采用PLC為核心的液壓自動攻牙機的設(shè)計

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一、控制系統(tǒng)設(shè)計要求

數(shù)控機床的液壓自動攻牙機模塊一般都安裝在由液壓系統(tǒng)驅(qū)動的動力滑臺上。動力滑臺由液壓傳動系統(tǒng)控制，動力來源于液壓泵，由PLC控制電磁閥，再由電磁閥通斷來接通或斷開油路，從而控制液壓動力滑臺運動的方向和運動的速度。液壓泵電動機為通用型三相異步電動機，它的動作是單方向長時間動作方式；液壓自動攻牙機模塊的攻絲動作也是由三相異步電動機控制，但這臺電機要求有正反轉(zhuǎn)長時間動作方式，停止時候采用了全波整流能耗制動方式。

動力滑臺的工作流程為：在動力滑臺原點SQ1位置啟動后，動力滑臺快速向前運動碰到SQ2，動力滑臺由原來的快進變成工進模式；動力滑臺繼續(xù)向前運動到達攻牙進給位置時停止向前運動，壓合絲錐原位開關(guān)SQ4，轉(zhuǎn)成攻牙主軸開始動作，主軸動作，絲錐離開原位向前攻絲，當(dāng)攻絲牙到達規(guī)定深度時，SQ5動作，主軸快速制動；然后開始反轉(zhuǎn)，讓絲錐退出孔洞，當(dāng)絲錐回到攻牙原點時，SQ4閉合，就要快速制動，與其同時動力滑臺也要快速退回，回到動力滑臺原點停下。在這個動作流程中，要注意SQ3的動作，在動力滑臺向前運動時，碰到SQ3則是動力滑臺前進到達攻牙位置，此時停止前時；而當(dāng)絲牙加工完成后，絲錐退回原位后，碰到SQ3，則是動力滑臺快速退回到原點。整個工作系統(tǒng)必須在液壓泵電動機工作正常的情況下才能投入到工作。為了便于系統(tǒng)的調(diào)試，要求有手動操作功能。各種保護機制也要完善。

二、控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計

1、根據(jù)數(shù)控機床的液壓自動攻牙機的設(shè)計要求列出了PLC的輸入/輸出分配表，如表1所示。

表1　液壓自動攻牙機的I/O分配表

2、根據(jù)數(shù)控機床的模塊液壓自動攻牙機的設(shè)計要求，液壓傳動系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1　液壓自動攻牙機液壓系統(tǒng)原理圖

在這個液壓傳動系統(tǒng)中YA1和YA3同時得電為快進狀態(tài)；YA1得電為工進狀態(tài)；YA2和YA3同時得電為快退狀態(tài)。

3、根據(jù)液壓自動攻牙機設(shè)計要求所確定的I/O分配表所設(shè)計整個控制系統(tǒng)的PLC硬件接線原理圖如圖2所示。圖中M2為自動攻牙機主軸電動機，M1為液壓泵電動機，YA1、YA2、YA3為控制自動攻牙機的動力滑臺電磁閥，R為能耗電阻，KH1，KH2為兩臺電動機長期工作提供過載保護。

三、控制程序的設(shè)計

根據(jù)液壓自動攻牙機的設(shè)計要求設(shè)計出指令表如圖3所示。

圖3　

圖2　

四、程序解釋

1、液壓泵電動機M1的控制

在整個控制系統(tǒng)當(dāng)中，首先要啟動是液壓泵電機，給整個系統(tǒng)提供液壓油。按下啟動按鈕SB1，X0輸入信號為ON，提供給PLC，經(jīng)過程序運算，讓Y3為ON，控制KM1接觸器接通，讓液壓泵電動機M1啟動連續(xù)運行。停止分成正常停止和故障停止，正常停止則是按下SB2,則X1輸入信號為ON，這個信號提供給PLC，最終讓Y3為OFF，讓接觸器KM1斷開，液壓泵電動機M1停止工作；故障停止是指當(dāng)熱繼電器KH1動作時，X11的輸入信號為OFF，這個信號進入到PLC，經(jīng)過程序運算，讓液壓泵電動機M1停止運行，也會讓所有步進停止下來。

