基于PLC控制的全自动双面钻扩孔专用机床设计.pdf

机械制造与研究 江德松 基于P L C控制的全 自动双面钻扩孔专用机床设计 基于 P L C控 制的全 自动双面钻扩孔专 用机床设计 江德松 安徽机 电职业技术学院 ， 安徽 芜湖 2 4 1 0 0 0 摘要 介绍了P L C在全 自动双面钻扩孔专用机床控制系统中的应用。根据全 自动双面钻扩 孔专用机床的控制特点， 确定系统控制方案， 选择 P L C ， 分配 P L C输入／ 输出端 口， 并绘制出 P L C硬件接线图， 最后用顺序功能图编程语言进行系统程序设计。 关键词 P L C ； 钻扩孔专用机床； 顺序功能图 中图分类号 T G 5 2 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 - 5 2 7 6 2 0 1 0 0 4 - 0 0 6 0 - 0 3 D e s i g n o f A u t o ma ti c D o u b l e - s i d e d D r i l l i n g R e a m S p e c i a l Ma c h i n e B a s e d o n P L C C o n t r o l J I ANG D e s o n g An h u i T e c h n i c a l C o l l e g e o f Me c h a n ic a l a n d E le c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， Wu h u 2 4 1 0 0 0 ， Ch i n a Abs t r a c t This a r t ic l e d e s c r i b e s t h e ap p l ic a t ion s of t h e PL C in t h e au t o ma t i c t wo s id ed d r il l in g r e a min g s pe c ial ma c hin e c on t r ol s y s - t e rn．Ac c o r d i n g t o t h e c on t r ol ch ar a c t er i s t ic s o f au t o ma t ic tw o - s ide d ma c h i n e t o o l s，it d e t er min e s t h e s y s t em c o n t r ol pr o gr a m ，s e le c t s t h e P L C，a l lo c a t e s P L C i n p u t ／o u t p u t p o rt s ， a n d ma p s t h e wir i n g d ia g r a m o f PL C h a r d w a r e ．F in a ll y S e q u e n t ia l F u n c t io n C h a r t p r o - g r ammin g l a n gu a g e is u s e d f or s y s t em p r og r ammi n g． Ke y wo r d s P L C；d o u b le s i d e d d r i l li n g r e a mi n g ma c h i n e s ； SF C 0 引言 传统的钻床加工效率低， 精度不高， 工人劳动强度大， 使用继电器． 接触器控制， 电气线路复杂， 故障率高， 操作 人员的维修任务重， 设备的使用率较低。用 P L C控制能 克服上述缺点， 有效提高设备的使用率。 钻扩孔专用机床是典型的机、 电、 液一体化设备， 为使 生产控制过程更平稳可靠， 向优质高产低耗要效益 ， 采用 P L C对其液压系统进行控制， 是一理想的方式。本文基于 S 7 --2 0 0 P L C ， 介绍在全自动双面钻扩孔专用机床中通过 P L C控制液压系统， 来实现对工件的加工。 1 工作原理与电气控制要求 全 自动双面钻扩孔专用机床是对棒料两面同时进行 钻孔或扩孔精加工操作， 此机床的自动化程度较高， 加工 精度高。其工作示意图如图 1 所示。 图1 全自动双面钻扩孔专用机床工作示意图 1 ． 1 工作原理 机床工作过程 首先启动液压泵 ， 按启动按钮后夹紧 工件一左右动力头同时快进并启动主轴一至 S Q 2 ， S Q 5动 作一工进一至 S Q 3 ， S Q 4动作， 死挡铁停 留一分别快退一 S Q 1 ， S Q 6为 O N， 松开工件， 停主轴。如此实现自动循环。 按下停止按钮后， 需完成本次工作循环后方能停止。各种 工序变换均由挡铁控制电磁阀的动作顺序来实现。其加 工过程如 图 2所示。 图 2 钻扩孔机床 加工示意 圈 根据上述控制过程。钻扩孔专用机床液压驱动是以液 压油为工作介质进行能量传递和控制的， 其加工控制按钮、 位置开关等可作为 P L C的输入设备， 通过 P L C的输出量对 电磁阀进行控制， 从而控制液压系统中油液的压力、 流量和 流动方向， 满足液压系统对压力、 速度和换向的要求。 1 ． 2电气控制要求 a 系统工作之前首先启动液压泵， 液压泵正常工作 作者简介 江德松 1 9 7 8 一 ， 男 ， 安徽六安人 ， 安徽机 电职业技术学院助教 ， 在职硕士研究生 ， 主要研究方向为自动控制技 术。 