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    YT4543型组合机床动力滑台液压系统的PLC改造.pdf

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    YT4543型组合机床动力滑台液压系统的PLC改造.pdf

    收稿日期:2008-03-26作者简介:武涛(1979-),男,河北张家口人,助教,工学硕士.摘要:可编程控制器(PLC)以其极高的可靠性和使用灵活性,正在大量的替代传统的继电接触电气控制系统.以YT4543型原有组合机床液压动力滑台为改造对象,利用性能优良、价格合理的三菱FXos-30MR-D超小型PLC对其实施改造,并设计出相应的电气控制原理图,提高了机床的可靠性和控制精度.关键词:组合机床;PLC;控制系统中图分类号:TH137;TP273文献标识码:A文章编号:1674-2494(2008)02-0047-032008年4月保定学院学报Apr.2008第21卷第2期JOURNALOFBAODINGUNIVERSITYVol.21No.2组合机床是由通用部件和部分专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机床.它能完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等工序和工作台转位、定位、夹紧、输送等辅助动作,被广泛应用于大批量生产的机械加工流水线中,如汽车零部件制造中的许多生产线.动力滑台作为组合机床的一种通用部件,通常安装着各种旋转着的刀具,其液压系统的功用是使这些刀具做轴向进给运动,并完成一定的动作循环.YT4543型动力滑台是一种使用广泛的通用液压动力滑台,该滑台由液压缸驱动,在电气和机械装置的配合下可以实现多种自动加工工作循环.以往采用继电接触控制系统,不但接线复杂,而且系统经常出现故障,可靠性差.PLC日益广泛应用于机械设备等电器控制中,可以使机械加工设备的效率和可靠性提高到一个新的水平,采用PLC对YT4543型动力滑台液压系统进行改造,能实现控制系统的自动化1.1动力滑台液压系统工作原理YT4543型动力滑台液压系统由以下一些基本回路构成:限压式变量叶片泵和进油路调速阀组成的容积节流调速回路;差动连接快速运动回路;电液换向阀的换向回路;由行程阀、电磁阀和液控顺序阀等联合控制的速度切换回路以及用M型中位机能电液换向阀的卸荷回路等.液压系统的性能就由这些基本回路所决定.系统原理如图1.该系统用限压式变量叶片泵供油,用电液阀换向,用行程阀实现快进速度和工作速度的切换,用调速阀使进给速度稳定.该液压系统可实现“快进工进停留快退原位停止”等多种自动工作循环.1.1快进按下启动按钮,电磁铁1YA通电吸合,控制油路进油路线为:泵1经电磁先导阀5左位、单向阀13,进入液动阀4的左端油腔,液压阀芯向右移动;控制油路回油则从液动阀4的右端油腔经节流器和阀5的左位回油箱.液动阀4处于左位.主油路进油路为:泵1单向阀11液动阀4左位行程阀9(常态位)液压缸左腔(无杆腔).回油路为:液压缸右腔阀4左位单向阀12阀9液压缸左腔.由于动力滑台空载,系统压力低,液控顺序阀3关闭,液压缸成差动连接,且变量泵1有最大的输出流量,滑台向左快进(活塞杆固定,滑台随缸体向左运动).1.2第一工进快进到一定位置,滑台上的行程挡块压下行程阀9,使原来通过阀9进入液压缸无杆腔的油路切断.此时阀8电磁铁3YA处于断电状态,调速阀6接入系统进油路,系统压力升高.压力的升高一方面使液控顺序阀3打开,另一方面使限压式变量泵的流量减小,直到与经过调速阀6后的流量相同为止.这时进入液压缸无杆腔YT4543型组合机床动力滑台液压系统的PLC改造武涛,张永博(华南农业大学工程学院,广东广州510642)图1YT4543型动力滑台液压系统图注:1-变量泵,2-背压阀,3-顺序阀,4-换向阀,5-先导阀,6、7-调速阀,8-电磁阀,9-行程阀,10、11、12、13-单向阀,14-压力继电器.保定学院学报2008年第2期的流量由调速阀6的开口大小决定.