畢業(yè)設(shè)計(jì)88四工位組合機(jī)床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

四工位組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 ： 介紹了三菱 F 1260MR 可編程控制器在四工位組合機(jī)床中的應(yīng)用以及電氣控制系統(tǒng)中程序梯形圖的設(shè)計(jì)過程。 關(guān)鍵詞： 程序 程序控制器 組合機(jī)床 The combination of 40-bit machine PLC Control System Design Abstract: The use of Mitsubishi F 1-260MR programmable controller in the four working position combined machine tool and the design process of program of ladder diagram in electricity Control system are introduced. Keyword : Program Program controllers Modular machine tools 0 前言 可編程控制器性能優(yōu)于繼電接觸式控制系統(tǒng) ,具有控制速度快 ,可靠性高、程序調(diào)試、修改比較容易、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn) ,廣泛用于機(jī)械加工設(shè)備和生產(chǎn)過程的自 動(dòng)控制。本文采用三菱 F 1260MR 可編程控制器作為電氣系統(tǒng)的控制樞紐 ,根據(jù)四工位組合機(jī)床的特點(diǎn)和工藝流程的要求設(shè)計(jì)了自動(dòng)循環(huán)程序以及手動(dòng)調(diào)整程序 ,使機(jī)床能按給定的程序?qū)α慵庸?,并為檢驗(yàn)機(jī)床或調(diào)整刀具提供方便。它具有很強(qiáng)的邏輯控制功能和邏輯存儲(chǔ)功能 ,可進(jìn)行邏輯運(yùn)算編程、定時(shí)和計(jì)數(shù) ,以及對(duì)模擬量的控制 1 2 ,容易實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液一體化。 1 機(jī)床概況 本機(jī)床的功能是加工汽車輪轂上十個(gè) 27 螺釘孔。由于被加工零件較龐大 ,而且形位公差要求較高 ,所以本機(jī)床是專為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和大批量生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的。機(jī)床的 主要運(yùn)動(dòng)件有液壓滑臺(tái) ,動(dòng)力頭 ,主軸箱以及回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上設(shè)定有四個(gè)工位 ,工位用于裝卸工件 ,工位分別是鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔工序 ;主軸箱上相應(yīng)裝有三組 30 把鉆、擴(kuò)、鉸刀具。被加工零件在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上回轉(zhuǎn)一周 ,就可完成全部加工工序。該機(jī)床可同時(shí)放置四個(gè)零件并同時(shí)對(duì)其中三個(gè)依次順時(shí)針按工序循環(huán)加工 ,形成一條圓形生產(chǎn)流水線 ,有效地提高了機(jī)床的工作效率。 2 電氣控制系統(tǒng)的基本原理及程序設(shè)計(jì)步驟 可編程控制器是專為取代傳統(tǒng)的繼電接觸式控制系統(tǒng)和其它順序控制器而設(shè)計(jì)的。它的輸入輸出接口采用光電耦合器件可以 直接驅(qū)動(dòng)較小的負(fù)載 ,對(duì)較大的負(fù)載可通過繼電器等進(jìn)行隔離 2。機(jī)床電氣控制的基本方式是由操縱板上的按鈕、選擇開關(guān)、以及預(yù)設(shè)機(jī)床工作狀態(tài)的行程開關(guān)、壓力繼電器等指令輸入信號(hào)器件 ,將這些信號(hào)輸入可編程控制器 ,可編程控制器通過人為制定的程序由輸出繼電器去驅(qū)動(dòng)外部的負(fù)載 ,如電磁閥、接觸器、電動(dòng)機(jī)等。本機(jī)床電氣系統(tǒng)控制的交流負(fù)載主要有主軸電機(jī) ,液壓電機(jī) ,冷卻電機(jī)。直流負(fù)載主要是液壓站的各個(gè)電磁閥等 ,共計(jì)有十路。機(jī)床電氣控制系統(tǒng)原理圖如圖 1。 