卧式两工位双面钻孔组合机床的PLC自动控制.pdf

2 0 1 0年 7月 中国制造业信息化第 3 9卷第 1 3期 卧式两工位双 面钻孔组合机床 的 P L C 自动控制 罗及 红 湖南商务职业技术学院 电控系， 湖南 长沙4 1 0 2 0 5 摘要 为了提高卧式两工位双面钻孔组合机床 工作效率 ， 减 少设备维修 工作量， 运用三菱 P L C技 术取代原继电器控制 ， 对传统设备进行 了技 术改造。在对机床工作过程及控制要 求调研的基础 上 ， 设计 了P L C的 I ／ 0接线 图和程序梯形图， 并逐步分析说明所设计程序的运行功能 ， 经上机模 拟调试， 运行结果与 实际生产要求一致。 关键词 组合钻床 ； 技术改造 ； P L C ； 步进指令 ； 程序设计 中图分类号 T P 3 1 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 21 6 1 6 2 0 1 0 1 30 0 5 8 一O 3 由于卧式两工位双面钻孔组合机床及其 自动 线是一种高效率、 自动化 的专用设备 ， 技术综合性 很强， 涉及到加工工艺、 刀具、 测量、 控制、 诊断监控 等技术， 因此市场要求我们不断开发新技术、 新工 艺 ， 研制新产品 ， 由过去 的“ 刚性” 机床结构 ， 向“ 柔 性” 化方向发展 ， 满足用户需求 ， 使之真正成为刚柔 兼备的 自动化装备。 P L C是 以计算机技术为核心的通用工业 自动 化装置， 它将传统的继电器控制系统与计算机技 术、 微电子技术结合在一起， 具有高可靠性、 灵活通 用、 易于编程和使用方便 等特点⋯ 1 。运用三菱 P L C技术取代卧式两工位双面钻孔组合机床 的原 继电器控制， 对传统设备进行技术改造， 能够任意 改变其工作循环控制和驱动系统， 并能灵活适应多 品种加工， 提高设备的工作效率， 减少设备的维修 工作量[ 2 I 。 本文在对卧式两工位双面钻孔机床工作过程 及控制要求调研的基础上， 设计了 P L C的 I ／ O接 线图和程序梯形 图， 并分析说明各部分程序的运行 功能。 作台有 I， Ⅱ 2个工位 ， 每个工位在加工 时， 都把 被加工的孔错开分别加工 ， 以减小切削过程 中的切 削力以及由此产生的工件振动等不利因素， 使被加 工孔的精度得以保证。 机床工作台可定位 、 装夹工件， 移动工位是通过 双线圈电磁阀控制的气缸 安装在床身的滑座上 对 工作 台进行推拉直线运动来完成。工件夹紧与放松 装置、 工作台定位 的插拔机构及工作台锁紧装置都 是由双线圈电磁阀控制的气缸驱动。这些气缸的每 一 个动作均由位置开关提供相应的到位信息， 以确 保动作的稳定与可靠， 从而保证了机床加工精度。 机床的左 、 右两个动力滑台， 均采取一次工进的动作 方式 ， 由快进电动机和工进电动机分别拖动滑台实 现快速移动 快进或快退 和工件进给， 滑台上钻削 头主轴则由主轴电动机拖动旋转 3。 1 机床简介 卧式两工位双面钻孔组合机床工作示意图如 图 1 所示 ， 用于对工件左、 右两端 面多孔的钻削加 工。它主要由 1 个移动工作台、 2个机械动力滑 台 和床身组成。机床工作台主要 由一个可移动工位 的组合夹具滑台体组成， 在工作台的左、 右两外侧 各 有一个可左右移动 的动力头机 械滑 台。 机床工 图1 卧式两工位双面钻孔组合机床工作示意图 收稿 日期 2 0 1 o一0 41 5 作者简介 罗及红 1 9 7 o 一 ， 男 ， 湖南 常德人 ， 湖南商务职业技术学院讲师 ， 硕士 ， 主要研究方 向为 电子信息与电气控 制。 智能控制技术 罗及红卧式两工位双面钻孔组合机床的 P L C自动控制 2 工作过程及控制要求 当机床处于 I工位时 ， 操作人员将工件置于工 作台上定位后 ， 按下启动按钮一工件夹紧一工作台 插销定位和锁紧一左 、 右滑台快进一工进一快退一 工作台拔定位销和松开一工作台和工件前移至 Ⅱ 工位一工作台插销定位和锁紧一左 、 右滑台快进一 工进一快退一工作 台拔定位销和松开一退回至 I 工位一松开工件 J 。 3 I ／ O分配及接线 图 卧式两工位双面钻孔组合机床的 I ／ O分配及 其接线如图 2所示。 起 动 停 止 I 工 位 盯f 位 镑 原 幢 璃 舞 位 夹 具 麦 誊 封 幢 麦 具 l 触 工 件 麦 景判 幢 瑚 谐 l 左 慷 台 曛 位 左 靖 台 转工 遥 ￡ 自 鞲 忮 e i ltlI 右 惜 台 特 工 进 右 擂 台 转 恢 逛 F 辟 4 8 M R s 鼬 T 0 r 、 砸 墅 ≯ l T 1 一 一哩 哩 塑 X 2 Y 2 面 一 I 3 Y 3 船 X { Y 4 n I - I I l l s 墅 I S Y 5 、 蛎 型 I 6 Y 6 n LI u f -- I 7 Y 7 弛 堂 I 10 Y 1 0 啦 墅 1 1 1 Y l l nT 占 3 塑 1 1 2 n 2 塑 I 1 3 Y 1 3 Y 王 H m U 5 9 1 ， X l 5 T 1 5 n I ． I l i b l『 7 盟 ． i l 7 n 7 瑚 C 0 1 C 0 1 0 0 115 堕 如2 o 4 一＼ ／ 图 2 卧式两工位双 面钻孔组合机床 的 I ／ 0分配及其接线 图 4 状态转移图 卧式两工位双面钻孔组合机床 的状态转移 图 如图 3所示 。 