液压缸有杆腔的油液则通过液动阀4后经液控顺序阀3和背压阀2回油箱(两侧的压力差使单向阀12关闭).液压缸以第一种工进速度向左运动.1.3第二工进当滑台以第一工进速度行进到一定位置时,挡块压下行程开关,使电磁铁3YA通电,经阀8的通路被切断.此时油液需经调速阀6与阀7才能进入液压缸无杆腔.由于阀7的开口比阀6小,滑台的速度减小,速度大小由调速阀7的开口决定.1.4停留当滑台以第二工进速度行进到碰上死挡铁后,滑台停止运动.液压缸有杆腔压力升高,压力继电器YJ发出信号给时间继电器,使滑台在死挡铁上停留一段时间后再开始下一动作.滑台在死挡铁上停留,主要是为了满足加工端面或台肩孔的需要,使其轴向尺寸精度和表面光洁度达到一定要求.当滑台在死挡铁上停留时,泵的供油压力升高,流量减少,直到限压式流量泵流量减少到仅能满足补偿泵和系统的泄漏量为止.这时处于需要保压的流量卸荷状态.1.5快退当滑台在死挡铁上停留一段时间(由时间继电器调整)后,时间继电器发出使滑台快退的信号.此时电磁铁1YA断电,2YA通电,阀5和阀4处于右位.主油路进油路为:泵1阀11液动阀4右位液压缸右腔;回油路为:液压缸左腔单向阀10阀4右位油箱.由于此时为空载,系统压力很低,泵1输出的流量最大,滑台向右快退.1.6原位停止当滑台快退到原位时,挡块压下原位行程开关,使电磁铁1YA、2YA和3YA都断电,阀5和阀4处于中位,滑台停止运动,泵1通过阀4中位卸荷.2电气控制系统的设计2.1输入信号的确定YT4543型组合机床动力滑台液压系统的输入信号由点动按钮、行程开关、压力继电器及时间继电器提供.为了提高控制系统的可靠性、精准度及灵敏度,改造后的新控制系统更换原来压力继电器,去除时间继电器改由PLC内部计时器提供计时功能2.其他输入信号由常开点动按钮提供,如表1.2.2控制对象的确定YT4543型组合机床动力滑台液压系统采用电液方式控制,由1个先导电磁阀5,1个二位二通电磁阀8和1个一位二通行程阀9来调控.先导电磁阀5的电磁铁1YA、2YA,二位二通电磁阀8的电磁铁3YA和一位二通行程阀9的电磁铁4YA为PLC控制系统的直接控制对象.考虑到控制系统操作的直观简易性及安全性,增加了工作指示灯LED0,第1种工作循环指示灯LED1,第2种工作循环指示灯LED2,第3种工作循环(典型工作循环或普通工作循环)灯LED3,第4种工作循环指示灯LED4.控制对象信号的确定如表2所示3.工作方式选择开关的4个位置分别对应于4种工作循环方式,例如:1/4选择开关SW循环,SW2对应于第二种工作循环,此时LED2亮.2.3PLC资源分配在确定了控制对象、控制内容后,对PLC的I/O资源分配如表3所提示.表2控制对象信号确定控制对象说明LED1循环工作指示灯LED2循环工作指示灯LED3循环工作指示灯LED4循环工作指示灯LED0工作指示灯1YA先导电磁阀5的电磁铁2YA先导电磁阀5的电磁铁3YA二位二通电磁阀8的电磁铁4YA一位二通行程阀9的电磁铁表1输入信号的确定输入信号说明SB动力滑台启动按钮SW11/4选择开关SW循环SW21/4选择开关SW循环SW31/4选择开关SW循环SW41/4选择开关SW循环XK1循环工进行程开关XK2循环一工进行程开关XK3循环一工进行程开关XK4循环一工进行程开关SD压力传感器XK5循环二工进行程开关XK6循环二工进行程开关XK7循环快进行程开关XK8循环二工进行程开关XK9快退行程开关XK10原位停止行程开关对象说明I/OSB动力滑台启动按钮X5SW11/4选择开关SW循环X1SW21/4选择开关SW循环X2SW31/4选择开关SW循环X3SW41/4选择开关SW循环X4XK1循环工进行程开关X6XK2循环一工进行程开关X7XK3循环一工进行程开关X10XK4循环一工进行程开关X11SD压力传感器X12XK5循环二工进行程开关X13XK6循环二工进行程开关X14XK7循环快进行程开关X15XK8循环工进二行程开关X16XK9快退行程开关X17XK10原位停止行程开关X0停留计时器T0LED0工作指示灯Y0LED1循环工作指示灯Y5LED2循环工作指示灯Y6LED3循环工作指示灯Y7LED4循环工作指示灯Y101YA电磁铁Y12YA电磁铁Y23YA电磁铁Y34YA电磁铁Y4表3PLC控制系统I/O分配表482.4主程序设计依照流程图的设计思想,用传统的顺序控制的程序结构,根据系统工作循环及电磁铁动作顺序表设计出系统顺序功能图,如图2.