電氣系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)步驟如下 :確定工藝流程 分配輸入輸出地址 畫出梯形圖 編制程序 輸入程序 編輯、修改、調(diào)試程序 結(jié)束 3 機(jī)床加工工藝流程圖及輸入輸出地址分配 根據(jù)機(jī)床的加工工藝流程 ( 見圖 2) 來確定電氣系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作、順序和控制任務(wù) ,從而有效地分配輸入輸出地址 ,見表 1。 4 梯形圖設(shè)計(jì) 梯形圖是根據(jù)機(jī)床加工工藝的要求，機(jī)床電氣硬件的配置以及 I/O 地址的分配而編制的程序 ,它具有直觀、形象的特點(diǎn) ,同時(shí)具有邏輯控制的規(guī)律 ,便于修改和調(diào)試。根據(jù)梯形圖再編制控制程序就比較容易了。 圖 3圖 9 為加工過程程序梯形圖 ,圖中符號(hào)所表示的器 件名稱及地址見表 1。 ( 1) 程序的主控 ( 見圖 3) 圖 3 中 ,系統(tǒng)得電時(shí)觸點(diǎn) X 0、 X1、 X2 均處于閉合狀態(tài) ,任何一個(gè)負(fù)載因超載使熱繼電器觸點(diǎn)斷開而斷電時(shí) ,則主控線圈 M 102 指令就會(huì)中斷 ,全部程序中止 ,從而保證機(jī)床只能在液壓電機(jī)、主軸電機(jī)、冷卻電機(jī)都在正常狀態(tài)下運(yùn)行。 ( 2) 液壓電機(jī)的啟動(dòng) ( 見圖 4) 圖 4 中 ,油泵開關(guān) X 13 和停止按鈕 X 3 得電時(shí)成閉合狀態(tài) ,按下啟動(dòng)按鈕 X 4, Y 434得電 ,液壓電機(jī)啟動(dòng)并自保。 ( 3) 主軸電機(jī)的工作 ( 見圖 5) 圖 5 中 ,狀態(tài)開關(guān) X 412 處于“自動(dòng)狀態(tài)”時(shí)不得電 ,此時(shí)為常閉 ,工作臺(tái)回轉(zhuǎn)到位時(shí) X 403接通 ,工作臺(tái)落下時(shí) X 411接通 ,X 400、 X3得電時(shí)為閉合狀態(tài)。所列條件一 旦滿足 , Y 435得電 ,主軸電機(jī)立即啟動(dòng)且 自保，在“自動(dòng)狀態(tài)”下，按下向前按鈕 X10 則主軸立即啟動(dòng) ,這樣即可以用來調(diào)整機(jī)床或試運(yùn)行 ,又可以防止損壞刀具或工件?！笆謩?dòng)狀態(tài)”時(shí) , X 412 得電為斷開狀態(tài) ,此時(shí)按下 X 4 鈕 ,主軸運(yùn)轉(zhuǎn) ,放松 X 4 鈕則主軸停止 ,即用點(diǎn)動(dòng)的方法來檢驗(yàn)或調(diào)整機(jī)床。 ( 4) 工件的夾緊與放松 ( 見圖 6) 圖 6 中 ,回轉(zhuǎn)臺(tái)在落下位置時(shí) , X 411 得電而閉合 ,此時(shí)按夾緊按鈕 X 5, Y 30 得電 ,因其控制的是兩位電磁閥且有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)分配閥油路的保證 ,工件被夾緊后可自保。在“手動(dòng)狀態(tài)”下 , X 412得電 ,且只有在 X 411閉合時(shí) ,按下放松按鈕 X 6, Y 31才能得電 ,工件被放松 ;M 100設(shè)定為回轉(zhuǎn)臺(tái)落下時(shí)的觸發(fā)脈沖信號(hào) ,工件夾緊后 X 407 處于得電狀態(tài) ,通常在“自動(dòng) 狀態(tài)”下工件被加工完后 ,回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)到工位落下 , X 411 接通 ,觸發(fā) M 100,電流經(jīng) M 100、 X407 及 X 411 使 Y 31 得電 ,工件被自動(dòng)放松并自保 ,以便裝卸工件。而此時(shí)其余三個(gè)工位的加工過程不受影響 ,大大節(jié)省了時(shí)間。 ( 5) 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的抬起、回轉(zhuǎn)和落下 ( 見圖 7) 圖 7 中 ,滑臺(tái)在原位時(shí) , X 405 閉合 ,主控線圈 M 103 得電 ,可起到安全控制回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作狀態(tài)的作用 ,防止滑臺(tái)不在原位情況下而工作臺(tái)抬起與滑臺(tái)相撞事故發(fā)生?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)在原位時(shí) (X 404 接通 ) ,且工件在被夾緊 (X 407 接通 ) 的情況下 ,按下抬起按鈕 X 7,回轉(zhuǎn)臺(tái)才能夠抬起 ,可防止工件未被夾緊而轉(zhuǎn)到加工位置。