基于PLC控制的全自动双面钻扩孔专用机床设计.pdf

机械制造与研究 江德松 基于P L C控制的全 自动双面钻扩孔专用机床设计 基于 P L C控 制的全 自动双面钻扩孔专 用机床设计 江德松 安徽机 电职业技术学院 安徽 芜湖 2 4 1 0 0 0 摘要 介绍了P L C在全 自动双面钻扩孔专用机床控制系统中的应用 根据全 自动双面钻扩 孔专用机床的控制特点 确定系统控制方案 选择 P L C 分配 P L C输入 输出端 口 并绘制出 P L C硬件接线图 最后用顺序功能图编程语言进行系统程序设计 关键词 P L C 钻扩孔专用机床 顺序功能图 中图分类号 T G 5 2 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 0 0 4 0 0 6 0 0 3 D e s i g n o f A u t o ma ti c D o u b l e s i d e d D r i l l i n g R e a m S p e c i a l Ma c h i n e B a s e d o n P L C C o n t r o l J I ANG D e s o n g An h u i T e c h n i c a l C o l l e g e o f Me c h a n ic a l a n d E le c t r i c a l E n g i n e e r i n g Wu h u 2 4 1 0 0 0 Ch i n a Abs t r a c t This a r t ic l e d e s c r i b e s t h e ap p l ic a t ion s of t h e PL C in t h e au t o ma t i c t wo s id ed d r il l in g r e a min g s pe c ial ma c hin e c on t r ol s y s t e rn Ac c o r d i n g t o t h e c on t r ol ch ar a c t er i s t ic s o f au t o ma t ic tw o s ide d ma c h i n e t o o l s it d e t er min e s t h e s y s t em c o n t r ol pr o gr a m s e le c t s t h e P L C a l lo c a t e s P L C i n p u t o u t p u t p o rt s a n d ma p s t h e wir i n g d ia g r a m o f PL C h a r d w a r e F in a ll y S e q u e n t ia l F u n c t io n C h a r t p r o g r ammin g l a n gu a g e is u s e d f or s y s t em p r og r ammi n g Ke y wo r d s P L C d o u b le s i d e d d r i l li n g r e a mi n g ma c h i n e s SF C 0 引言 传统的钻床加工效率低 精度不高 工人劳动强度大 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 P L C控制能 克服上述缺点 有效提高设备的使用率 钻扩孔专用机床是典型的机 电 液一体化设备 为使 生产控制过程更平稳可靠 向优质高产低耗要效益 采用 P L C对其液压系统进行控制 是一理想的方式 本文基于 S 7 2 0 0 P L C 介绍在全自动双面钻扩孔专用机床中通过 P L C控制液压系统 来实现对工件的加工 1 工作原理与电气控制要求 全 自动双面钻扩孔专用机床是对棒料两面同时进行 钻孔或扩孔精加工操作 此机床的自动化程度较高 加工 精度高 其工作示意图如图 1 所示 图1 全自动双面钻扩孔专用机床工作示意图 1 1 工作原理 机床工作过程 首先启动液压泵 按启动按钮后夹紧 工件一左右动力头同时快进并启动主轴一至 S Q 2 S Q 5动 作一工进一至 S Q 3 S Q 4动作 死挡铁停 留一分别快退一 S Q 1 S Q 6为 O N 松开工件 停主轴 如此实现自动循环 按下停止按钮后 需完成本次工作循环后方能停止 各种 工序变换均由挡铁控制电磁阀的动作顺序来实现 其加 工过程如 图 2所示 图 2 钻扩孔机床 加工示意 圈 根据上述控制过程 钻扩孔专用机床液压驱动是以液 压油为工作介质进行能量传递和控制的 其加工控制按钮 位置开关等可作为 P L C的输入设备 通过 P L C的输出量对 电磁阀进行控制 从而控制液压系统中油液的压力 流量和 流动方向 满足液压系统对压力 速度和换向的要求 