PLC在十六轴研磨机上的应用.doc

PLC在十六轴研磨机上的应用 姓 名：王 德 柱单 位：无锡威孚马山油泵油嘴有限公司摘要：十六轴研磨机是我公司用来对柴油机喷油泵柱塞套进行研磨的重要设备，将它改造成集计算机应用技术、自动控制技术、机械、电气、气动、于一体的专用研磨机具有重要的意义。关键词：继电器、PLC、应用、维修。论文主体： 无锡威孚马山油泵油嘴有限公司是柴油机喷油泵柱塞偶件的生产基地，公司拥有进口、国产数控机床，普通机床、自主研发专机等生产设备一千余台，其中十六轴研磨机为无锡油泵油嘴厂自主研发的专用机床。十六轴机械研磨中孔加工工艺与传统手工研磨工艺相比，具有生产效率高，柱塞套中孔的锥度、直线度和圆度有明显的提高，并且降低和改善了操作者的劳动强度，是我公司的重要的生产设备。由于原接触器控制系统电气线路老化，故障率日易增多及自身的缺陷需要及时对其电气控制系统进行升级改造，以满足生产需要。一、原理与结构: 十六轴研磨机，顾名思义，即十六个专用芯棒对准十六个旋转的轴，而每个轴上装着工件柱塞套，由于轴的转动便实现了中孔研磨。 本机由机身、主轴电机、往复电机、上盘（可旋转）、下盘、工装夹具、活塞式气缸及其传动装置；压缩空气过滤装置、机床照明及电控系统组成。 该机床工作时，首先打开电源开启机床照明灯，打开气源供气阀门，将自动调整旋钮打在自动工作位置，将上盘十六个轴安装好工装夹具，并装上工件；然后将下盘十六个芯棒用毛刷涂抹适量研磨膏。待一切工作准备就绪后，按下工作启动按钮，主轴旋转，下盘上升，上升到位后，上盘开始往复动作；工作时间到，往复电机停止工作，下盘下降，下降到位后，小气缸推动上盘旋转，旋转至下个工位时定位，此时操作人员将工件卸下，装入下一个工件，这样循环进行工作。二、改造原因： 原十六轴研磨机的电气控制是由行程开关、按钮、时间继电器、中间继电器、电磁阀等组成的顺序控制系统。元件多、线路繁琐、故障频率高，加之环境恶劣等原因，使得维修工作量大，给生产带来很大影响。经过市场调研，准备采用日本产三菱FX1S-20MR型可编程序控制器进行改造。该产品可靠性高、抗干扰能力强、控制程序可变、使用方便、体积小、重量轻，是机电一体化的产品，节能效果明显。本着方便、减小工作量和节省成本的宗旨，保留原有的电控箱、启动、停止控制盒、机械传动及气动系统（原理、位置图略）。只对控制要求高、动作频繁的电磁阀、上下盘工作位置检测进行改造（PLC原理接线图1）。三、安装： 原有的电气控制箱高0.7米，宽0.7米，深度0.3米。拆除需改造的电器，把PLC、总开关、熔断器、变压器、整流桥、小继电器装于空闲的位置。原上盘旋转机械定位处增加接近开关，各种操作按钮、电磁阀均原封不动，仅线路上按要求重新调整一下即可。四、调试（梯形图见附图2）: 根据工艺要求绘制梯形图，编写的程序在总装调试前进行了模拟调试。用装在PLC上的模拟开关，模拟输入信号的状态，输出点的指示灯模拟作被控对像。检查程序无误后，把PLC接到系统中进行统调，因为所编写的程序和数据是原来运行经验的总结，加之参考了一些生产厂家的技术资料。所以系统组装完成后试车一次性成功。五、改造后的电控原理: 改造后的二次回路控制线圈由带指示灯的小继电器（型号：OMRON MY4NJ DC24V）控制。 将自动/调整按钮SB7打在调整档，依次按SB2、SB1、SB6、SB5、SB4、SB3。确认各功能正常后，把自动/调整按钮打在自动档，装上工件后，按SB4工作启动按钮，KJ1吸合（指示灯点亮），主轴电机旋转，同时KJ2吸合升降电磁阀得电，气缸上升（下盘上升），到位后压住行程开关XK1,小继电器KJ3吸合，往复电机工作，驱动上盘上下往复动作。约11秒后，工作时间到，小继电器KJ3失电释放，往复电机停止工作，同时小继电器KJ2失电释放，下盘升降电磁阀失电，气缸下降，下降到位后，压住下降到位行程开关XK2,小继电器KJ4得电吸合，转位电磁阀得电，小气缸推动上盘旋转，旋转到下一个工位时，接近开关吸合，为下一个工作循环提供条件。卸下工件并装上待研磨工件，此时按SB4工件启动按钮，小继电器KJ4失电，转位小气缸返回(原理详图略)。六：改造后使用的效果： 1、改造前的十六轴机由于机械定位的松动，下盘上升过程中容易造成碰撞事故，增设安全接近开关后，如果上盘不在工作位置，下盘便不会上升，即使在加工过程中发生晃动错位时下盘随即下降避免了事故的发生。 2、往复电机往复上下次数在很大程度上决定了工艺效果及中孔研磨的加工质量，改造前的动作次数由JSJ（160秒）型时间继电器调整，而改造后的动作次数由PLC内部软继电器决定，这是非专业人员和无专业工具无法调整工作时间的，从源头上杜绝了违反工艺操作规程，有效保证了产品加工质量。七、使用后出现的问题及解决的办法： 改造后使用两年多，除了更换接近开关以外，运行很正常，但去年夏天出现了两起故障。 故障一：启动十六轴研磨机，上盘无往复动作，将SB7置于手动，按往复电机启动按钮SB6，发现往复电机不动作，查PLC-Y3输出LED指示显示正常，并且受程序控制，但小继电器KJ3指示灯不亮，发现无驱动电压。用万用表电压档测量Y3输出点无电压，怀疑PLC内部输出继电器损坏，将外部接线接到Y5备用点，修改程序后工作正常。故障二：启动十六轴，无任何动作，打开电箱查看PLC电源指示灯不亮，遂用万用表测电源输入端交流220V正常，直流24V无，于是怀疑PLC电源部分损坏，由于无任何检修资料，本着“死马当活马医”的思想，拆开上层的两个接插组件，取出最下层的电源板，经观察无任何打火痕迹，于是用万用表对保险、整流桥、功率管、电阻等可疑元件进行检查，未发现明显异常。后发现集成块G6551周围油腻污垢较多。由于该板为双面板，零件密集，考虑到是否电源保护部分起作用，于是用酒精清洗并吹干，再次通电后试机正常。从以上故障分析，虽然是两种故障，但是考虑到机床旁环境温度高、空气湿度大，可能是引发故障的根源，后将控制箱两侧加装散热风扇，使用至今未出现似故障。结束语： 可编程序控制器是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制以及通讯技术发展起来的新一代工业自动化控制装置。它具有控制能力强、操作方便灵活、可靠性高等特点。因此在工业生产自动