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车床液压系统PLC控制系统设计

时间:2014-09-28 来源:万方数据 编辑:编辑部 点击:次 字体设置:
在机械工业中,传统普通车床仍占有相当比例,其中部分车床采用液压系统来控制刀具的自动切换,机床电气控制部分多应用继电器——接触器控制来实现,这类系统元器件多,体积大,连线复杂,可靠性和可维护性低,故障率高,工作效率低,而随着计算机技术、电子技术等的发展,计算机控制技术在液压传动控制中也得到了广泛的应用。以计算机技术为核心的PLC(可编程序控制器)具有抗干扰性强,运行可靠等诸多优点在工业自动化领域已被广泛应用。本文即是利用PLC控制技术,对传统液压回路进行系统控制设计,变传统电气控制为PLC控制。

1 工作原理
  1.1车床液压控制回路的液压元件构成
  此车床液压控制回路主要由以下原件组成:左夹紧液压缸用于夹紧工件和卸下工件,中横向进给液压缸带动刀具横向进给,右纵向进给液压缸带动刀具纵向进给,6个电磁换向阀控制进给液压缸的前进与后退,2个调速阀控制进给液压缸进给速度,双联泵提供液压油输出,另外采用3个单向阀控制液压油流动方向,减压阀和压力继电器监控夹紧缸的油压。
  
1.2 车床液压控制回路的工作原理
  液压控制回路如图1所示,其作用主要是能够控制车床完成完整的切削加工过程,并且工作一个循环,分为8个步聚:1、装件夹紧;2、横快进;3、横工进;4、纵工进;5、横快退;6、纵快退;7、卸下工件;8、原位停止;各步骤的切换分别由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7控制,具体工作循环如图2所示。行程开关用于控制液压回路中6个电磁换向阀电磁铁的通电与否,进而改变液压油流向,影响液压缸实现动作顺序,完成切削过程。断电情况如表1所示。
车床液压控制系统
                                                   图1 车床液压控制系统
 
电磁铁动作顺序表
                                              电磁铁动作顺序表 
 
  (1)装件夹紧。接通液压回路电源,按下启动按钮SB1,电磁铁6YA、7YA通电,5YA失电,两阀右位接人液压回路,双联泵左侧高压小流量泵提供高压液压油,保证夹紧力;此时夹紧液压缸右腔进油,活塞左移,完成工件的夹紧。
  (2)横快进。活塞左移到一定位置,工件夹紧后,压下行程开关SQ1,此时7YA断电使双联泵右侧低压大流量泵提供大流量液压油,1YA通电使该阀左位接通,横向进给液压缸下腔进油,带动刀具快进,实现横向快进动作。
工作循环图
                                                   图2 工作循环图
 
  (3)横工进。当横向进给液压缸到达切削加工区域时,压下行程开关SQ2,此时电磁铁1YA、3YA、6YA、7YA通电,此处快速油路切断,液压油从其右侧调速阀经过,从而控制横向液压缸进给速度,完成横向工进,对工件进行横向切削加工。
  (4)纵工进。横向进给液压缸到达一定位置时,压下行程开关SQ3,此时电磁铁1YA、2YA、3YA、4YA、6YA、7YA通电,纵向进给液压缸右腔进油,回油从调速阀经过,液压缸带动刀具进行纵向切削加工,完成纵工进给动作。
  (5)横快退。纵向切削加工完成后,进给液压缸压下行程开关SQ4,IYA、3YA、7YA断电,使双联泵低压大流量提供液压油,横向液压缸带动刀具快速后退。
  (6)纵快退。横快退完成后,液压缸压下行程开关SQ5,此时电磁铁2YA、4YA断电,使两阀右位接通,纵向进给液压缸左腔进油,带动刀具完成纵向快速后退动作。
  (7)卸下工件。纵快退动作完成后,液压缸压下行程开关SQ6,此时电磁铁5YA、7YA得电,6YA断电。使双联泵左侧高压小流量泵提供高压液压油,保证卸下工件动作平稳进行;完成卸下工件动作。
  (8)原位停止。卸下T件后,活塞杆退回原位,压下行程开关SQ7,此时所有电磁铁都断电,液压系统恢复原始停止状态。

2 PLC控制系统设计
  PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
  目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,在各个领域的应用都得到了广泛的发展。

PLC具有自己的特点:
1、可靠性高,抗干扰能力强;PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时问高达30万小时。
2、配套齐全,功能完善,适用性强;现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。目前已经渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
3、易学易用,深受工程技术人员欢迎;PLC作为通用工业控制计算机,接口容易,编程语言简单,容易掌握。
4、系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造;5、体积小,重量轻,能耗低 。
  
本设计采用三菱FX2N-32MR型PLC进行控制设计。
  
2.1 液压回路控制系统硬件设计
  系统中输入信号由行程开关及按钮产生,其中按钮SB1控制系统启动,按钮SB2控制系统停止;输出信号主要控制液压回路中的7个电磁阀。PLC硬件具体输入输出分配如表2所示。
输入输出分配表 
输入输出分配表 
  
2.2 液压回路控制系统软件设计
  根据前文所述的控制要求,可绘制出PLC梯形图如图3所示。
图3 PLC 控制梯形图

3 结束语
  对传统的液压回路控制由继电器——接触器控制系统变为PLC控制,可充分利用PLC控制的优点,增加控制的灵活性。让电磁阀与计算机相联接,可实现数据处理的自动化,使得自动化程度越来越高。PLC控制系统具有很好的柔性,特别是改变工艺路线时,只需改变控制程序,系统元件不需重新安装,不需改变电气控制柜中继电器硬接线逻辑,投资较少,灵活性大大提高,故障率低,使用起来更加方便。

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