專用機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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專用機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
根據(jù)用戶零件的加工工藝,用可編程序控制的專用機(jī)床可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉,運(yùn)行可靠,生產(chǎn)率高。用PLC控制的專用機(jī)床,工作臺(tái)循環(huán)為六種方式,快進(jìn)→工進(jìn)→快返等,通過(guò)限位開關(guān)采集信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制,抗干擾能力強(qiáng),可靠性高,易于使用和維護(hù)。
1控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)采用進(jìn)口—SSD1512C/16驅(qū)動(dòng)器,控制進(jìn)給電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)及高、低速。為確保進(jìn)給驅(qū)動(dòng)器不受電網(wǎng)電源以及外圍強(qiáng)電、電弧等的干擾,在電源輸入端加一隔離變壓器TC3。由于I/O點(diǎn)數(shù)為21/8,并根據(jù)用戶要求留有一定余量,我們選用三菱FXIN—40MR可編程序控制器。為防止電網(wǎng)電源對(duì)可編程控制器的干擾,在其輸入端也加了一個(gè)隔離變壓器TC1(系統(tǒng)硬件接線圖如圖1)。
限位開關(guān)選用五點(diǎn)位控制的行程開關(guān)SQ1作為位置檢測(cè),從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位(限位開關(guān)往返控制),輸入端采用內(nèi)部24V直流電壓,用-2A的熔斷器保護(hù),輸出端繼電器部分用交流110V電壓,每個(gè)繼電器線圈的兩端都并聯(lián)一阻容吸收電路,防止感應(yīng)負(fù)載斷開時(shí)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或浪涌電流對(duì)PLC輸出點(diǎn)的沖擊(控制操作面板如圖2)。SA6控制主軸正、停、反轉(zhuǎn),SA2控制主軸的啟動(dòng)、停止,SA1控制冷卻開關(guān),SA3控制進(jìn)給正、停、反轉(zhuǎn),SA4選擇快進(jìn)、停、工進(jìn),SA5六種方式選擇,選用數(shù)字式波段開關(guān)、二進(jìn)制碼,其輸入配線減少,只需三個(gè)輸入點(diǎn),旋轉(zhuǎn)角度為30°,-RP1進(jìn)給速度選擇,SB1急停,SB3循環(huán)啟動(dòng)(在小面板上)。
2控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
整體的設(shè)計(jì)思路,有手動(dòng)與自動(dòng)循環(huán)兩種。在PLC梯形圖中手動(dòng)與自動(dòng)循環(huán)分別控制,自動(dòng)循環(huán)時(shí),手動(dòng)無(wú)效。手動(dòng)與自動(dòng)循環(huán)都設(shè)有互鎖。
(1) 手動(dòng)操作設(shè)計(jì):手動(dòng)針對(duì)機(jī)床調(diào)整,工件對(duì)刀。直接用面板上的按鈕與旋鈕開關(guān)操作。進(jìn)行主軸正轉(zhuǎn),停,反轉(zhuǎn)。工作臺(tái)的左進(jìn),右進(jìn),停(正轉(zhuǎn),停,反轉(zhuǎn))。工作臺(tái)的快進(jìn),工進(jìn),停的操作。機(jī)床調(diào)整完畢,各限位開關(guān)擋塊.應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行位置固定。固定后機(jī)床即可進(jìn)入自動(dòng)循環(huán)操作。自動(dòng)循環(huán)操作時(shí),主軸置于正轉(zhuǎn)位置。進(jìn)給應(yīng)旋在停的位置。
(2) 自動(dòng)循環(huán)控制設(shè)計(jì):六種自動(dòng)循環(huán)方式主要針對(duì)六種類型加工,各方式動(dòng)作順序如圖4,在做自動(dòng)循環(huán)梯圖時(shí),首先考慮整個(gè)循環(huán)的生產(chǎn)節(jié)拍為20-26s,電機(jī)、繼電器工作頻繁,進(jìn)給電機(jī)的正、反轉(zhuǎn),都要在轉(zhuǎn)換好后,經(jīng)延時(shí),再給系統(tǒng)上電,這樣可避免強(qiáng)電切換時(shí)引起拉弧,以提高繼電器的使用壽命。
在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),機(jī)床處于自動(dòng)循環(huán)操作模式,方式選擇旋鈕總在選擇的一個(gè)位置上,當(dāng)自動(dòng)循環(huán)方式選擇在(二)時(shí)(如圖3),上電后經(jīng)延時(shí)1s,Y010得電,斷制動(dòng)。當(dāng)按下↓SB3循環(huán)啟動(dòng)按鈕后,→進(jìn)給電機(jī)正轉(zhuǎn)→主軸轉(zhuǎn),→機(jī)床快速進(jìn)給→快進(jìn),壓下限位開關(guān)X013,→快進(jìn)停,→制動(dòng)(能耗制動(dòng))→斷開制動(dòng),→機(jī)床工進(jìn)(銑工件),當(dāng)工進(jìn)壓下限位開關(guān)X014時(shí),→工進(jìn)停,→主軸停,→正轉(zhuǎn)停,→進(jìn)給反轉(zhuǎn),→快速反向進(jìn)給,這時(shí)計(jì)數(shù)器開始工作。CNT15記憶X013限位開關(guān)采集到的信號(hào),CNT16記憶X012限位開關(guān)采集的信號(hào),當(dāng)開關(guān)采集到第一次的X012信號(hào)時(shí),→主軸正轉(zhuǎn),當(dāng)CNT15采集到X013限位開關(guān)的二次信號(hào)后,→反向快進(jìn)停,→能耗制動(dòng),經(jīng)延時(shí),→斷制動(dòng),→反向工進(jìn)(銑工件),當(dāng)工進(jìn)壓下X014限位開關(guān)時(shí)→反向工進(jìn)停止,計(jì)數(shù)器CNT015被清“0”,→進(jìn)給電機(jī)反轉(zhuǎn)停,→主軸停。→進(jìn)給電機(jī)正轉(zhuǎn),→快速正向進(jìn)給當(dāng)壓下X10限位開關(guān),CNT06采集到二次信號(hào)后動(dòng)作,→快進(jìn)停,→能耗制動(dòng),經(jīng)延時(shí),→斷制動(dòng)(機(jī)床停在原始點(diǎn)X012上),為下次循環(huán)作準(zhǔn)備,自動(dòng)循環(huán)結(jié)束。這是典型的專用機(jī)床按順序動(dòng)作的步進(jìn)控制系統(tǒng),采用PLC的步進(jìn)指令編程。
其他五種自動(dòng)循環(huán)動(dòng)作順序如圖4。這六種自動(dòng)循環(huán)動(dòng)作順序,在PLC梯形圖中都有互鎖與自鎖,選定其中一種方式后,一旦按下自動(dòng)循環(huán)按鈕鎖定該方式,直到自動(dòng)循環(huán)結(jié)束。需要中斷則按急停。
3結(jié)束語(yǔ)
用可編程控制器設(shè)計(jì)的專用機(jī)床電氣控制系統(tǒng),線路簡(jiǎn)單,操作方便,造價(jià)低廉。系統(tǒng)可靠性高,功能強(qiáng),運(yùn)行穩(wěn)定、準(zhǔn)確,方便維修與方式的更改。
參考文獻(xiàn):
1三菱微型可編程控制。FX1N編程手冊(cè)[K].手冊(cè)編號(hào):JY992D62001.
2劉金琪.機(jī)床電氣自動(dòng)控制[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2000.
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