1 2电气控制要求 a 系统工作之前首先启动液压泵 液压泵正常工作 作者简介 江德松 1 9 7 8 一 男 安徽六安人 安徽机 电职业技术学院助教 在职硕士研究生 主要研究方向为自动控制技 术 6 0 h t t p Z Z H D c h i n a j o u rn a 1 n e t c n E m a i l Z Z H D c h a i 眦j o u r n a 1 n e t c n 机械制造与自动化 机械制造与研究 江德松 基于 P L C控制的全自动双面钻扩孔专用机床设计 并满足液位要求时系统启动 液压泵电动机 M1由起动按 钮 S B 1和停止按钮 S B 2控制 K M1 得电或失电实现电动机 起停 机床所有的操作均在 M1起动后进行 b 本系统通过选择开关可实现手动操作和自动运行 两种工作方式 手动方式供维修时用 由按钮对每一加工 进行单独控制 全自动方式供正常工作使用 当按下启动 按钮时 机床周而复始地执行每步动作 直到按下停止按 钮为止 S A 1为机床手动和 自动工作方式的转换开关 在手动工作方式下 由按钮 S B 3 S B 4实现左液压滑台前 进或后退的调整 由按钮 S B 5 S B 6实现右液压滑台前进 或后退 的调整 e 冷却泵电动机 M4由 K M 4控制得电或失电 S A 2 实现冷却泵电动机 M 4起动和停止 d 左 右钻削动力头的电动机 M 2 M3分别由 K M 2 K M3 控制得电或失电 工作在 自动工作方式下有两种情 况 一种是左右动力头同时工作 另一种是左右动力头分 别工作 这种由转换开关 S A 3实现 在手动工作方式下 由按钮 S B 7 S B 8实现左动力头电动机 M 2起动和停止 由 S B 9 S B 1 0实现右动力头电动机 M3起动和停止 e 左右滑台采用液压驱动 当左右滑台移动到位压 下行程开关 S Q 3与 S Q 4后表明钻孔到位 此时左右滑台 开始返回运动 当左右滑台压下终点行程开关 S Q 1与 S Q 6 后 两动力头停转且左右滑台停止运动 f 送料装置实现 自动上料和卸料操作 夹具的夹紧 和放 松 由电磁 阀 Y V 1与 Y V 2实现 行 程开 关 S Q 7实现 夹紧到位 行程开关 S Q 8实现放松到位 由按钮 S B 1 1 S B 1 2实现手动夹紧和放松工件操作 2 控制系统硬件设计 P L C是整 个控制系统 的核心 采用西 门子公司的 s 7 2 o 0系列的主控模块 C P U 2 2 6和数字量输入扩展模块 E M 2 2 1 8点 D C输入 8 2 4 V D C C P U 2 2 6集成 2 4输 J k 1 6输出共4 0个数字量 I O点 可连接7个扩展模块 最大扩展至2 4 8个数字量 I O点或 3 5路模拟量 I O点 2 6 K字节程序和数据存储空间 用于较高要求的控制系 统 具有更强的模块扩展能力 更快的运行速度和功能更 强的内部集成特殊功能 可完全适应于一些复杂的中小 型控制系统 2 1 P L C输入 输出地址分配 表 1 表 1 输入 输出地址分配表 2 2 P L C硬件接 线 图 图 3 3 控制系统软件设计 为方便地增加或删减程序模块 同时也便于针对不同 Ma c h i n e B u i ld i n g 8 A u t o m a t i o n Au g 2 0 1 0 3 9 4 6 0 程序模块进行完善 程序设计采用模块化结构 整个程序 包括公共程序 手动和自动程序 公共程序的作用是控制 液压泵的起动和停止 图 4 自动和手动的切换由 S A 1 实现 分别对应输人端口 1 0 0和 1 0 1 1 0 0和 1 0 1同时 只有一个接通 不能同时为 O N 图 5 手动程序由于受 篇幅限制 不再赘述 61 机械制造与研究 江德松 基于 P L C控制的全 自动双面钻扩孔专用机床设计 图 3 P L C硬件接线 图 4 总结 图 4 顺序功能图 设计的全 自动双面钻扩孔专用机床控制系统是 自动 化程度比较高的系统 从上料到加工工件再到卸料 全过 程都是通过 P L C来控制 能实现全 自动双面钻扩孔专用 机床在无人参与情况下对成批工件进行 自动连续加工 同 62 13 1 l 3 2 l l l l I 1 J l l l I o 1 Qo o l l l I I I l l Qo O I L 图5 梯形图 序 序 时提高了加工的精度和设备使用率 降低故障率和劳动强 度 使得系统控制更加灵活 动作精确 易于维护和检修 参考文献 1 张金姣 两面加工组合机床的P L C控制设计 J 机床电器 2 0 0 8 2 3 6 3 7 2 西门子公司 S I M A T I C s 7 2 0 0可编程序控制器系统手册 Z 2 0 0 0 3 李兰忖 多工位钻镗组合机床 自 动控制系统设计 J 制造技 术与机床 2 0 0 6 3 5 5 5 8 4 何晓燕 赵轲 多工位组合机床 P L C控制系统设