基于PLC的车床液压回路控制系统设计.pdf

液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 0年 第 3期 基于 P L C的车床液压 回路控制系统设计 朱绍胜 淮安信息职业技术学院，江苏淮安2 2 3 0 0 3 摘要本文介绍了一种车床的典型液压控制回路 ，给出了液压控制回路图及其工作原理，然后用 P L C进行液压控制系统设计，提 供了硬件及软件设计方案。 关键词液压控制回路；可编程序控制器；设计 中图分类号 T P 2 7 1 文献标识码 B 文章编号1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 3一 O 0 4 6～ 0 3 De s i g n o f t h e Co n t r o l S y s t e m f o r Hy d r a u l i c Ci r c u i t i n L a t h e Ba s e d o n PL C ZHU S h a os h e n g H u a i t n c o l l e g e o f i n f o r ma t i o n t e c h n o l o g y ， J i a n g s u 2 2 3 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s a r e p r e s e n t a t i v e h y d r a u l i c c i r c u i t i n a l a t h e ，s u g g e s t s ma p o f h y d r a u l i c c i r c u i t a n d w o r k i n g p r i n c i p l e ．A n d t h e n ， t h e a r t i c l e d e s i g n s a c o n t r o l s y s t e m f o r h y d r a u l i c c i r c u i t w i t h P r o g r a m m a b l e L o g i c C o n t r o l l e r ． A n d b e s i d e s ， t h e p r o j e c t o f h ard w e a n d t h e d e s i gn o f s o t w r e s y s t e m a r e a l s o p r e s e n t e d i n t h i s p a p e r ． Ke y W o r d s h y d r a u l i c c i r c u i t ；P L C； d e s i g n 0 引言 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 自动切削加工 ， 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 P L C 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H 。本文即是利用 P L C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 P L C控制。 1 车床液压 回路控制 系统 的工作原理 分析 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1 个夹 紧液压缸用于夹紧工件和卸下工件，1 个横向进给液压 缸带动刀具横向进给 ，1 个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，1个双联泵 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，2个减压 阀和 1个压力继电器监控液压 回路的 油 压 收稿 13期 2 0 0 9 - 8 - 2 0 作者简介 朱绍胜 1 9 7 5一 ， 男， 江苏淮安 人， 硕 士， 主要从事金属 切削加 工 、 先进制造技术的教学与科研工作 。 46 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 图 1 车床液压控制回路 车床完成一个完整的切削加工过程，并且工作过程是一 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 步聚的切换分别 由行 程开关 S Q 1 、S Q 2 、S Q 3 、S Q 4 、S Q 5 、S Q 6 、S Q 7控制 ，具体工 作循环如图2所示 。行程开关主要用于控制液压回路中 装件夹紧 S Q S Q7卸下l r 件 S Q 6 图 2 工作循环图 Hyd r a u l i c s P ne u ma t i c s ＆ Se a l s ／No ．3 ． 201 0 6个电磁换向阀电磁铁的通 电与否 ，进而改变液压油流 1 Y A、2 Y A、3 Y A、4 Y A、6 Y A、7 Y A通 电，2 Y A、4 Y A 向，影响液压缸动作顺序 ，完成切削过程。电磁换 向阀 通电使两阀左位接通 ，纵向进给液压缸右腔进油，回油 中电磁铁的通 、断电情况如表 1所示 。下面分别具体 从调速阀经过 ，液压缸进给速度慢 ，带动刀具进行纵向 分析。 切削加工，完成纵工进动作 。 1 装件夹紧。接通液压回路电源 ，按下启动按钮 5 横快退 。纵向切削加工完成后 ，进给液压缸压 S B 1 ，电磁铁 6 Y A、7 Y A通电，5 Y A不通 电，两阀右位 下行程开关 S Q 4 ，此时 电磁铁 2 Y A、4 Y A、6 Y A仍通 接人液压 回路，双联泵左侧高压小流量泵提供高压液压 电。