸光亮工程作为第100届广交会配套工程，具有重要的历史意义，该工程工期紧、高空作业工程量大，施工难度非常高，在如此艰难的情况下，如此短的时间里，完成如此重要任务可以说是一次重大的成功，既提升了公司的形象，同时还获得了良好的经济效益，通过对飘带、大龙和引桥的支吊架优化设计和排栅搭设方案的制定，使用的机具台班费用和材料用量大大减少，节约资金共约100多万元，从而降低了工程成本，真正的做到了双赢。工程竣工交付使用至今，运行性能稳定，效果良好，满足了设计和使用要求。此外，亦为广州市珠江两岸增添了一道美丽的灯光夜景。作者简介：吴嘉杰，男，1961年生，广东河源人，大学专科，工程师。研究领域：建筑电气安装。已发表论文3篇。(编辑：王智圣)!（上接第78页）经验交流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-SpeedTrestleBridgeGantryMachiningCenterBasedonDirectDrive08-07-77TheApplicationofPLCintheTransformationofModularMachinetool08-07-79TheReplacementofCincinnatiMachineCentersCNCSystem08-07-81DesignonVirtualNCMillingMachineProcessSimulationSystem08-07-83TheNumericalControlProcessingofSpecialThreadwithManipulationofMacroprogram08-07-85TypeTestControlSystemDesignofLiftControlCabinets08-07-87TheControlSystemDesignofaNewAdvancedCaseFillingMachineforBottles08-07-90StudyontheMechanicalandElectricalSystemfortheStraightPlateCutter08-07-94DesignoftheDouble-AxisServoSystemBasedonDSPandIRMCK201(PanyuPolytechnic,Guangzhou511400,China)(JiangsuLinhaiPowerMachineryGroup,Taizhou225300,China)(GuangdongMachineryResearchInstitute,Guangzhou510635,China)(TheThirdBusCompanyofGuangzhou,Guangzhou510075,China)(MaomingTechnicalSchoolofCommunication,Maoming525000,China)(1.CollegeofAutomation,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China；2.RelianceDigitalTechnology(Guangzhou)Co.,Ltd,Guangzhou510080,China)(SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)(DepartmentofElectromechanicalEngineering,ShundePolytechnic,Foshan528333,China)(1.XianAerotechnicalCollege,Xian710077,China；2.XianPolytechnicUniversity,Xian710048,China)Abstracts