在回轉(zhuǎn)臺(tái)抬起時(shí) , X 410 得電 ,然后定時(shí)器 T 50 得電 ,延時(shí)兩秒后 Y 33 得電 ,工作臺(tái)開始回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)到位時(shí) , X 403 接通 ,然后 T 51得電 ,延時(shí)兩秒后 Y 36得電 ,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)落下 ,此時(shí) X 411得電后閉合 ,使 Y 34得電 ,回轉(zhuǎn)油缸復(fù)位。至此 ,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的一個(gè)循環(huán)過程結(jié)束 ,并為下一循環(huán)做好了準(zhǔn)備。 ( 6) 動(dòng)力頭滑臺(tái)的快進(jìn)、完成及快退 ( 見圖 8) 圖 8 中 ,當(dāng)狀態(tài)開關(guān)處于“手動(dòng)位置”時(shí) ,第一行的 X 412 閉合 ,第二行的 X 412 斷開 ,X 411、 M101、 X11 此時(shí)都處于閉合狀 態(tài) ,按下滑臺(tái)前進(jìn)按鈕 X 10,滑臺(tái)開始前進(jìn) ,松開按鈕 X 10 則滑臺(tái)停止。當(dāng)狀態(tài)開關(guān)處于“自動(dòng)位置”時(shí) ,第一行的 X 412 斷開 ,第二行的 X 412 閉合 ,旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)在落下位置時(shí) , X 411 是閉合的 ,此時(shí)按下 X 10 ( 參見圖 5) , Y 435 閉合 ,主軸電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) ,同時(shí) M 100 接通 , Y 37 得電 ,滑臺(tái)開始前進(jìn)并自保 ,其工進(jìn)過程由液壓系統(tǒng)的調(diào)速閥控制。當(dāng)滑臺(tái)行至終點(diǎn)時(shí) ,X 402 接通 ,此時(shí) X 10、 X412、 X411 均為閉合位置 ,所以定時(shí)器 T 52 得電并延時(shí) 3 秒鐘后 ,M 101 接通并自保。此時(shí)只 要滑臺(tái)不在原點(diǎn) , X 405 是閉合的 ,則 Y 430 得電并在自動(dòng)狀態(tài)下自保 ,滑臺(tái)迅速快退至原點(diǎn) ,直到 X 405 得電為止。當(dāng)滑臺(tái)不在原點(diǎn)時(shí) ,只要按下后退按鈕 X 11,Y 37 會(huì)立即斷電 ,而 Y 430 得電后快速后退 ,防止事故發(fā)生。 ( 7) 件的自動(dòng)冷卻控制程序及結(jié)束 ( 見圖 9) 圖 9 中 , X 401 和 X 3 得電時(shí)都處于閉合狀態(tài) ,當(dāng)滑臺(tái)前進(jìn)至工進(jìn)位置時(shí) , X 406 閉合 ,Y 436 接通并自保 ,冷卻泵電機(jī)啟動(dòng) ,被加工工件開始得到冷卻 ;當(dāng)滑臺(tái)前進(jìn)至終點(diǎn)時(shí) , M 101 得電 ( 參見圖 8 ) ,此觸點(diǎn) 斷開 ,冷卻泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn) ,等待下一次工進(jìn)再開始。 X 412 和 X 4表示在“手動(dòng)狀態(tài)”時(shí)對(duì)冷卻泵電機(jī)的檢查。 MCR102 表示主控過程完成。此外還有機(jī)床滑臺(tái)軌道自動(dòng)潤滑程序梯形圖 ,以及根據(jù)梯形圖編制程序并向可編程控制器輸入程序的工作就不一一介紹了 ,編程器自身有檢驗(yàn)程序是否有語法或邏輯錯(cuò)誤的功能 ,可根據(jù)編程器的提示進(jìn)行修改。機(jī)床試運(yùn)行時(shí)一般先進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)檢驗(yàn)操作 ,然后再進(jìn)行自動(dòng)程序的操作運(yùn)行。加工零件時(shí)一般是在“自動(dòng)狀態(tài)”下進(jìn)行。 5 結(jié)束語 本組合機(jī)床電器系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) ( 1) 本機(jī)床重達(dá) 20 余噸 ,雖 體積龐大 ,但采用可編程控制系統(tǒng)使得機(jī)床加工便捷、可靠、安全 ,有效地提高了機(jī)床的技術(shù)性能。 ( 2) 本機(jī)床電氣系統(tǒng)配制合理 ,程序簡單 ,便于維修、調(diào)試和改進(jìn) ,能滿足生產(chǎn)工藝加工過程的需要。 ( 3