6 0 h t t p ／ ／ Z Z H D ． c h i n a j o u rn a 1 ． n e t ． c n E m a i l Z Z H D c h a i 眦j o u r n a 1 ． n e t ． c n 机械制造与自动化 机械制造与研究 江德松 基于 P L C控制的全自动双面钻扩孔专用机床设计 并满足液位要求时系统启动； 液压泵电动机 M1由起动按 钮 S B 1和停止按钮 S B 2控制 K M1 得电或失电实现电动机 起停， 机床所有的操作均在 M1起动后进行。 b 本系统通过选择开关可实现手动操作和自动运行 两种工作方式。手动方式供维修时用， 由按钮对每一加工 进行单独控制。全自动方式供正常工作使用 ， 当按下启动 按钮时， 机床周而复始地执行每步动作， 直到按下停止按 钮为止。S A 1为机床手动和 自动工作方式的转换开关。 在手动工作方式下， 由按钮 S B 3 ， S B 4实现左液压滑台前 进或后退的调整， 由按钮 S B 5 ， S B 6实现右液压滑台前进 或后退 的调整 。 e 冷却泵电动机 M4由 K M 4控制得电或失电， S A 2 实现冷却泵电动机 M 4起动和停止。 d 左 、 右钻削动力头的电动机 M 2 ， M3分别由 K M 2 ， K M3 控制得电或失电。工作在 自动工作方式下有两种情 况， 一种是左右动力头同时工作， 另一种是左右动力头分 别工作， 这种由转换开关 S A 3实现。在手动工作方式下， 由按钮 S B 7 ， S B 8实现左动力头电动机 M 2起动和停止 ； 由 S B 9 ， S B 1 0实现右动力头电动机 M3起动和停止 。 e 左右滑台采用液压驱动， 当左右滑台移动到位压 下行程开关 S Q 3与 S Q 4后表明钻孔到位 ， 此时左右滑台 开始返回运动， 当左右滑台压下终点行程开关 S Q 1与 S Q 6 后， 两动力头停转且左右滑台停止运动。 f 送料装置实现 自动上料和卸料操作。夹具的夹紧 和放 松 由电磁 阀 Y V 1与 Y V 2实现 。行 程开 关 S Q 7实现 夹紧到位， 行程开关 S Q 8实现放松到位； 由按钮 S B 1 1 ， S B 1 2实现手动夹紧和放松工件操作。 2 控制系统硬件设计 P L C是整 个控制系统 的核心， 采用西 门子公司的 s 7 2 o 0系列的主控模块 C P U 2 2 6和数字量输入扩展模块 E M 2 2 1 ， 8点 D C输入 8 2 4 V ／ D C 。C P U 2 2 6集成 2 4输 J k ／ 1 6输出共4 0个数字量 I ／ O点。可连接7个扩展模块 ， 最大扩展至2 4 8个数字量 I ／ O点或 3 5路模拟量 I ／ O点。 2 6 K字节程序和数据存储空间。用于较高要求的控制系 统， 具有更强的模块扩展能力 ， 更快的运行速度和功能更 强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小 型控制系统。 2 ． 1 P L C输入 ／ 输出地址分配 表 1 表 1 输入／ 输出地址分配表 2 ． 2 P L C硬件接 线 图 图 3 3 控制系统软件设计 为方便地增加或删减程序模块， 同时也便于针对不同 Ma c h i n e B u i ld i n g 8 A u t o m a t i o n ， Au g 2 0 1 0 ， 3 9 4 6 0～ 程序模块进行完善， 程序设计采用模块化结构。整个程序 包括公共程序、 手动和自动程序。公共程序的作用是控制 液压泵的起动和停止 图 4 。自动和手动的切换由 S A 1 实现， 分别对应输人端口 1 0 ． 0和 1 0 ． 1 ， 1 0 ． 0和 1 0 ． 1同时 只有一个接通， 不能同时为 O N 图 5 。手动程序由于受 篇幅限制， 不再赘述。 61 机械制造与研究 江德松 基于 P L C控制的全 自动双面钻扩孔专用机床设计 图 3 P L C硬件接线 图 4 总结 图 4 顺序功能图 设计的全 自动双面钻扩孔专用机床控制系统是 自动 化程度比较高的系统， 从上料到加工工件再到卸料， 全过 程都是通过 P L C来控制 ， 能实现全 自动双面钻扩孔专用 机床在无人参与情况下对成批工件进行 自动连续加工， 同 62 13 1 l 3 2 l l l l I 1 J l l l } I o ． 1 Qo ． o l l l I I I l l Qo ． O I L 图5 梯形图 序 序 时提高了加工的精度和设备使用率， 降低故障率和劳动强 度， 使得系统控制更加灵活 ， 动作精确， 易于维护和检修。 参考文献 [ 1 ] 张金姣． 两面加工组合机床的P L C控制设计[ J ] ． 机床电器， 2 0 0 8 2 3 6 -3 7 ． [ 2 ] 西门子公司． S I M A T I C s 7 2 0 0可编程序控制器系统手册 [ Z ] ． 2 0 0 0 ． [ 3 ]李兰忖． 多工位钻镗组合机床 自 动控制系统设计[ J ] ． 制造技 术与机床 ， 2 0 0 6 3 5 5 - 5 8 ． [ 4 ] 何晓燕， 赵轲． 多工位组合机床 P L C控制系统设计[ J ] ． 机械 工 程与 自动化 ， 2 0 0 7 5 1 6 4 ． [ 5 ]唐进． 基于 P L C在钻孔专用机床控制中的应用[ J ] ． 机电产 品开发与创新 ， 2 0 0 9 3 1 8 9 ． 收稿日期 2 0 1 0 0 1 一o 6 h t t p ／ ／ Z Z H D ． c h i n a j o u m a 1 ． n e t ． c n E - m a i l Z Z H D t h a i n a j o u m a 1 ． n e t ． c n 机械制造与自动化