毕业设计88四工位组合机床PLC控制系统设计

四工位组合机床 PLC 控制系统设计 摘要 ： 介绍了三菱 F 1260MR 可编程控制器在四工位组合机床中的应用以及电气控制系统中程序梯形图的设计过程。 关键词： 程序 程序控制器 组合机床 The combination of 40-bit machine PLC Control System Design Abstract: The use of Mitsubishi F 1-260MR programmable controller in the four working position combined machine tool and the design process of program of ladder diagram in electricity Control system are introduced. Keyword : Program Program controllers Modular machine tools 0 前言 可编程控制器性能优于继电接触式控制系统 ,具有控制速度快 ,可靠性高、程序调试、修改比较容易、环境适应能力强等特点 ,广泛用于机械加工设备和生产过程的自 动控制。本文采用三菱 F 1260MR 可编程控制器作为电气系统的控制枢纽 ,根据四工位组合机床的特点和工艺流程的要求设计了自动循环程序以及手动调整程序 ,使机床能按给定的程序对零件加工 ,并为检验机床或调整刀具提供方便。它具有很强的逻辑控制功能和逻辑存储功能 ,可进行逻辑运算编程、定时和计数 ,以及对模拟量的控制 1 2 ,容易实现机、电、液一体化。 1 机床概况 本机床的功能是加工汽车轮毂上十个 27 螺钉孔。由于被加工零件较庞大 ,而且形位公差要求较高 ,所以本机床是专为实现自动化和大批量生产而设计的。机床的 主要运动件有液压滑台 ,动力头 ,主轴箱以及回转工作台等。在回转工作台上设定有四个工位 ,工位用于装卸工件 ,工位分别是钻孔、扩孔、铰孔工序 ;主轴箱上相应装有三组 30 把钻、扩、铰刀具。被加工零件在回转工作台上回转一周 ,就可完成全部加工工序。该机床可同时放置四个零件并同时对其中三个依次顺时针按工序循环加工 ,形成一条圆形生产流水线 ,有效地提高了机床的工作效率。 2 电气控制系统的基本原理及程序设计步骤 可编程控制器是专为取代传统的继电接触式控制系统和其它顺序控制器而设计的。它的输入输出接口采用光电耦合器件可以 直接驱动较小的负载 ,对较大的负载可通过继电器等进行隔离 2。机床电气控制的基本方式是由操纵板上的按钮、选择开关、以及预设机床工作状态的行程开关、压力继电器等指令输入信号器件 ,将这些信号输入可编程控制器 ,可编程控制器通过人为制定的程序由输出继电器去驱动外部的负载 ,如电磁阀、接触器、电动机等。本机床电气系统控制的交流负载主要有主轴电机 ,液压电机 ,冷却电机。直流负载主要是液压站的各个电磁阀等 ,共计有十路。机床电气控制系统原理图如图 1。 电气系统程序设计步骤如下 :确定工艺流程 分配输入输出地址 画出梯形图 编制程序 输入程序 编辑、修改、调试程序 结束 3 机床加工工艺流程图及输入输出地址分配 根据机床的加工工艺流程 ( 见图 2) 来确定电气系统必须完成的动作、顺序和控制任务 ,从而有效地分配输入输出地址 ,见表 1。 4 梯形图设计 梯形图是根据机床加工工艺的要求，机床电气硬件的配置以及 I/O 地址的分配而编制的程序 ,它具有直观、形象的特点 ,同时具有逻辑控制的规律 ,便于修改和调试。根据梯形图再编制控制程序就比较容易了。 图 3图 9 为加工过程程序梯形图 ,图中符号所表示的器 件名称及地址见表 1。 ( 1) 程序的主控 ( 见图 3) 图 3 中 ,系统得电时触点 X 0、 X1、 X2 均处于闭合状态 ,任何一个负载因超载使热继电器触点断开而断电时 ,则主控线圈 M 102 指令就会中断 ,全部程序中止 ,从而保证机床只能在液压电机、主轴电机、冷却电机都在正常状态下运行。 ( 2) 液压电机的启动 ( 见图 4) 图 4 中 ,油泵开关 X 13 和停止按钮 X 3 得电时成闭合状态 ,按下启动按钮 X 4, Y 434得电 ,液压电机启动并自保。 ( 3) 主轴电机的工作 ( 见图 5) 图 5 中 ,状态开关 X 412 处于“自动状态”时不得电 ,此时为常闭 ,工作台回转到位时 X 403接通 ,工作台落下时 X 411接通 ,X 400、 X3得电时为闭合状态。