基于PLC的液压传动组合机床电气控制系统设计.pdf

基于P L C 的液压传动组合机床电气控制系统设计 Th e des i gn of h y dr aul i c t r ans m i ss i on as sem bl y m achi n e el ect r i cal cont r ol sy st em b ased on PLC 徐钦 ，陈永利 XU Qi n。 ． CHEN Yo n g ． 2 1 ． 郑州工业安全职业学院 机电工程系。郑州 4 5 1 1 5 0 ；2 ． 济源职业技术学院 电气系。济源 4 5 4 6 5 0 摘要本文设计了一种以德国西门子公司的微型可编程序控制器 P L C 为核心的控制系统 ，以替 代组合机床上原有的继电控制线路，实现了对组合机床控制系统的改造。分析了系统的硬件 及软件设计 ，提供了主要的硬件原理图和软件程序。 关键词可编程序控制器 ；组合机床；控制系统 中图分类号T P2 7 3 文献标识码A 文章编号 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 2 0 6 下 一0 0 6 4 0 3 Doi 1 0． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4． 2 0 1 2 ． 6 下 ． 2 2 0 引言 P L C是以微处理 器为基础 ，综合 了计算机技 术、 自动控制技术和通信技 术发展起来 的一种通 用的工业 自动控制装置。它具有体积小 、功能强、 可靠性高、灵活通用与维护方便等优点，在机械 制造、冶金 、化工等领域已得到广泛应用。利用 P L C对传统继电器控制机床进行技术改造，是节 约成本 ，提高设 备 自动化程 度 的一种有效途径 。 本文介绍了我单位一台双面单工位液压传动组合 机床的 P L C控制系统的设计与应用。 1 双面单工位液压传动组合机床的 电气控制要求 双面单工位液压传动组合机床 的继 电器控制 电路如图 1 所示，其 中 M1 、M2为左右动 力头 电 动机 ，M3为冷却泵 电动机。S A1 为左动力头单独 调整开关 ，S A 2为右动力头单独调整开关 ； S A3为 冷却泵电动机工作选择开关。 h h j j h K M1 r - - ] _ S Q 1 ， F A I U S B 1 S B 2； SA1 2 一 一 山 一 、～ S Q2 KM2 n _十 H 卜 一】、 、 一 _ _ } 卜 ■ 卜 _ K A S A1 ． 1 S A 2 ． 1 S A 2 一～K A厂 _ ] Q 3 L J T U。’ S A 1 - 3 KA3“ LJ KA 1 SB4／ K A r - 1 _ ] [ r ] [ 1 r 1 r F U 3 ] [ 、 r ／ U F U 1 J L - J J L S Q7 L J KP 1 一 r一 M 3 ． ‘ j K M 3 ． K M 3 l j j ． 坠 卜 坠 ／ S B 3 K A 2 F q T ／r S A2 3 KA4 KA2 ’ R1 FR 2 FR3 J 匕 l 序。 关键 s B4 厂K A 4 r ’ ] S Q8。 。 KP 2 ■ _ ， 、 M 2 ， 、 Ⅲ ， 、 l d SA 3 sQ K M 。n 3 ～ 3 ，～ 3 ～ ／ ／ ／ 图1 双面单工位液压传动组合机床的继电器控制电路 收稿 日期2 0 1 2 - 0 4 - 2 1 作吉简介徐钦 1 9 6 6 一，男，河南邓州人，讲师，研究方向为单片机、P L C 及 自动控制系统的设计开发。 【 6 4 J 第3 4 卷第6 期2 0 1 2 6 下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务I 注 匐 似 白 白 白 白 凸 凸 图2 左右动力头的工作循环示意图 表1 液压执行元件动作状态表 工步 YV1 YV2 YV 3 YV 4 KP 1 KP 2 原位停止 快进 工进 死挡铁停留 快退 2 P L C 选型与I／ O资源分配 根据该组合机床 的控制要求 ，该系统 共需开 关量输入信号 2 1个 4个按钮、9个行程开关、3 个热继电器动断触点 、2个压力继电器 、3个转换 开关 ，开关量输 出 7个 3个接触器线 圈，4个 电磁阀线圈 。 在设计应用中，为节省P L C的点数 ， 可适 当改变输入信号接线以节 省输 入点。用这种 方法将 P L C的输入点数 由 2 1点减少至 1 5点。因 此选用西 门子 C P U 2 2 6型 P L C 2 4点输入，1 6点 输 出 进 行设 计，并 安排 P L C的 I ／ O端子分配 如 表 2 所示及接线如图 3所示。 表2 I ／ O端子分配表 输 入 输出 输入设备 输入端子 输 出负载 输出端子 S Al 1 0 ．O KM1 QO ．O S A2 1 0 ． 1 KM2 Q0 ． 1 F R1 1 0 - 2 l M3 Q O ．2 F R 2 1 0 - 3 YV1 Q o ．