PLC在組合機(jī)床改造中的應(yīng)用.pdf

機(jī)電工程技術(shù)2008年第37卷第07期機(jī)電工程技術(shù)!#年第$%卷第%期PLC在組合機(jī)床改造中的應(yīng)用凌岳山（江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)公司，江蘇泰州225300）收稿日期：2008-03-20摘要：對(duì)PLC應(yīng)用于組合機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了介紹，對(duì)系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)闡述。關(guān)鍵詞：PLC；改造；組合機(jī)床中圖分類(lèi)號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1009-9492(2008)07-0077-021緒論可編程控制器（PLC）是以微處理為核心的一種新型工業(yè)控制裝置，它具有體積小、功能強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，用PLC電路替代傳統(tǒng)的繼電器電路已成為一種趨勢(shì)。本公司有一臺(tái)組合機(jī)床，這臺(tái)設(shè)備一直高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)十年多，由于控制電路使用的是繼電器控制回路，故障增多，嚴(yán)重影響生產(chǎn)加工速度，決定對(duì)電氣線(xiàn)路進(jìn)行改造。2組合機(jī)床工作原理分析2.1機(jī)床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該機(jī)床由床身、中間工件夾緊裝置、左右兩個(gè)工位滑臺(tái)及動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻排屑系統(tǒng)等組成。主電路中有四臺(tái)電機(jī)，M1為油泵，提供左右工作臺(tái)前進(jìn)、后退和工件夾緊的動(dòng)力；M2、M3為左右動(dòng)力頭電機(jī)，工作時(shí)切削和加工；M4為冷卻泵。自動(dòng)工作時(shí)，首先起動(dòng)液壓油泵、確認(rèn)總原位后，人工上料、按圖1機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖1.左滑臺(tái)2.左動(dòng)力頭3.工件夾緊裝置4.右動(dòng)力頭5.右滑臺(tái)6.液壓站（裝有油泵，電磁閥YV1-6，壓力繼電器KA1）7.左原位行程8.左工進(jìn)行程9.左工進(jìn)端點(diǎn)行程10.右工進(jìn)端點(diǎn)行程11.右工進(jìn)行程12.右原位行程數(shù)控技術(shù)77機(jī)電工程技術(shù)2008年第37卷第07期機(jī)電工程技術(shù)!#年第$%卷第%期自動(dòng)加工按鈕工件夾緊后、兩個(gè)工位滑臺(tái)前進(jìn)并轉(zhuǎn)工進(jìn)，同時(shí)冷卻泵起動(dòng)，加工完畢后主軸延時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，滑臺(tái)后退，退到原位壓到行程開(kāi)關(guān)后停止，兩個(gè)工位都退到原位后工件自動(dòng)松開(kāi)，整個(gè)循環(huán)結(jié)束，人工上料開(kāi)始第二個(gè)循環(huán)。2.2系統(tǒng)工作流程系統(tǒng)工作流程如圖2所示。3PLC控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)3.1編制動(dòng)作時(shí)序表根據(jù)系統(tǒng)工作流程，加工過(guò)程中，滑臺(tái)的移動(dòng)和工件的夾緊是由電磁閥控制的，YV1、YV2分別控制左滑臺(tái)的前進(jìn)和后退，YV3、YV2分別控制右滑臺(tái)的前進(jìn)和后退，YV5吸合工件夾緊，YV6吸合工件松開(kāi)。自動(dòng)加工過(guò)程中，YV5吸合，工件夾緊，壓力繼電器KA1吸合，以確認(rèn)工件夾緊后，左右滑臺(tái)才能前后移動(dòng)，加工過(guò)程中如因系統(tǒng)壓力降低到設(shè)定的壓力，則KA1斷開(kāi)，滑臺(tái)和動(dòng)力頭停止工作，防止工件飛出傷人。電磁閥的工作順序如表1所示。3.2控制系統(tǒng)硬件配置根據(jù)機(jī)床工作流程和控制的要求分析，系統(tǒng)需開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)21個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)12個(gè)，綜合考慮成本和技術(shù)要求，本系統(tǒng)中選用FX1N-40MR的PLC，該P(yáng)LC具有24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)繼電器輸出，完全滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。輸入/輸出信號(hào)地址分配如表2所示。3.3PLC外部接線(xiàn)PLC輸入元件中，急停按鈕、停止按鈕和熱繼電器采用常閉觸點(diǎn)，其余按鈕采用常開(kāi)觸點(diǎn)，行程開(kāi)關(guān)也全部采用常開(kāi)觸點(diǎn)。4程序設(shè)計(jì)根據(jù)工藝流程圖，編制PLC的程序，程序可在設(shè)備調(diào)試過(guò)程中可方便的修改。根據(jù)系統(tǒng)要求，機(jī)床控制分為兩部分，一是自動(dòng)加工狀態(tài)，用于正常的切削加工；一是調(diào)整狀態(tài)，用于機(jī)床調(diào)試和刀具的調(diào)整，控制電路的梯形圖如圖3所示。