PLC在气门杆无心外圆磨床自动化改造中的应用.pdf

1、 G 皂 动 图 3 改造后磨床结构示意图 动上料装置 ，必须有三种控制模式 ：手动调试模式用于 手动测试各执行机构能否单独正常工作 ，能否正确地完成 工件的传送过程，保证工件准确地放置到相应位置；为 了满足工件小量生产或是样板工件 的加工要求 ，保 留了半 自动加工模式，这是极少使用的模式；全 自动加工模式 是关键所在 ，是正常生产 与工件加工质量和数量 的根本保 证 ，是机器长期工作的模式 。 ( 2 )改装后 磨床 电气控 制分 为两 大部 分 。第 一 大部 分是砂 轮转 动控制 系统 。采用 三菱 MR J 2 S 一 2 0 0 A伺 服 放大 器和 HC S F S 2 0 3伺

2、 服 电机 ，使 用速 度控 制模 式 工 作 ，用 电位 器 调 整砂 轮 转 速 。它 是 独立 系 统 与 P L C 控 制无关 。第 二部分是 自动 上料装 置的控 制 ，其 控制 构 成 的 方式 是 ：以 P L C为控 制 中心 ，以 电磁 阀 的控 制 线 圈为 P L C的输 出 执行 元 件 ，再 由 电磁 阀控 制气 缸 和 油 缸 为最 终执行 元件 ，以及控 制 C L电机 的正 、反 转继 电 器 和灯 光报 警 器等 形 成 了整 个按 P L C程 序去 执 行相 应 动作 的机构 系统 ，以达 到生产控 制要 求 ，并 最终 完成生 产任务 。 ( 3 )改

3、 造 后 的 无心 外 圆磨 床 的 工作 过 程 如 图 4所 示 操作员把工件放满导 A槽 在自 动模 式下按 启动按钮 料架检测有无工 件 f 工 件 无 报 警 操 作 员 放 入 件 后 ，自 动 转 到 进 料 工 步 L 工 件 有 进 科工 件 固 定l P A 夹 持 工 件向 下 转 工 件 转移 到c L 转 臂 并 进 行 固 定2 c L 夹 持 工件 X0 0 YO 0 X0l Y01 X0 2 Y0 2 X0 3 YO 3 X0 4 Y0 4 _ 丘 盈一 X0 5 Y0 5 X 0 6 Y0 6 _ 丘 一 。 一 X0 7 Y0 7 Xl 0 Y l O 譬

4、X l I Y 1 。 一 Xl 2 Y1 2 = X 1 3 Y l 3 X 1 4 - _ Yj 4 ： Xl 5 Yl 5 XI 6 YI 6 舀一 ZZ -Z X l 7 0 Y l 7 _ 6 仝： X 2 0 C o M 0 仝： X 2 l C O M l o X2 2 0 OM2 仝： X 2 3 C O M ! 仝： X 2 4 C O M 4 仝： X 2 5 C Q M X 2 6 仝 ： X2 7 C0M N L 图 5 P L C I O接线 图 进科电磁闽 阀定1 电磁阀 P A 下 电磁 阀 P A上 电磁阀 固定2 电磁阉 j |料电磁阉 c L电机正转转臂进

5、C L 电机反转转臂退 无# 灯光报管 加工工件计数 无工件加工超时报警 螺杆加油 滑扳加油 L B进刀电磁阀 V 3 2 P L C控制系统的输入 输出分配 本系统选用 F X1 N一 4 0 MR可编程控制 器 I O接线 图 f C L 在 前 端 放 下 工 件C L 退 回 原 点 等 待 下 一 周 期 夹 持 工 件 在 中 问 位 c L 夹 持 工 件 再 进 L L 8 进 丹 州B 退 刀 捧 科 捧 料 确 认 并 返 回 原 点 等 待 下 一 周 期 二二 二 工 二 二 如 图 5 。其 中 S B 1 是 自动 和半 自动 加工 时 的启 动按钮 ，也是测 量