2、各個控制單元的手動操作

當(dāng)液壓自動攻牙機系統(tǒng)啟動以，首先我們要啟動液壓泵電動機，只有它起動了才可以選擇工作模式，一個自動運行狀態(tài)，另外一個手動調(diào)整狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)SA1旋鈕，讓SA1處于閉合狀態(tài)，此時處于手動工作狀態(tài)。在手動工作狀態(tài)下，按下SB5，則PLC的輸出Y0和Y2得電，此時快進；按下SB6，則PLC的輸出Y0得電，此時工進；按下SB7，則PLC的輸出Y1和Y2得電，此時快退；按下SB6，則PLC的輸出Y4得電，此時自動攻牙機正轉(zhuǎn)；按下SB7，則PLC的輸出Y5得電，此時自動攻牙機反轉(zhuǎn)。

3、液壓滑臺和攻牙操作

當(dāng)PLC輸入點X13信號為ON，也就是說檢測到液壓泵電動機已經(jīng)開始正常工作了，也就是允許液壓滑臺和攻牙機開始工作。

液壓滑臺的工作，首先要按下啟動按鈕SB3，讓輸入信號X2為ON，這個時候液壓滑臺正好停止在原點的位置，此時活動步為S31，在S31步內(nèi)完成接通Y0和Y2，接通電磁閥YA1和YA3，液壓滑臺處于快進狀態(tài)，快速向前，到達指定位置碰到行程開關(guān)SQ2，輸入信號X5為ON，此時活動步為S32，也就是斷開Y0和Y2，再次接通Y0，讓液壓滑臺處于工進狀態(tài)；液壓滑臺以慢速向前移動，碰到行程開關(guān)SQ3，同時液壓滑臺也到達要攻牙的位置，碰到SQ4，電磁閥Y0斷電，液壓滑臺停止向前，Y4為ON，接通接觸器KM2，攻牙機向下運動開始攻牙。攻牙機向下運動到攻牙終點，壓合行程開關(guān)SQ5，斷開Y4，接通Y5,也就是攻牙機停止正轉(zhuǎn)，接通制動回路，讓攻牙機快速停止下來，另有一個定時器T0在定時工作，1S秒攻牙機開始反轉(zhuǎn)，到達攻牙原點的時候，碰到SQ4，攻牙機反轉(zhuǎn)停止，開始制動，同時也有一定時器T1也開始工作，定時1秒后，開始執(zhí)行快退程序，讓Y1和Y2得電，也就是電磁閥YA2和YA3得電，液壓系統(tǒng)處于快退狀態(tài)，碰到原點行程開關(guān)SQ1，則這次攻牙結(jié)束。等待下一個動作周期的動作信號。

4、信號指示動作

利用各個信號的來源驅(qū)動對應(yīng)指示燈。舉例說明，旋轉(zhuǎn)SA1，則X14為ON，接通Y7，驅(qū)動HL1，手動指示燈亮；旋回SA1，則X14為OFF，Y3常開閉合，串聯(lián)X14常閉點，接通Y10，驅(qū)動HL2，自動指示燈亮。其余指示燈都是類似，這不一一說明 。

五、調(diào)試

按圖1所示電氣原理圖在控制柜內(nèi)接好線，將做好程序下載到PLC當(dāng)中，液壓自動攻牙機符合預(yù)選設(shè)計思想，達到設(shè)計要求。

[1]黃志堅.液壓系統(tǒng)控制與PLC應(yīng)用實例[M].中國電力出版社.第一版.

[2]官忠飯.液壓傳動系統(tǒng)[M].機械工業(yè)出版社.第三版.

[3]阮友德.任務(wù)引領(lǐng)型PLC應(yīng)用技術(shù)教程[M].機械工業(yè)出版社.第一版.

[4]向曉漢.三菱FX系列PLC完全精通教程[M].化學(xué)工業(yè)出版社.第一版.