5 P L C程序梯形图 卧式两工位双面钻孔组合机床的 P L C程序梯 形 图如图 4所示。 6 程序功能分析【 5 ] a ． 初始状态 机床处于初始状态时， 工作台在 I工位 、 夹具松开 、 定位销和 2个动力滑 台均处在 原位 ， M8 0 0 2接通 ， 状态继电器 S 0置位 。 b ． 工件夹紧 当工件夹紧后， 按下启动按钮 S B O ， X 0接通 ， 状态从 S 0转换到 2 0 ， Y1 6接通， 夹 紧工件。 C ． 工作台定位及夹紧 当工件夹紧后 ， 位置开 I 坫 埔 t m量 舅 t l i 繁 f 1 庄 i I 自 使 蕾 I 5 古 f I 饿幔 m盏 t t 15 女 t nl r 作 台 臣 j r n T硼蕾 图 3 卧式两工位双 面钻孔组合机床 的状 态转移 图 田 嚣 ． 一 忡 卿 一 曼} ． U 一’ 砷 呷 ” I 而 q| ． 一 ’ 一 点， ． ，‘ 唧 _ 唧 卿 一 ● _- -_ ， ‘ 一 聊 聊 卿 哪 一 _ 一 _ 衄 一 ． 图 4卧式 两工位双 面钻孔组合机床 的 P L C程序梯形图 关 S Q6被压下 ， XI O接通 ， 状态从 2 0转换到 2 1 ， H2和 Y 1 4均接通并保持， 机床执行工作台的插 连t鼍 鼍鼍 l- 缸-■-蠹雠 主主时 胥 主主语 ￡ 置皇奇左吉 苦 脚 n “ “ ” 鲰 缸 轴 缸 船 辑 断 栅 榔 椭 揣 晰 雠 艄 躺 删 2 0 1 0 年 7 月 中国制造业信息化第 3 9 卷第 1 3 期 销定位和夹具夹紧动作。 d ． 动力头滑 台快进 当工作 台定位并夹紧后 ， 位置开关 s Q3和 S Q4被压下 ， X 5和 X 6均接通 ， 状态从 2 1 转换到 2 2 ， Y1和 Y5 接通 ， 左 、 右滑台 快进。 e ． 动力头滑台工进 当左 、 右滑台分别压下行 程开关 S Q9和 s Q1 2后 ， X1 3和 X1 6均接通 ， 状态 从 S 2 2转换到 S 2 3 ， Y 0和 Y 4接通， 左 、 右动力头的 主轴启动 ， 同时定时器 T O开始计时， 经 2 s 延时后 ， TO 动合触头闭合 ， Y 2和 Y 6均接通 ， 2个滑台均由 快进转换为工进， 机床执行 I 工位的钻削加工。 f ． 动力头快退 当左、 右滑台工进完成后， 位置 开关 s O1 0和 s o1 3被压下 ， X 1 4和 X1 7接通 ， 状 态从 S 2 3转换 到 2 4 ， Y 0和 Y 4继续接通 ， Y 3和 Y 7接通 ， 左、 右滑台转为快退。 g ． 工作台拔销及松开 当左 、 右滑 台均退到原 位后 ， 位置开关 S O 8和 S Ol l 被压下 ， X1 2和 X 1 5 接通 ， 状态从 2 4转换到 S 2 5 ， Y1 3和 Y1 5均接通 ， 机床执行工作台拔定位销和松开夹具。 h ． 工作台移到 Ⅱ工位 当定位销和夹具 回到原 位后 ， 位置开关 S O 2和 S O5被压下 ， X 4和 X 7接 通。由于工作台正处于 I 工位， 位置开关 s o 0 接 通， s O1 断开， X 2接通， X 3 断开， 故状态从 2 5 转 换到 2 6 ， 接通 Y 1 0 ， 工作台移到Ⅱ工位。 i ． 工作 台定位及 夹紧 当工作 台移到 Ⅱ工位 时 ， 位置开关 s O1被压下 ， 3接通， 状态从 2 6转 换到 S 2 7 ， Y 1 2 和 Y 1 4 均接通并保持， 机床执行工 作台插销定位和夹具夹紧动作 。 j ～m． 工作过程 与上述 的 d ～g完 全相 同， 依 次为动力头快进 S 2 2 、 工进 S 2 3 、 快退 S 2 4 、 工 作 台拔销和松开 S 2 5 ， 此 时机床完成 了 Ⅱ工位的 钻销加工， 工作台也做好了移位准备。 n ． 工作台回 I工位 当状态转换为 2 5时， 位 置开关 s I 和 S O5被压下， X 4和 X 7接通。由于 工作台正处于 Ⅱ工位 ， 位置开关 s 01接通 ， s o 0断 开 ， X 3接通 ， X 2断开， 故状态从 2 5转换到 2 7 ， 接通 Y l l ， 工作台移到I 工位。 O ． 