系统的主程序根据图2以转换为中心的编程方式来编写4.2.5PLC外部接线图PLC外部接线图,输入输出设备、负载电源的类型等的设计应结合系统的控制要求来设定.液压动力滑台PLC外部接线图如图3所示.3结论通过采用PLC对原有组合机床的液压动力滑台进行改进,可以充分发挥PLC可靠性高、接线简单、学习容易、使用灵活等优点,克服了原有组合机床在继电器控制方面的弊病,保证了系统的控制功能,给系统维护和灵活改变控制程序带来很大方便,提高了生产效率,在生产实际中有一定的推广价值.参考文献:1周振宝.PLC在普通铣床数控化改造中的应用J.机床电器,2006(3):30-31.2王建方,刘海军.PLC使用技术J.组合机床与自动化加工技术,2003(12):60,64.3陈立定.电气控制和可编程序控制器的原理及应用M.北京:机械工业出版社,2004.4廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学出版社,2001.TheTransformationoftheHydraulicSystemforthePowerSlidingFeedTableModelYT4543byUsingPLCWUTao,ZHANGYong-bo(EngineeringCollege,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)Abstract:PLCcontrolsystemarereplacingtheconventionalrelaycontactonesinlargequantitybecauseofitsexcellentreliabilityandadaptability.ThispaperashydraulicpowersliderintheoriginalYT4543combinationmachineforobjectsofthetransformation,indepthunderstandingoftheirworkonthebasisofprinciple,makesgooduseofreasonably-pricedMitsubishiFXos-30MR-Dultra-smallPLCtoimplementtransformationhydraulicpowerslideintheoriginalYT4543combinationmachine,anddesignsthecorrespondingelectricalcontrolschematics.Keywords:modularmachinetool;programmablelogiccontroller;controlsystem图2YT4543型组合机床动力滑台液压系统PLC控制顺序功能图M11M12X1X6X12Y1Y4工进Y1Y3Y4T0K30停留T0M21M22X2X7X13Y1Y4一工进Y1Y3Y4二工进X17M31M32X3X10X14Y1Y4一工进Y1Y3Y4二工进T0X12M33Y1Y3Y4T0K30停留M41M42X4X11X15Y1Y4工进Y1快进X17X16M43Y1Y4工进Y2Y3Y4快退X0M50M0M10X5Y0Y1原位停止,指示灯亮启动快进M8002图3系统硬件安装线路X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16X17COMXK10SW1SW2SW3SW4SBXK1XK2XK3XK4SDXK5XK6XK7XK8XK9Y0Y5Y6Y7Y10Y1Y2Y3Y4COMLED0LED1LED2LED3LED41YA2YA3YA4YADC武涛,张永博:YT4543型组合机床动力滑台液压系统的PLC改造49

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