7 Y A断电使双联泵右侧低压大流量泵提供大流量液 油，保证夹紧力 ；此时夹紧液压缸右腔进油 ，活塞左 压油，提高进给速度 ；相对前面加工步聚，1 Y A、3 Y A 移 ，完成工件的夹紧。 断电使两阀右位接通 ，横向进给液压缸上腔进油，回油 2 横快进。活塞左移到一定位置 ，完成工件的夹 绕开调速阀，直接回油至油箱 ，带动刀具进行横向快速 紧动作后 ，压下行程开关 S Q 1 ，此时电磁铁 6 Y A、1 Y A 后退。 通电，7 Y A断电，6 Y A通电使得工件一直处于夹紧状 6 纵快退。横快退完成后 ，液压缸压下行程开关 态，直到卸下工件的步聚完成为止；7 Y A断电使双联泵 S Q 5 ，此时电磁铁 2 Y A、4 Y A断电，使两阀右位接通 ， 右侧低压大流量泵提供大流量液压油 ，提高进给速度 ； 纵向进给液压缸左腔进油，回油亦绕开调速 阀，直接回 1 Y A通 电使该阀左位接通，横 向进给液压缸下腔进油 ， 油至油箱 ，带动刀具完成纵向快速后退动作。 带动刀具快速进给 ，实现横快进动作。 7 卸下工件。纵快退动作完成后 ，液压缸压下行 3 横工进。当横向进给液压缸到达切削加工区域 程开关 S Q 6 ，此时电磁铁 5 Y A、7 Y A得电，6 Y A断电。 时，压下行程开关 S Q 2 ，此时电磁铁 1 Y A、3 Y A、6 Y A、 7 Y A通电使双联泵左侧高压小流量泵提供高压液压油 ， 7 Y A通 电，1 Y A通电使横向进给液压缸继续进给 ，3 Y A 保证卸下工件动作平稳进行 ；6 Y A断 电、5 Y A得 电使 通电使该阀左位接通 ，此处油路切断，液压油从其右侧 该阀左位接通 ，夹紧液压缸左腔进油，活塞右移 ，撤消 调速阀经过 ，从而减低横 向进给液压缸进给速度，完成 夹紧力 ，放开工件 ，完成卸下工件动作。 横向工进 ，对工件进行横向切削加工。 8 原位停止。卸下工件后 ，活塞杆退 回原位 ，压 4 纵工进。横向切削加工完成 ，横向进给液压缸 下行程开关 S Q 7 ，此时所有电磁铁都断电 ，液压系统恢 到达一 定 位置 时，压 下行 程 开关 S Q 3 ，此 时 电磁 铁 复原始停止状态。 表 1 电磁铁动作顺序表 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 2 P L C控制的液压 回路控制系统设计 P L C P r o g r a mm a b l e L o g i c C o n t r o l l e r 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。它采用可以编制程序的存储器 ，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 ，P L C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。P L C具有 自己的特点 ①可靠性高 ，抗 干扰能力强 ；P L C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 P L C平均无故障时间高达 3 0万 h 。②配套齐全 ，功 4 7 液 压 气 动 与 密 J ／ 2 01 0 年 第 3 期 能完善 ，适用性强；现代 P L C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 、C N C等各种工业控制 中。③易 学易用，深受工程技术人员欢迎 ；P L C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 F X 2 N一3 2 MR型 P L C进行控制 设计。 2 ． 1 液压回路控制系统硬件设计 系统中输人信号由行程开关及按钮产生，其中按钮 S B 1 控制系统启动，按钮 S B 2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。P L C硬件具体输入 输出分配如表 2所示。 表 2 输入输 出分配表 2 2 绘制出P L C 梯形图3 结束语 根 据 前文 所 述的 控制 要求 ，可绘制 出 梯形图 H／ 。 一u 如图 3 所示 。 图 3 P L C控制梯形图 对传统的液压 回路控制 由继电器接触器控制 系统变为 P L C控制 ，可充分利用 P L C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。P L C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 。 参考文献 [ 1 ] 孙小权． 基于 P L C的液压实验台控制系统改造设计[ J ] ． 应 用科技 ， 2 0 0 6 ， 3 3 1 1 2 3 2 5 ． [ 2 ] 许焰． 基于 P L C的液压动力滑台控制系统改造[ J ] ． 液压与 气动 ， 2 0 0 4 1 2 6 6 6 7 ． [ 3 ] 汪功明， 姚道如． MMB 1 3 2 0 B型外圆磨床液压系统的 P L C控 制[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 8 3 2 4 2 6 ． [ 4 ] 杨尔庄． 液压技术发展动向及展望[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 3 4 ． [ 5 ] 杨文华． 液控原理[ M] ． 北京 学术书刊出版社 ， 1 9 9 0 ．