6、位暂 停 工 件经测量 合 格后 再次启 动工作 的 启 动按钮 。S B 2是 自动 和半 自动加 工时 的停 止 按钮 工件处 于加工 过 程 中按 下该按 钮后 机 器则必须 完成 本次加 工 Pl 公用程序 L 垂固 X0 。 一 1 卜 _ 复位自 动年 u 半自 动程序l XI， 一 1 卜 _ 复 位 半自 动 程 序 I 私鼻 C 囹J P 0 翥 辨 _ 1 l l 磊 由 社 圈x o = l生 效 _ _ 1 生 I 囝 - 1 二 圈 嚣 口卫 X 0 = l 手动 模式生效 图 6 自动 半 自动 手动的程序结构 图 后才能停止 。X 5 X1 5是手动调试 开关 ，

7、X 1 6 一 X 2 7是分布 机器各检 测位置 的传感 器 ，Y1 一 Y 6及 Y 1 5 Y 1 7接 电磁 阀 料架 S1 X2 启动 X2 6 有料 进料I s 2 o l,(Y 1 xl 6 队 罄 TI K10 - ) l 缩回压杆，0 5 s K 5 后 P A 转 臂 下 行 。 i P A 气 缸 伸 出 K 5 翳 c L 进l ； ： 卜 _ 。 9 c L 进 4-X 2 1 c L 在中间 C L中间 X2 4出料确 认 YI 2报警确认 M4 0 是X 4 测量 开关及X2 启动 开关控制 M2排料确认 P A 上l ： ： 卜 。 。 _ _ ( ! ) P

8、A 气 缸 缩 回 网-4-X16PA M0 到原点 l S 1 R S T c L 再 进I ! 卜 _ c L 进 4 - X2 2c L前端 的线 圈 Y A1 一 Y A 9 ，均使用 2 2 0 V交流电 ，Y1 0 、Y1 1 、Y 1 3 接 2 2 0 V的继 电器 ，Y1 2 、Y 1 4接 2 2 0 V的红色 、黄色灯光 报警器 。 3 3 P L C控 制程序设 计 程序设计的关 键在于 自动 半 自动 手动的程序 结构设 计 。全 自动控制的顺序 功能 图设计 、半 自动顺序 功能图设 计详见 图 6 、图 7 _3 。但 由于全 自动控制程序必要 的互 锁 和运动机

9、构执行的先后顺序锁定 比较复杂 ，在编程 时，除 了考 虑顺序 功能 图中的注解 事项 外 还 要解决 以下 的 问 题 。 ( 1 )每次模 式转换都要对用 到的状态继 电器 S 、计数 器 C复位 。 ( 2 )在半 自动和全 自动加工模式时 ，必须让 S B 1 按下 一 次启动程序后就立即无效 ，只有停止按钮 S B 2和模 式转 换按钮 S A1 才能解 除。 ( 3 )只有在 C L转臂在原点和固定 2气缸缩 回后 ，P A 转臂才能夹着工件向下转 ，把工件转送给 C L转臂 。 ( 4 )C L转臂在 A位 夹取工件后 则顺时针转 动 ，若是 C L 前 端 K 3 L B 进

10、刀 1 一f 丽 进刀 缩嗍刀由 刀 c 腿 s 原点 x 。c 原点 排 料 巨S 1,2 TT) K I 排 料 l 卜 T _( 手 数 ( 传感器常闭接法) l、 j ，J 一 十F I L 警 ：蓄 M一50 ： I 图 i l 。 510 R I 圃 ： 图 7 自动 半 自动顺序功能图 ( 下转第 1 0 9页) F 经验 4结束语 单一 的切断接地故障保护保护措施 因保护 电器产 品的 质量、电器参数 的选择和使用 中的变化及施工质量 、维护 管理水平等原因 ，其动作 并非 完全 可靠 ，且保护电器 尚不 能防止 由建筑外进入的故 障电压 的危害 ，因此还应采取等 电位联结措施

11、 ，以降低人体受 到电击时的接触电压 ，提高 电气安全水平。 参考文献 ： 1 G B 5 0 0 5 4 9 5 低压配电设计规范 S 2 D IMT 6 2 1 1 9 9 7 交流 电气装置的接地 S 3 G B1 4 0 5 0 9 3 系统接地 的型式及安全技 术要 求 s 4 1 G B 5 0 0 6 2 9 2第四章 电力变压 器的保护 电力装置的继 电保护 和 自动装置设计规 范 f S 1 5 中国航 空规3 t ,J 设计研究 院工业与民用配电设计手册( 第三 版) M北京：中国电力 出版社 ，2 0 0 5 6GB 1 3 9 5 5 9 2 漏电保护器安装和运行 S