調(diào)整狀態(tài)下，旋鈕SA1斷開(kāi)X14，按下按鈕SB2和SB3，可實(shí)現(xiàn)油泵起動(dòng)和停止，按鈕SB4-11，可實(shí)現(xiàn)左右滑臺(tái)的移動(dòng)，動(dòng)力頭的點(diǎn)動(dòng)和工件的夾緊與放松。自動(dòng)工作狀態(tài)，首先要確認(rèn)滑臺(tái)的位置，如滑臺(tái)不在原位須調(diào)整到原位狀態(tài)，此時(shí)可通過(guò)指示燈HL2確認(rèn)。確認(rèn)兩滑臺(tái)在原位后，旋轉(zhuǎn)SA1閉合X14，機(jī)床工作在自動(dòng)狀態(tài)，裝好工件后，按下自動(dòng)夾緊按鈕SB12，電磁閥圖2系統(tǒng)工作流程表1動(dòng)作時(shí)序表（自動(dòng)加工狀態(tài)）工件夾緊工件松開(kāi)左滑臺(tái)進(jìn)左滑臺(tái)退右滑臺(tái)進(jìn)右滑臺(tái)退YV1-+-YV2-+-YV3-+-YV4-+YV5+-+YV6-+-KA1+-+表2I/O信號(hào)分配表輸入輸出PC輸入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)意義PC輸出現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)意義X00SB1急停按鈕Y00KM1油泵起動(dòng)X01SB2油泵起動(dòng)Y01KM2左動(dòng)力頭X02SB3油泵停止Y02KM3右動(dòng)力頭X03SB4工件夾緊Y03KM4冷卻泵起動(dòng)X04SB5工件放松Y04YV1左滑臺(tái)進(jìn)X05SB6左滑臺(tái)進(jìn)Y05YV2左滑臺(tái)退X06SB7左滑臺(tái)退Y06YV3右滑臺(tái)進(jìn)X07SB8右滑臺(tái)進(jìn)Y07YV4右滑臺(tái)退X10SB9右滑臺(tái)退Y10YV5工件夾緊X11SB10左動(dòng)力頭Y11YV6工件松開(kāi)X12SB11右動(dòng)力頭Y14HL1油泵工作X13SB12自動(dòng)加工Y15HL2總原位X14SA1自動(dòng)/調(diào)整X15KA1壓力繼電器X16SQ1左滑臺(tái)端點(diǎn)X17SQ2左滑臺(tái)原位X20SQ3左滑臺(tái)工進(jìn)X21SQ4右滑臺(tái)端點(diǎn)X22SQ5右滑臺(tái)原位X23SQ6右滑臺(tái)工進(jìn)X24FR1-4熱繼電器（下轉(zhuǎn)第120頁(yè)）數(shù)控技術(shù)78機(jī)電工程技術(shù)2008年第37卷第07期機(jī)電工程技術(shù)!#年第$%卷第%期YV5工作，工件夾緊，壓力繼電器KA1閉合，YV1和YV3工作，兩滑臺(tái)同時(shí)向前快進(jìn)，左右滑臺(tái)分別壓到行程開(kāi)關(guān)SQ3和SQ6后轉(zhuǎn)為工進(jìn)，KM2、KM3接通，左右動(dòng)力力頭工作，進(jìn)行切削加工，同時(shí)KM4接通，冷卻泵工作。當(dāng)左右滑臺(tái)工進(jìn)到最前端分別壓到行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ4，YV1、YV3斷電，滑臺(tái)停止前進(jìn)，延時(shí)3秒后，KM2-4斷開(kāi)，左右動(dòng)力頭和水泵停止，同時(shí)YV2、YV4接通，滑臺(tái)回退到原位開(kāi)關(guān)后停止，兩滑臺(tái)都回退到原位后電磁閥YV5斷開(kāi)，YV6接通，工件松開(kāi)，一個(gè)循環(huán)結(jié)束，重新安裝工件后繼續(xù)循環(huán)。為了保證安全，系統(tǒng)設(shè)置了急停按鈕，當(dāng)系統(tǒng)異常情況時(shí)，按下SB1時(shí)，PLC所有的輸出將全部停止，以防止事故的發(fā)生。5結(jié)束語(yǔ)利用可編程控制器改造舊機(jī)床電氣系統(tǒng)，在現(xiàn)有企業(yè)里是非?，F(xiàn)實(shí)的技術(shù)改造方案，雖然PLC一次性投資較大，但改造后的設(shè)備大大降低了運(yùn)行的故障率，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，降低了日常維護(hù)成本。改造后設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行兩年多的時(shí)間，結(jié)果表明效果非常好。通過(guò)使用PLC改造該機(jī)床電氣系統(tǒng)后，去掉了原機(jī)床的中間繼電器、時(shí)間繼電器，使線(xiàn)路簡(jiǎn)化。同時(shí)，由于PLC的高可靠性，輸入輸出部分還有信號(hào)指示，給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便，具有一定的應(yīng)用推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)：1王阿根.電氣可編程控制原理與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，2007.2王永華，宋寅卯，陳玉國(guó)，等.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.作者簡(jiǎn)介：凌岳山，男，1970年生，江蘇南通人，大學(xué)專(zhuān)科，工程師。研究領(lǐng)域：機(jī)電一體化。(編輯：梁玉)圖3PLC梯形圖2）燈具安裝前應(yīng)核對(duì)燈具型號(hào)規(guī)格，并檢查準(zhǔn)備安裝燈具位置的線(xiàn)路是否按設(shè)計(jì)敷設(shè)完成；線(xiàn)路保護(hù)是否完善。