YT4543型組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的PLC改造.pdf

收稿日期:2008-03-26作者簡介:武濤(1979-),男,河北張家口人,助教,工學(xué)碩士.摘要:可編程控制器(PLC)以其極高的可靠性和使用靈活性,正在大量的替代傳統(tǒng)的繼電接觸電氣控制系統(tǒng).以YT4543型原有組合機(jī)床液壓動力滑臺為改造對象,利用性能優(yōu)良、價(jià)格合理的三菱FXos-30MR-D超小型PLC對其實(shí)施改造,并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電氣控制原理圖,提高了機(jī)床的可靠性和控制精度.關(guān)鍵詞:組合機(jī)床；PLC；控制系統(tǒng)中圖分類號:TH137；TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-2494(2008)02-0047-032008年4月保定學(xué)院學(xué)報(bào)Apr.2008第21卷第2期JOURNALOFBAODINGUNIVERSITYVol.21No.2組合機(jī)床是由通用部件和部分專用部件組成的高效、專用、自動化程度較高的機(jī)床.它能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻絲等工序和工作臺轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等輔助動作,被廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的機(jī)械加工流水線中,如汽車零部件制造中的許多生產(chǎn)線.動力滑臺作為組合機(jī)床的一種通用部件,通常安裝著各種旋轉(zhuǎn)著的刀具,其液壓系統(tǒng)的功用是使這些刀具做軸向進(jìn)給運(yùn)動,并完成一定的動作循環(huán).YT4543型動力滑臺是一種使用廣泛的通用液壓動力滑臺,該滑臺由液壓缸驅(qū)動,在電氣和機(jī)械裝置的配合下可以實(shí)現(xiàn)多種自動加工工作循環(huán).以往采用繼電接觸控制系統(tǒng),不但接線復(fù)雜,而且系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障,可靠性差.PLC日益廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備等電器控制中,可以使機(jī)械加工設(shè)備的效率和可靠性提高到一個(gè)新的水平,采用PLC對YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造,能實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動化1.1動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)由以下一些基本回路構(gòu)成:限壓式變量葉片泵和進(jìn)油路調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路；差動連接快速運(yùn)動回路；電液換向閥的換向回路；由行程閥、電磁閥和液控順序閥等聯(lián)合控制的速度切換回路以及用M型中位機(jī)能電液換向閥的卸荷回路等.液壓系統(tǒng)的性能就由這些基本回路所決定.系統(tǒng)原理如圖1.該系統(tǒng)用限壓式變量葉片泵供油,用電液閥換向,用行程閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)速度和工作速度的切換,用調(diào)速閥使進(jìn)給速度穩(wěn)定.該液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)工進(jìn)停留快退原位停止”等多種自動工作循環(huán).1.1快進(jìn)按下啟動按鈕,電磁鐵1YA通電吸合,控制油路進(jìn)油路線為:泵1經(jīng)電磁先導(dǎo)閥5左位、單向閥13,進(jìn)入液動閥4的左端油腔,液壓閥芯向右移動；控制油路回油則從液動閥4的右端油腔經(jīng)節(jié)流器和閥5的左位回油箱.液動閥4處于左位.主油路進(jìn)油路為:泵1單向閥11液動閥4左位行程閥9(常態(tài)位)液壓缸左腔(無桿腔).回油路為:液壓缸右腔閥4左位單向閥12閥9液壓缸左腔.由于動力滑臺空載,系統(tǒng)壓力低,液控順序閥3關(guān)閉,液壓缸成差動連接,且變量泵1有最大的輸出流量,滑臺向左快進(jìn)(活塞桿固定,滑臺隨缸體向左運(yùn)動).1.2第一工進(jìn)快進(jìn)到一定位置,滑臺上的行程擋塊壓下行程閥9,使原來通過閥9進(jìn)入液壓缸無桿腔的油路切斷.此時(shí)閥8電磁鐵3YA處于斷電狀態(tài),調(diào)速閥6接入系統(tǒng)進(jìn)油路,系統(tǒng)壓力升高.壓力的升高一方面使液控順序閥3打開,另一方面使限壓式變量泵的流量減小,直到與經(jīng)過調(diào)速閥6后的流量相同為止.這時(shí)進(jìn)入液壓缸無桿腔YT4543型組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的PLC改造武濤,張永博(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院,廣東廣州510642)圖1YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)圖注:1-變量泵,2-背壓閥,3-順序閥,4-換向閥,5-先導(dǎo)閥,6、7-調(diào)速閥,8-電磁閥,9-行程閥,10、11、12、13-單向閥,14-壓力繼電器.