12、7 施 耐德 电气低压产品用户手册 Z1 9 9 8 作者简 介：龚新根 ，男 ，1 9 8 3年生 ，江西人 ，大学本科 。研究领 域 ：机 电工程 、电气电力工程 、机电工程管理 。 ( 编辑 ： 王智圣) 、 _- 、 、 l 、! _l 、兰 、 l 、 - 、 ! 、 ! ! ! ( 上接 第 4 3页) 第 一个工 件则直接 送到 C位磨 削加工 ，从第二 个工件 开 始 。则会停 留在 B位 ，等待 L B磨削前一个工件完 成并在 排料和出料都 已确认后 ，再从 B位转到 C位 ，在 C位放下 工件后 回到 A位取件 ，如此不断循环 。 而 C L转臂从 B位向 C位 转动 第一

13、 个工件用 C O常 闭直接转移 ，从第二个开始则要满足 以下条件 ：无料报 警不动作；在 L B退刀到位后 ，排料杆弹出并得到确认； 工件被弹出并碰到出料确认板，从而实现出料确认； 测量暂停 连续 工作选择开关 S A 2要在连续工作 位。 四个 条件都确认后 C L转臂则夹着工件从 B向 C运动并在 C处 放下工件 ，然后返 回 A位装夹工件。 另外 ，测量 暂停 连续工 作选 择开关 S A 2的作用 是 ： 磨 削一定数量的工件后 。则 需要抽查 工件 的加工尺寸是否 合 格 ，因此 ，在 当 S A 2打到测量暂停 位时 ，C L转臂停 在 B位 ，可对上一次加工的工件进行测量 ，调

14、整好进 给压轮 后 ，把 S A 2打到连 续工 作位 ，再按 下启 动按 钮 S B 1 ，则 C L转 臂带着工件从 B向 C运动并在 C处放 下工件 ，然后 返回 A位装夹工件。 由于以上几个条件确认的时间不可能也不应该 同时发 生 ，所以必须设计转换 电路将已产生过的条件记忆 ，等待 所有 条件满足后则转步 。 ( 5 )在 C L转臂带着工件从 B向 C运 动并 在 C处放下 工件 。然后返 回 A位装夹工件 的过程 中 。L B进刀则在 C L 转臂离开 C位返 回 A位的中途经过 B位时启 动 。这是 L B 进刀必须满足的条件为的是防止 L B进给压轮压到 C L转 臂上而发生

15、安全事故。 ( 6 )排料 时间不能太短也不能太长 ，时间太短 ，则排 料动作不充分 ，使 工件弹 出不 到位 ，不能 完成出料确 认 ； 时间太长 ，则排料 针未复位 C L已拿着工 件到达 造成工 件放不下去。 另外 ，顺序功能 图中的时间继 电器 T的设定值 和各报 警的设 定也很关键 ，由于篇幅所限 ，这 里不作说 明 ，具体 程序略 。 4结束语 磨床加装 自动上料装置后投入运行 已给生产带来 了巨 大变化 ，不但使单机 日产量数倍 提高 ，同时大幅减小 了机 器操作员人数 ，由原来的一人 一机的操作模式变为一人四 机 的监控模式 ，操作者只需完成加 料 、测量 、进刀调节等 机器报警提示的间歇性任务 大大 地降低 了操作 者的劳动 强度 ，彻底消除安全生产 隐患 。该 装置具有 调试 简单 、操 作方便 、使用安全 、运行 可靠 、效 率高 、故障率低 、工件 加工效果好等特 点 ，同时由于软硬件均采用 合理 化结构 和 布局 ，方便 了技术员 的安装 、调试和维修 ，为工厂带来 了 良好 的经济效 益 ，也 为 同类 型设 备 的 自动化 改造 提供范 例。 参考文献 ： 1 三菱 电机 F X1 S，F X1 N，F X 2 N，F X 2