所列条件一 旦满足 , Y 435得电 ,主轴电机立即启动且 自保，在“自动状态”下，按下向前按钮 X10 则主轴立即启动 ,这样即可以用来调整机床或试运行 ,又可以防止损坏刀具或工件。“手动状态”时 , X 412 得电为断开状态 ,此时按下 X 4 钮 ,主轴运转 ,放松 X 4 钮则主轴停止 ,即用点动的方法来检验或调整机床。 ( 4) 工件的夹紧与放松 ( 见图 6) 图 6 中 ,回转台在落下位置时 , X 411 得电而闭合 ,此时按夹紧按钮 X 5, Y 30 得电 ,因其控制的是两位电磁阀且有旋转工作台分配阀油路的保证 ,工件被夹紧后可自保。在“手动状态”下 , X 412得电 ,且只有在 X 411闭合时 ,按下放松按钮 X 6, Y 31才能得电 ,工件被放松 ;M 100设定为回转台落下时的触发脉冲信号 ,工件夹紧后 X 407 处于得电状态 ,通常在“自动 状态”下工件被加工完后 ,回转台转到工位落下 , X 411 接通 ,触发 M 100,电流经 M 100、 X407 及 X 411 使 Y 31 得电 ,工件被自动放松并自保 ,以便装卸工件。而此时其余三个工位的加工过程不受影响 ,大大节省了时间。 ( 5) 回转工作台的抬起、回转和落下 ( 见图 7) 图 7 中 ,滑台在原位时 , X 405 闭合 ,主控线圈 M 103 得电 ,可起到安全控制回转工作台的工作状态的作用 ,防止滑台不在原位情况下而工作台抬起与滑台相撞事故发生。回转工作台在原位时 (X 404 接通 ) ,且工件在被夹紧 (X 407 接通 ) 的情况下 ,按下抬起按钮 X 7,回转台才能够抬起 ,可防止工件未被夹紧而转到加工位置。在回转台抬起时 , X 410 得电 ,然后定时器 T 50 得电 ,延时两秒后 Y 33 得电 ,工作台开始回转。回转台回转到位时 , X 403 接通 ,然后 T 51得电 ,延时两秒后 Y 36得电 ,回转工作台落下 ,此时 X 411得电后闭合 ,使 Y 34得电 ,回转油缸复位。至此 ,回转工作台的一个循环过程结束 ,并为下一循环做好了准备。 ( 6) 动力头滑台的快进、完成及快退 ( 见图 8) 图 8 中 ,当状态开关处于“手动位置”时 ,第一行的 X 412 闭合 ,第二行的 X 412 断开 ,X 411、 M101、 X11 此时都处于闭合状 态 ,按下滑台前进按钮 X 10,滑台开始前进 ,松开按钮 X 10 则滑台停止。当状态开关处于“自动位置”时 ,第一行的 X 412 断开 ,第二行的 X 412 闭合 ,旋转工作台在落下位置时 , X 411 是闭合的 ,此时按下 X 10 ( 参见图 5) , Y 435 闭合 ,主轴电机运转 ,同时 M 100 接通 , Y 37 得电 ,滑台开始前进并自保 ,其工进过程由液压系统的调速阀控制。当滑台行至终点时 ,X 402 接通 ,此时 X 10、 X412、 X411 均为闭合位置 ,所以定时器 T 52 得电并延时 3 秒钟后 ,M 101 接通并自保。此时只 要滑台不在原点 , X 405 是闭合的 ,则 Y 430 得电并在自动状态下自保 ,滑台迅速快退至原点 ,直到 X 405 得电为止。当滑台不在原点时 ,只要按下后退按钮 X 11,Y 37 会立即断电 ,而 Y 430 得电后快速后退 ,防止事故发生。 ( 7) 件的自动冷却控制程序及结束 ( 见图 9) 图 9 中 , X 401 和 X 3 得电时都处于闭合状态 ,当滑台前进至工进位置时 , X 406 闭合 ,Y 436 接通并自保 ,冷却泵电机启动 ,被加工工件开始得到冷却 ;当滑台前进至终点时 , M 101 得电 ( 参见图 8 ) ,此触点 断开 ,冷却泵电机停止运转 ,等待下一次工进再开始。 X 412 和 X 4表示在“手动状态”时对冷却泵电机的检查。 MCR102 表示主控过程完成。此外还有机床滑台轨道自动润滑程序梯形图 ,以及根据梯形图编制程序并向可编程控制器输入程序的工作就不一一介绍了 ,编程器自身有检验程序是否有语法或逻辑错误的功能 ,可根据编程器的提示进行修改。机床试运行时一般先进行点动检验操作 ,然后再进行自动程序的操作运行。加工零件时一般是在“自动状态”下进行。 5 结束语 本组合机床电器系统具有以下特点 ( 1) 本机床重达 20 余吨 ,虽 体积庞大 ,但采用可编程控制系统使得机床加工便捷、可靠、安全 ,有效地提高了机床的技术性能。 ( 2) 本机床电气系统配制合理 ,程序简单 ,便于维修、调试和改进 ,能满足生产工艺加工过程的需要。 ( 3