3）室外燈具安裝應(yīng)注意與線(xiàn)管駁接的密封處理和采用防水線(xiàn)盒。6結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)不懈努力，本工程于2006年10月4日順利通電調(diào)試成功，比原計(jì)劃提前2天完成，得到甲方、建筑物業(yè)主及監(jiān)理單位的高度評(píng)價(jià)。珠江兩岸光亮工程作為第100屆廣交會(huì)配套工程，具有重要的歷史意義，該工程工期緊、高空作業(yè)工程量大，施工難度非常高，在如此艱難的情況下，如此短的時(shí)間里，完成如此重要任務(wù)可以說(shuō)是一次重大的成功，既提升了公司的形象，同時(shí)還獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，通過(guò)對(duì)飄帶、大龍和引橋的支吊架優(yōu)化設(shè)計(jì)和排柵搭設(shè)方案的制定，使用的機(jī)具臺(tái)班費(fèi)用和材料用量大大減少，節(jié)約資金共約100多萬(wàn)元，從而降低了工程成本，真正的做到了雙贏。工程竣工交付使用至今，運(yùn)行性能穩(wěn)定，效果良好，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)和使用要求。此外，亦為廣州市珠江兩岸增添了一道美麗的燈光夜景。作者簡(jiǎn)介：吳嘉杰，男，1961年生，廣東河源人，大學(xué)專(zhuān)科，工程師。研究領(lǐng)域：建筑電氣安裝。已發(fā)表論文3篇。(編輯：王智圣)!（上接第78頁(yè)）經(jīng)驗(yàn)交流120139KeywordsZHOUHua,SHIYan-huaAbstract:Keywords:LINGYue-shanAbstract:Keywords:JIANZhi-xiongAbstract:Keywords:YEXiao-liAbstract:Keywords:CHENGTu-yuan,LIDa-mingAbstract:Keywords:ZHOUHui,LUOFei,LUOFan-yi,WUNai-youAbstract:Keywords:BAIHuo-hua,ZHOUHong-fuAbstract:Keywords:XIANGBi-yunAbstract:Keywords:XIAOHai-feng,ZHANPei,XIAOJunAbstract:Keywords:numericalcontrolsystem；PLC；IPC；man-machineinterfaceHigh-speedprocessispredominatedirectionofmachinemanufacturingdevelopment.Thepaperintroducesmechanicalstructure,characterandkeytechnologyoftrestlebridgeNCgantrymachiningcenterthatisdirectlydrovedbylinearmotor.Thedevelopmachinehassuccessfullybeenusedinproduction.linearmotor；gantrymachiningcenter；high-speedprocess；developmentThearticleintroducesthedesignthinkingofthePLCusedincontrolsystemofModularMachinetool,andexpoundsthehardwareandsoftwaredesignofthesystemindetail.PLC；transformation；modularmachinetoolThispaperdescribeshowtouseSIEMENS802CtoreplaceaCINCINNATImachinecentersdefectiveCNCsystemwhilekeepsusingtheoriginalservodriversandmotors.Theequipmentisputintouseagainwithlowercost.Themethodofresolveralignmentisalsoexplainedinthispaper.machiningcenter；CNCsystemreplacement；resolveralignmentThemaincontentoftheresearchistobuildareallyNCMillingMachineenvironmentincomputerandtosimulatemachiningprocess.Authoranalyzesthecrucialtechnologiesandthearchitectureofvirtualmanufacturing.Ithasnarratedtheprincipleofbuildingthevirtualnumericalcontrolmachinetoolmouldandthecontroltechnologyrelatedtoit.Onthevirtualnumerical-controlmachinetoolwebuilt,itrealizesthefunctionofthemovementcontrolofeachaxleofmachinetool,programshowing,NCprogramcodecompile,informationshowingandsoon,andhasrealizedthemostbasicfunctionofamachinetoolofnumerical-controlsystem.NCmillingmachine；virtualmanufacturing；computeremulationInpresentwork,itisexceedinglydifficulttocontrolthescaleandprecisionofsomespecialsurfacessuchassinusoidalcurve,ellipse,parabola,etc.Threadcuttingisverydifficulttocarryoutbecausethecuttinghashigherspeedandwithmorepowerandtheaggregationoftheappliedforceislimited.Theprocessingofspecialthreadusingnumericalcontrolmachinewithmacroprogramisdiscussedandseveralexamplesarepresentedinthispaper.thenumericalcontrolturning；sinusoidalcurve；macroprogram；editroutineThecontrolsystemissuitableforalltypesofliftcontrolcabinetstypetest.Hydraulicservosystemusedtosimulatetheactualliftloadconditions；thedesignofsoftwareandhardwaresystemstoachievenotonlythelogicfunctionaldesignandsimulationofactualoperatingconditions,butalsoensuresthesystemequipmentsafetyanddependability.liftcontrolcabinets；typetest；hydraulicservo；groundingandlightningThearticleintroducesanewadvancedcasefillingmachineforbottlestoreplacethetraditionalcasefillingmachineTransmittedbyquadraticcrankmechanism.Itmakesuseofparallelguideandtwo-axleservosystemformechanical-driven,FrequencyConverterforvelocitymodulationofconveyerbelting,touchpanelasgraphicsOperationterminal(GOT),hasrealizedhigh-automatic,flexibilityandstability.ThispaperintroducesthebuildingofhardwarestructureandthedesignofsoftwarewithPLC.casefillingmachine；PLC；two-axleservosystem；touchpanel；frequencyconverterThestraightplatecutteristheplateprocessingimportantequipment.Theprocessingspeedexistswhichinviewoftheordinaryplatecutterequipmentisnothigh,themanpoweroperationistrouble,andtheefficiencyislow,securityquestionsandsoon.StudyontheMechanicalandelectricalsystemforthestraightmachineequipmentwhichusethenumericalcontrolsystem.Bywayoftheproductionpracticeandapplication,theresultshowsthatitissuccessfulinthisequipmentdesign.Controlprecisionishigh,themovementisreliable,andtheequipmenthasthehighperformance-to-priceratio.Itisworthapplying.straightplatecutter；cuttingofsettinglength；numericalcontrolsystemThispaperintroducestheprincipleandtherealizingofthedouble-axisservocontrol.Thedesignofthehardwareandsoftwarearealsointroduced.Thedigitalsignalprocessor(DSP)andservochipformotion(IRMCK201)areusedinthedouble-axisSynchronousservosystemtorealizethelinearmotionandtheacmotion.Thesystemisreliableanditcanbebothusedinthecontrolofmachinehandleandrobotmotioncontrol.Thetestingresultshowsappropriateperformancetooriginaldesign.double-axissynchronousservosystem；digitalsignalprocessor；IRMCK201；motioncontrol111212108-07-74DevelopmentofHigh-SpeedTrestleBridgeGantryMachiningCenterBasedonDirectDrive08-07-77TheApplicationofPLCintheTransformationofModularMachinetool08-07-79TheReplacementofCincinnatiMachineCentersCNCSystem08-07-81DesignonVirtualNCMillingMachineProcessSimulationSystem08-07-83TheNumericalControlProcessingofSpecialThreadwithManipulationofMacroprogram08-07-85TypeTestControlSystemDesigno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