基于plc的金屬液壓帶鋸機(jī)繼-接控制系統(tǒng)的研究

基于plc的金屬液壓帶鋸機(jī)繼-接控制系統(tǒng)的研究

0繼-接控制系統(tǒng)金屬帶鋸機(jī)是一種研磨各種鋼的鋸切機(jī)?，F(xiàn)在，它也被用于連續(xù)焊接控制的電液循環(huán)系統(tǒng)。加工過(guò)程中的夾具、鋸架、進(jìn)料等的運(yùn)動(dòng),均通過(guò)繼-接控制系統(tǒng)控制電磁換向動(dòng)作,從而切換進(jìn)出油路達(dá)到控制夾具、鋸架、進(jìn)料等運(yùn)動(dòng)的目的。該繼-接控制的電液控制系統(tǒng)的控制柜接線復(fù)雜,維護(hù)、操作不便,生產(chǎn)效率低,故障率極高。為解決型鋼鋸切過(guò)程中的鋸架自動(dòng)進(jìn)給、工件的自動(dòng)定位夾緊等問(wèn)題,減少輔助加工工時(shí),提高生產(chǎn)效率及自動(dòng)化程度,確保切削過(guò)程穩(wěn)定可靠,現(xiàn)對(duì)金屬液壓帶鋸機(jī)系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。1主動(dòng)輪5旋轉(zhuǎn)金屬液壓帶鋸機(jī)主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。帶狀鋸條4安裝在鋸架的主動(dòng)輪6和從動(dòng)輪3之間,由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪6旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)鋸條旋轉(zhuǎn)。鋸架5在鋸架升降油缸8的作用下,可沿垂直于工作臺(tái)的兩個(gè)立柱上下移動(dòng),同時(shí)鋸條隨鋸架一起移動(dòng)。工作時(shí),工件10通過(guò)送料機(jī)構(gòu)自動(dòng)送料,并由水平夾緊裝置11和豎直夾緊裝置9對(duì)工件10進(jìn)行夾緊,固定于工作臺(tái)1上。2送料及提升單元結(jié)構(gòu)圖2為液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。主要液壓?jiǎn)卧?三位四通電磁換向閥8和油缸14構(gòu)成垂直夾緊單元,二位二通電磁換向閥5和料道輥移動(dòng)缸6構(gòu)成送料單元,三位四通電磁換向閥10和液壓馬達(dá)13構(gòu)成水平夾緊單元,三位四通電磁換向閥9、二位二通電磁換向閥15、單向節(jié)流閥12及液壓控制閥11構(gòu)成鋸架升降單元組成。因鋸架升降油缸要承受一部分鋸架的重力,主液壓泵3為壓力補(bǔ)償變量柱塞泵,垂直夾緊單元通過(guò)加壓閥7和主液壓油路相連。3工作流和規(guī)章制度3.1液壓系統(tǒng)低通插裝閥組成反噴系統(tǒng)液壓系統(tǒng)金屬液壓帶鋸機(jī)工作流程如圖3所示。系統(tǒng)通電,按下啟動(dòng)按鈕后,液壓泵開(kāi)始向液壓系統(tǒng)供液壓油,通過(guò)PLC控制電磁鐵、電磁換向閥和位置開(kāi)關(guān)等,由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)裝置完成鋸切加工。3.2壓緊驅(qū)動(dòng)壓緊夾鉗、覆裝電液壓缸、壓壓缸1)鋸架復(fù)位:設(shè)備啟動(dòng)時(shí),按下泵啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)泵的同時(shí),鋸架快退回原位,此時(shí)電磁鐵3YA通電,壓力補(bǔ)償變量柱塞泵3輸出的液壓油經(jīng)電磁閥9右位、液壓控制閥11、單向節(jié)流閥12進(jìn)入鋸架移動(dòng)缸16的無(wú)桿腔,有桿腔的油液直接回到油箱,此時(shí)液缸活塞向上運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)鋸架快退復(fù)位。2)進(jìn)料:當(dāng)鋸架復(fù)位后,位置開(kāi)關(guān)SQ1接通,使電磁鐵3YA斷電,6YA通電。3YA斷電使閥9工作于中位,由于液壓控制閥11的作用,鋸架停止;6YA通電使電磁閥5左位工作,液壓油進(jìn)入料道輥移動(dòng)缸6的無(wú)桿腔,使料道輥升起進(jìn)料。3)水平夾緊:送料到指定位置時(shí),位置開(kāi)關(guān)SQ6接通,使電磁鐵4YA通電,電磁閥10左位工作,高壓油進(jìn)入壓緊驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13,馬達(dá)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)壓緊夾鉗移動(dòng),使工件在水平方向上定位夾緊。4)豎直夾緊:當(dāng)水平夾緊到位時(shí),位置開(kāi)關(guān)SQ4接通,使電磁鐵4YA斷電、6YA斷電、7YA通電。液壓缸6在彈簧作用下復(fù)位,料道輥落下;電磁閥8左位工作,高壓油經(jīng)減壓閥7,電磁閥8左位進(jìn)入豎直壓料缸14上腔,活塞桿向下運(yùn)動(dòng)豎直壓緊工件。當(dāng)豎直夾緊到位時(shí),位置開(kāi)關(guān)SQ8接通,使電磁鐵7YA斷電,電磁閥8中位工作,完成工件夾緊。