4 S B1 1 0 ．4 YV2 Q o ．5 S B2 1 0 ． 5 YV3 Q o ．6 S B3 1 0 ．6 Yv4 Q O ．7 S B4 1 0．7 S Q1 、S Q2 I 1 ．O S Q3 、S Q4 I 1 ． 1 S Q5 I 1 - 2 S Q6 I 1 I 3 S Q7 、KP 1 I 1 -4 S Q8 、K P 2 I 1 ．5 S Q、S A3 、F R3 I 1 ． 6 S Q6 、S Q 4 、S Q 2 白 凸 白 3 P L C 控制系统的程 序设计 双面单工位液压传动组合 机床的 P L C控制系统程序可 由 原继 电器 一 接触器控制 系统转 换得到 ，转换过程 中应注意 以 下四个方面。 1 输入设备的处理 对 输入设备进行 处理时 ，继 电器 一 接 触器控 制 电路 中，如果该设备是 由常开触点构成，转为 P L C控制后 ，该设备仍用常开触点作 P L C的输入 设 备，程序 中对应触点的状态不变 ；如果该设备 是由常 闭触点构成，转为 P L C控制后，该设备仍 用常闭触点作 P L C的输入设备 ，程序 中对应 的触 点取相反状态。 S r ／一 1 0 ．0 Q 0 ．0 ／ 一 1 0 1 1 0 ． 2 Q0 ． 1 一 1 0 ． 3 Q0 ． 2 1 0 ．4 1 L IO．5 [YVI一 QO．4 ／ 一 面／一 1 0 ． 7 c ， 、 厂 Q0．5 [YV2 I1．O I SQ2、． I 厂 I1．1 I SQ h I S Q 卜 I 1 ． 2 Q0 ．6 [ YV3_ Q 卜 I1_3 SQ7 KP1 I 1 4 S Q 8 回 K P 2 I 1 ． 5 Q0 ．7 一 I 1 ． 6 _ _ ／一 I 2 4V L ． F U2 1 M 2 L l 2 M M 图3 P L C的I ／ O端子接线图 第3 4 卷第6 期2 0 1 2 6 下 [ 6 5 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务l 匐 化 网络 1 Q0 ．1 Q0 ． 1 日 --1 山m IN N ； ’ - - { ，H m 卜 j 网络3 卜 _ ，H I 网络4I 1 ．1 M 0．0 N 卜 卜J Ⅲ ’3Hm 10 ．6 I } _ 网络6 I 1 ． 2 M 0 ． 2 M 0 ． 3 H， H} l - 1 I l I ．4 I I IN．, 7 M0 ．5 M 0-4 1 0 ／ H H／ - - {} _ 网络8 I 1 3 M O． 4 M O 5 l - { I- 4／ I- 4 h l I 1 5 l J -o 一7 1 网络9 M0 ． 2 Q0 ． 4 - - { 卜 网络 1 O M0 ． 3 Q 0 ． 5 卜 网络 1 1 M0 ． 4 Q 0 ．6 卜 网络1 2 M0 ． 5 Q0 ． 7 } - - j 网络 l 3 I 1 ． 6 M 0 ． 0 H卜_ _ 图4 双面单工位液压传动组合机床P L C控制程序 2 输 出设备的处理 原继电器 一 接触器控制系统中的电磁 阀线圈和 接触器线 圈用对应的输出继电器线 圈取代 ，接触 器的触点用对应 的输 出继电器的触 点取代 ，并且 状态不变。 3 中间继 电器的处理 原继电器 一 接触器控制系统中的中间继电器由 P L C的辅助继电器 M 代替。 4 设置中间单元 设计程序时以线圈为单位 ，分别考虑继电器 一 接触器控制电路 中的每个 线圈受到哪些触点和电 路 的控制 ，若多个线 圈都受某一触点串并联 电路 的控制 ，在程序中可设置用该 电路控制的辅助继 电器来简化程序。 采用这种 方法将双面单工位液压传动组合机 床 的继电器 一 接触器控 制电路转换并规范、简化 【 6 6 】 第3 4 卷第6 期2 0 1 2 6 下 后，得到该机床 P L C控制的程序如图 4所示。 4 结束语 采用 P L C对组 合机床进行改造 ，克服了原机 床存在继电器控制系统 的弊病 ，提 高了组合机床 的可靠性 ，同时，由于 P L C的输入输 出部分还有 信号指示 ，为准确判断 电器故障的发生部位提供 了很大的方便 ，提高了生产效率。 参考文献 【 1 1黄净． 电气控 制与可编程序控制器 [ M】 ． 北京 机械 工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． 【 2 】刘小春． P L C控制系统设计与维护[ M】 ． 北京 高等教育 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 3 ]S I MA T I C S 7 2 0 0 可编程序控制器 系统手册[ z 】 ． 2 0 0 3 ． 【 4 1朱梅． 液 压与气动技术【 M】 ． 西安 西安电子科技 大学出 版社， 2 0 0 4 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m