两面加工组合机床的PLC控制设计.pdf

两面加工组合机床的PLC控制设计张金姣(湖北工业大学,430068)摘要:本文介绍了PLC在两面加工组合机床控制系统中的应用。根据两面加工组合机床的电气控制要求,选择PLC,分配PLC输入/输出端口,并绘制出PLC硬件接线图,最后用顺序控制法对系统的程序进行设计。关键词:组合机床；PLC；顺序控制中图分类号:TM57116+1；TG65文献标识码:B文章编号:1004-0420(2008)02-0036-020引言组合机床通常是多刀、多面、多工序、多工位加工,使用继电器-接触器控制,电气线路复杂,故障率高,操作人员的维修任务重,设备的使用率较低。用PLC控制组合机床能克服上述缺点,有效提高设备的使用率。本文以两面加工组合机床的控制为例介绍了PLC在组合机床控制系统中的应用和运用顺序控制法进行程序设计的方法和思路。1两面加工组合机床电气控制要求111液压泵电动机M1由起动按钮SB3和停止按钮SB2控制KM1得电或失电实现起停,机床所有的操作均在M1起动后进行；112SA1为机床半自动和手动工作方式的转换开关。在手动工作方式下,由按钮SB6、SB7实现液压滑台前进或后退的调整,由按钮SB8、SB9实现左、右动力头点动对刀的调整；113左、右铣削动力头的电动机M2、M3分别由KM2、KM3控制得电或失电。M2和M3在滑台移动到位压下行程开关SQ2与SQ3后分别起动,等加工到终点且滑台压下终点行程开关SQ4后,两动力头停转；114液压动力滑台在按下起动按钮SB4后快速移动至滑台压下SQ2,转为工进,工作进给至终点,死挡铁停留,进油路油压升高,使压力继电器KP动作,滑台转快退(同时设置手动按钮SB5),至原位压下SQ1后停止,完成一个工作循环(如图1所示)。其元件动作见表1。115机床照明为交流24V,由SA2控制。2硬件设计首先是PLC选型。日本三菱公司的FX2N系列PLC是一种性价比高的小型PLC,其功能强大,满足本图1液压滑台工作循环系统的要求。从上面的控制要求可知,本控制系统共有输入设备14个:SB2SB9、SQ1SQ4、SA1和KP,输出设备5个:YA1YA2、KM1KM3。考虑10%15%的裕量,共需输入输出点数23点(SA1对应两个输入点),而且所有信号均为开关量信号,因此选择FX2N系列PLC32点输入输出的基本单元:FX2N-32MR。该型号的PLC采用AC220V电源供电,有自带24V直流电源的16点输入接口和16点继电器输出接口。为节省输入输出点数,机床照明采用原有设备,不经过PLC。电磁铁和接触器选择AC220V的小功率的交流电磁铁和交流接触器,由PLC直接控制。PLC的输入输出端口分配如表2所示。表1液压滑台元件动作表工步YA1YA2KP原位-快进+-工进+-死挡铁停留+-/+快退-+-表2PLC的输入/输出配置输入设备输入继电器输出设备输出继电器总停开关SB2X0电磁铁YA1Y0液压泵起动开关SB3X1电磁铁YA2Y1滑台起动开关SB4X2液压泵接触器KM1Y4手动快退开关SB5X3左动力头接触器KM2Y5滑台前进手动开关SB6X4右动力头接触器KM3Y6滑台后退手动开关SB7X563机床电器200812计算机·PLC应用两面加工组合机床的PLC控制设计左动力头对刀开关SB8X6右动力头对刀开关SB9X7原位行程开关SQ1X10行程开关SQ2X11行程开关SQ3X12终点限位开关SQ4X13自动/手动切换开关SA1X14/X15压力继电器KPX16PLC的硬件接线图如图2所示。为确保控制系统的安全,本系统除配备有过载保护和短路保护外,另外还设置了电源开关按钮SB1和紧急停车按钮SB0。当情况危急时,按下SB0切断PLC输出电路的外部电源,可避免事故的发生。图2PLC硬件接线图3软件设计梯形图设计采用步进顺控法,由3部分组成:公共程序、手动程序和自动程序。自动和手动的切换由SA1实现,分别对应输入端口X14和X15,X14和X15同时只有一个接通,不能同时为ON。公共程序的作用是控制液压泵的起动和停止、自动和手动工作方式的选择以及复位处理,如图3所示。图中,S0为自动程序的初始步,S1为手动程序的初始步。无论是自动循环还是手动调整均必须在液压泵起动后进行；另外,自动循环开始时,系统应处于原点状态,即原位行程开关X10被压合。手动程序(图4)的功能是手动控制滑台的前进与后退以及左、右动力头的点动对刀。自动程序的顺序控制功能图如图5所示。4总结应用PLC控制组合机床有几大优点:首先是控制系统的可靠性更高,80%的故障出现在PLC外部硬件电路中,维护方便。其次是功能完善、控制灵活,对同一控制对象,当控制要求改变时,不必改变PLC的硬件设备,只需改变软件程序即可。然后是使用梯形图语言编程,简单易学,能用简易编程器进行现场调试。另外,PLC还具有体积小、功耗低、运行速度快等特点。参考资料:1张万奎,等.机床电气控制技术M.北京:中国林业出版社,2006.2廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学电出版社,2006.3孙余凯,吴鸣山,等.学看实用电气控制线路图M.北京:电子工业出版社,2006.4高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例M.北京:人民邮电出版社,2005.收稿日期:2008-02-15作者简介:张金姣(1971-),女,讲师,硕士研究生。73计算机·PLC应用两面加工组合机床的PLC控制设计机床电器200812