5)鋸架快進(jìn):工件完成定位夾緊后,位置開(kāi)關(guān)SQ8接通,使電磁鐵lYA、2YA通電。高壓油經(jīng)電磁閥9左位進(jìn)入鋸架移動(dòng)缸16有桿腔,無(wú)桿腔的油經(jīng)電磁閥15上位、液壓控制閥11,電磁閥9左位回到油箱。6)鋸架工進(jìn):當(dāng)快進(jìn)到限定位置時(shí),位置開(kāi)關(guān)SQ2接通,使電磁鐵lYA斷電。進(jìn)油路:電磁閥9左位進(jìn)入鋸架移動(dòng)缸16有桿腔;回油路:鋸架移動(dòng)缸16無(wú)桿腔的油經(jīng)單向節(jié)流閥12、液控單向閥11、電磁閥9左位回到油箱。7)鋸架快退及垂直松開(kāi):當(dāng)工進(jìn)到限定位置時(shí),位置開(kāi)關(guān)SQ3接通,使電磁鐵2YA斷電、3YA通電,在控制鋸架快退的同時(shí),使垂直壓料松開(kāi)。鋸架快退油路同鋸架復(fù)位;垂直松開(kāi):高壓油經(jīng)減壓閥7、電磁閥8右位進(jìn)入豎直壓料缸14下腔,活塞桿向上移動(dòng)垂豎直方向松開(kāi)工件。8)水平松開(kāi):當(dāng)垂直松開(kāi)到位時(shí),位置開(kāi)關(guān)SQ7接通,使電磁鐵8YA斷電、5YA通電。高壓油進(jìn)入壓緊驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13,馬達(dá)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)壓緊夾鉗后退,實(shí)現(xiàn)水平方向松開(kāi)工件。9)卸料:當(dāng)夾鉗后退松開(kāi)到位時(shí),位置開(kāi)關(guān)SQ5接通,使電磁鐵5YA斷電、6YA通電。料道輥升起,卸料,卸料完畢后,電磁鐵6YA斷電,缸13在彈簧作用下復(fù)位,料道輥落回原位。完成一次鋸切過(guò)程。4選集生產(chǎn)線設(shè)計(jì)4.1分配部件電口設(shè)計(jì),選擇合適的控制器控制系統(tǒng)采用的按鈕、選擇開(kāi)關(guān)和位置開(kāi)關(guān)直接與PLC的輸入端子連接,接觸器線圈、電磁鐵及信號(hào)燈與輸出端子相連接,系統(tǒng)共需輸入點(diǎn)20個(gè),輸出點(diǎn)13個(gè),同時(shí)考慮到系統(tǒng)維護(hù)、功能擴(kuò)展、系統(tǒng)改造和PLC性價(jià)比等諸多因素,決定選用三菱公司FX系列FX2N-48MR-001可編程控制器作為主控部件,其共有24個(gè)輸入點(diǎn)和24個(gè)輸出點(diǎn),滿足控制要求。4.2系統(tǒng)輸入/輸出分配PLC控制系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式。調(diào)試時(shí)可采用手動(dòng)工作方式,正常生產(chǎn)時(shí)選用自動(dòng)控制方式。系統(tǒng)輸入/輸出分配表如表1所示。PLC控制系統(tǒng)外部接線圖如圖4所示。4.3系統(tǒng)正常運(yùn)行程序控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖5所示。由該系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可編寫(xiě)出相應(yīng)的順控指令程序。PLC控制系統(tǒng)程序及說(shuō)明:PLC控制程序主要包括系統(tǒng)初始化、鋸架復(fù)位、手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行程序三大部分:1)系統(tǒng)初始化程序:系統(tǒng)初始化程序指示系統(tǒng)通電;2)鋸架復(fù)位程序主要是泵的啟動(dòng)、鋸架復(fù)位程序,為系統(tǒng)的正常工作做準(zhǔn)備;3)手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行程序:手動(dòng)/自動(dòng)的選擇由手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)SA來(lái)實(shí)現(xiàn),操作時(shí)先行手動(dòng)調(diào)試,隨后的加工過(guò)程可自動(dòng)完成,HL2自動(dòng)運(yùn)行指示,HL3手動(dòng)運(yùn)行指示。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)操作控制面板上的對(duì)應(yīng)按鈕可實(shí)現(xiàn)各工步,自動(dòng)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)按工步自動(dòng)完成各動(dòng)作,其中卸料時(shí)間和料道輥移動(dòng)缸6復(fù)位時(shí)間,可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定T0,T1的值。5自動(dòng)控制性金屬液壓帶鋸機(jī)電氣控制線路改造為以PLC作為主控部件,采用液壓系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)相結(jié)合,為機(jī)床工作的可靠