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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20080326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FXos30MRD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TH137TP273文献标识码A文章编号167424942008020047032008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Ⅱ,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Ⅰ工作指示灯LED2循环Ⅱ工作指示灯LED3循环Ⅲ工作指示灯LED4循环Ⅳ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ⅠSW21/4选择开关SW循环ⅡSW31/4选择开关SW循环ⅢSW41/4选择开关SW循环ⅣXK1循环Ⅰ工进行程开关XK2循环Ⅱ一工进行程开关XK3循环Ⅲ一工进行程开关XK4循环Ⅳ一工进行程开关SD压力传感器XK5循环Ⅱ二工进行程开关XK6循环Ⅲ二工进行程开关XK7循环Ⅳ快进行程开关XK8循环Ⅳ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ⅠX1SW21/4选择开关SW循环ⅡX2SW31/4选择开关SW循环ⅢX3SW41/4选择开关SW循环ⅣX4XK1循环Ⅰ工进行程开关X6XK2循环Ⅱ一工进行程开关X7XK3循环Ⅲ一工进行程开关X10XK4循环Ⅳ一工进行程开关X11SD压力传感器X12XK5循环Ⅱ二工进行程开关X13XK6循环Ⅲ二工进行程开关X14XK7循环Ⅳ快进行程开关X15XK8循环Ⅳ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Ⅰ工作指示灯Y5LED2循环Ⅱ工作指示灯Y6LED3循环Ⅲ工作指示灯Y7LED4循环Ⅳ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,200633031.2王建方,刘海军.PLC使用技术J.组合机床与自动化加工技术,20031260,64.3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,ZHANGYongboEngineeringCollege,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,ChinaAbstractPLCcontrolsystemarereplacingtheconventionalrelaycontactonesinlargequantitybecauseofitsexcellentreliabilityandadaptability.ThispaperashydraulicpowersliderintheoriginalYT4543combinationmachineforobjectsofthetransformation,indepthunderstandingoftheirworkonthebasisofprinciple,makesgooduseofreasonablypricedMitsubishiFXos30MRDultrasmallPLCtoimplementtransformationhydraulicpowerslideintheoriginalYT4543combinationmachine,anddesignsthecorrespondingelectricalcontrolschematics.Keywordsmodularmachinetoolprogrammablelogiccontrollercontrolsystem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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