工件松开 当工作 台回到 I工位后 ， 位置开 关 s o0接通 ， 2接通， 故状态从 S 2 7转换到 S 2 8 ， Y1 7 接通 ， 工件松开。 P ． 回到初始状态 当工件松开后， 位置开关 S 接通 ， X l l 接通 ， 故状态从 2 8转换到 S 0的初始状 态。当卸下工件并装上待加工的工件后， 按下启动 按钮 S ， 则重新按上述过程进行新一轮的加工。 7 结束语 本文从卧式两工位双面钻孔组合机床 自动控 制的实际需要 出发 ， 利用 P L C对其 电气控制系统 进行了改造， 并给出了其 P L C控制系统的硬件设 计和梯形图程序， 能够任意改变其工作循环控制和 驱动系统， 并能灵活适应多品种加工， 提高设备的 工作效率 ， 减少设备的维修工作量 。该组合钻床不 足之处是应该添加一个紧急停车电路 ， 以确保人员 及设备的安全 ， 并可增加手动操作程序 ， 从而使机 床的每一个动作都可以用手动单独控制L4 J 。 参考文献 [ 1 ] 孙振 强 ， 王 晖， 孙 玉 峰． 可 编程 控 制器 原 理 及应 用 教 程 [ M] ． 北京 清华大学出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 2 ] 陈旭武， 刘东江． P L C在组合机床控制中的应用与程序编制 [ J ] ． 机械制造与 自动化 ， 2 0 0 6 4 4 24 4 ． [ 3 ] 胡学林． 可编程控制器教程 实训篇 [ M] ． 北京 电子工业出 版社 ， 2 0 0 4 1 3 01 3 1 ． [ 4 ] 姜平． 维修 电工技 师培 训教材 [ M] ． 北 京 机 械工业 出版 社 。 2 0 0 4 2 3 72 3 9 ． PLC Co nt r o l o f Ho r i z o nt a l Co mb i n a t i o n o f t he 2 p o s i t i o n Do u bl e s i d e d Dr i l l i n g Ma c h i n e L UO J i h o n g Hu n a n V oca t i o n a l C o l l e g e o f Co mme r c e ， Hu n a n C h a n g s h a ， 4 1 0 2 0 5 ， C h i n a Ab s t r a c t To i mp r o v e t h e h o riz o n t a l d r i l l i n g o f 2 s t a t i o n ma c h i n e t o o l p o r t f o l i o e f f i c i e n c y a n d r e d u c e e q u i p me n t ma i n t e n an c e wo r k l o a d ，i t u s e s Mi t s u b i s h i P LC t e c h n o l o g y t o r e p l a c e t h e o r i g i n a l r e l a y c o n t r o l o f t r a d i t i o n a l e q u i p me n t f o r t e c h n o l o g i c a l t r a n s f o r ma t i o n，a n a l y z e s t h e wo r k p r o c e s s i n t h e ma c h i n e t ool a n d con t r o l r e q u i r e me n t s ，d e s i g n s P LCI／O wi r i n g d i a g r a ms an d l a d d e r p r o g r a m．I t d e s c ri b e s t h e d e s i g n p r o c e s s an d ana l y s i s o f t h e f u n c t i o n s o p e r a t i o n a b o u t t h e ma c h i n e s i mu l a t i o n d e b u g g i ng ，s h o ws t h e r esu l t s con s i s t e n t wi t h t h e a c t u a l p r o d u c t i o n r e q u i r e me n t s ． Ke y w o r d s Co mb i n a t i o n Dr i l l i ng ；Tr a n s f o r ma t i o n；P LC；S t e p I nst r u c t i o n s ；P r o g r a mmi ng ；Ru n Fu n c t i o n