保定學(xué)院學(xué)報(bào)2008年第2期的流量由調(diào)速閥6的開口大小決定.液壓缸有桿腔的油液則通過液動閥4后經(jīng)液控順序閥3和背壓閥2回油箱(兩側(cè)的壓力差使單向閥12關(guān)閉).液壓缸以第一種工進(jìn)速度向左運(yùn)動.1.3第二工進(jìn)當(dāng)滑臺以第一工進(jìn)速度行進(jìn)到一定位置時(shí),擋塊壓下行程開關(guān),使電磁鐵3YA通電,經(jīng)閥8的通路被切斷.此時(shí)油液需經(jīng)調(diào)速閥6與閥7才能進(jìn)入液壓缸無桿腔.由于閥7的開口比閥6小,滑臺的速度減小,速度大小由調(diào)速閥7的開口決定.1.4停留當(dāng)滑臺以第二工進(jìn)速度行進(jìn)到碰上死擋鐵后,滑臺停止運(yùn)動.液壓缸有桿腔壓力升高,壓力繼電器YJ發(fā)出信號給時(shí)間繼電器,使滑臺在死擋鐵上停留一段時(shí)間后再開始下一動作.滑臺在死擋鐵上停留,主要是為了滿足加工端面或臺肩孔的需要,使其軸向尺寸精度和表面光潔度達(dá)到一定要求.當(dāng)滑臺在死擋鐵上停留時(shí),泵的供油壓力升高,流量減少,直到限壓式流量泵流量減少到僅能滿足補(bǔ)償泵和系統(tǒng)的泄漏量為止.這時(shí)處于需要保壓的流量卸荷狀態(tài).1.5快退當(dāng)滑臺在死擋鐵上停留一段時(shí)間(由時(shí)間繼電器調(diào)整)后,時(shí)間繼電器發(fā)出使滑臺快退的信號.此時(shí)電磁鐵1YA斷電,2YA通電,閥5和閥4處于右位.主油路進(jìn)油路為:泵1閥11液動閥4右位液壓缸右腔；回油路為:液壓缸左腔單向閥10閥4右位油箱.由于此時(shí)為空載,系統(tǒng)壓力很低,泵1輸出的流量最大,滑臺向右快退.1.6原位停止當(dāng)滑臺快退到原位時(shí),擋塊壓下原位行程開關(guān),使電磁鐵1YA、2YA和3YA都斷電,閥5和閥4處于中位,滑臺停止運(yùn)動,泵1通過閥4中位卸荷.2電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1輸入信號的確定YT4543型組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)的輸入信號由點(diǎn)動按鈕、行程開關(guān)、壓力繼電器及時(shí)間繼電器提供.為了提高控制系統(tǒng)的可靠性、精準(zhǔn)度及靈敏度,改造后的新控制系統(tǒng)更換原來壓力繼電器,去除時(shí)間繼電器改由PLC內(nèi)部計(jì)時(shí)器提供計(jì)時(shí)功能2.其他輸入信號由常開點(diǎn)動按鈕提供,如表1.2.2控制對象的確定YT4543型組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)采用電液方式控制,由1個(gè)先導(dǎo)電磁閥5,1個(gè)二位二通電磁閥8和1個(gè)一位二通行程閥9來調(diào)控.先導(dǎo)電磁閥5的電磁鐵1YA、2YA,二位二通電磁閥8的電磁鐵3YA和一位二通行程閥9的電磁鐵4YA為PLC控制系統(tǒng)的直接控制對象.考慮到控制系統(tǒng)操作的直觀簡易性及安全性,增加了工作指示燈LED0,第1種工作循環(huán)指示燈LED1,第2種工作循環(huán)指示燈LED2,第3種工作循環(huán)(典型工作循環(huán)或普通工作循環(huán))燈LED3,第4種工作循環(huán)指示燈LED4.控制對象信號的確定如表2所示3.工作方式選擇開關(guān)的4個(gè)位置分別對應(yīng)于4種工作循環(huán)方式,例如:1/4選擇開關(guān)SW循環(huán),SW2對應(yīng)于第二種工作循環(huán),此時(shí)LED2亮.2.3PLC資源分配在確定了控制對象、控制內(nèi)容后,對PLC的I/O資源分配如表3所提示.表2控制對象信號確定控制對象說明LED1循環(huán)工作指示燈LED2循環(huán)工作指示燈LED3循環(huán)工作指示燈LED4循環(huán)工作指示燈LED0工作指示燈1YA先導(dǎo)電磁閥5的電磁鐵2YA先導(dǎo)電磁閥5的電磁鐵3YA二位二通電磁閥8的電磁鐵4YA一位二通行程閥9的電磁鐵表1輸入信號的確定輸入信號說明SB動力滑臺啟動按鈕SW11/4選擇開關(guān)SW循環(huán)SW21/4選擇開關(guān)SW循環(huán)SW31/4選擇開關(guān)SW循環(huán)SW41/4選擇開關(guān)SW循環(huán)XK1循環(huán)工進(jìn)行程開關(guān)XK2循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)XK3循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)XK4循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)SD壓力傳感器XK5循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān)XK6循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān)XK7循環(huán)快進(jìn)行程開關(guān)XK8循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān)XK9快退行程開關(guān)XK10原位停止行程開關(guān)對象說明I/OSB動力滑臺啟動按鈕X5SW11/4選擇開關(guān)SW循環(huán)X1SW21/4選擇開關(guān)SW循環(huán)X2SW31/4選擇開關(guān)SW循環(huán)X3SW41/4選擇開關(guān)SW循環(huán)X4XK1循環(huán)工進(jìn)行程開關(guān)X6XK2循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)X7XK3循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)X10XK4循環(huán)一工進(jìn)行程開關(guān)X11SD壓力傳感器X12XK5循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān)X13XK6循環(huán)二工進(jìn)行程開關(guān)X14XK7循環(huán)快進(jìn)行程開關(guān)X15XK8循環(huán)工進(jìn)二行程開關(guān)X16XK9快退行程開關(guān)X17XK10原位停止行程開關(guān)X0停留計(jì)時(shí)器T0LED0工作指示燈Y0LED1循環(huán)工作指示燈Y5LED2循環(huán)工作指示燈Y6LED3循環(huán)工作指示燈Y7LED4循環(huán)工作指示燈Y101YA電磁鐵Y12YA電磁鐵Y23YA電磁鐵Y34YA電磁鐵Y4表3PLC控制系統(tǒng)I/O分配表482.4主程序設(shè)計(jì)依照流程圖的設(shè)計(jì)思想,用傳統(tǒng)的順序控制的程序結(jié)構(gòu),根據(jù)系統(tǒng)工作循環(huán)及電磁鐵動作順序表設(shè)計(jì)出系統(tǒng)順序功能圖,如圖2.系統(tǒng)的主程序根據(jù)圖2以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式來編寫4.2.5PLC外部接線圖PLC外部接線圖,輸入輸出設(shè)備、負(fù)載電源的類型等的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)的控制要求來設(shè)定.液壓動力滑臺PLC外部接線圖如圖3所示.3結(jié)論通過采用PLC對原有組合機(jī)床的液壓動力滑臺進(jìn)行改進(jìn),可以充分發(fā)揮PLC可靠性高、接線簡單、學(xué)習(xí)容易、使用靈活等優(yōu)點(diǎn),克服了原有組合機(jī)床在繼電器控制方面的弊病,保證了系統(tǒng)的控制功能,給系統(tǒng)維護(hù)和靈活改變控制程序帶來很大方便,提高了生產(chǎn)效率,在生產(chǎn)實(shí)際中有一定的推廣價(jià)值.參考文獻(xiàn):1周振寶.PLC在普通銑床數(shù)控化改造中的應(yīng)用J.機(jī)床電器,2006(3):30-31.2王建方,劉海軍.PLC使用技術(shù)J.組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2003(12):60,64.3陳立定.電氣控制和可編程序控制器的原理及應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.4廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用M.重慶:重慶大學(xué)出版社,2001.TheTransformationoftheHydraulicSystemforthePowerSlidingFeedTableModelYT4543byUsingPLCWUTao,ZHANGYong-bo(EngineeringCollege,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)Abstract:PLCcontrolsystemarereplacingtheconventionalrelaycontactonesinlargequantitybecauseofitsexcellentreliabilityandadaptability.ThispaperashydraulicpowersliderintheoriginalYT4543combinationmachineforobjectsofthetransformation,indepthunderstandingoftheirworkonthebasisofprinciple,makesgooduseofreasonably-pricedMitsubishiFXos-30MR-Dultra-smallPLCtoimplementtransformationhydraulicpowerslideintheoriginalYT4543combinationmachine,anddesignsthecorrespondingelectricalcontrolschematics.Keywords:modularmachinetool；programmablelogiccontroller；controlsystem圖2YT4543型組合機(jī)床動力滑臺液壓系統(tǒng)PLC控制順序功能圖M11M12X1X6X12Y1Y4工進(jìn)Y1Y3Y4T0K30停留T0M21M22X2X7X13Y1Y4一工進(jìn)Y1Y3Y4二工進(jìn)X17M31M32X3X10X14Y1Y4一工進(jìn)Y1Y3Y4二工進(jìn)T0X12M33Y1Y3Y4T0K30停留M41M42X4X11X15Y1Y4工進(jìn)Y1快