基于PLC和触摸屏的高精度内圆磨床控制系统改造设计.pdf

务l 勺 似 基于P L C 和触摸屏的高精度内圆磨床控制系统改造设计 Cont r ol s ys t em des i gn of gr i n der ba sed on PL C and t ouch s cr een 王俊英 ，谭红川 V V ANG J u n y i n g ． T AN Ho n g c h u a n 四川工程职业技术学院，德阳 6 1 8 0 0 0 摘要 使用松下F P O一03 2 可编程控制器 PL C 对MG2 1 2 0 内圆磨床的电气控制系统进行技术改 造，采用威伦MT 5 0 6 L 触摸屏作为操作面板 ，介绍了磨床的控制电路、P L C S I ／ O 接线、触摸 屏界面设计以及P L O 的梯形图程序。完成技术改造后的内圆磨床在生产中工作稳定 ， 操作更 加简便，效率和产品质量都大大提高。 关键词 P L C；内圆磨床；电气系统；触摸屏 中图分类号 T G5 9 6 文献标识码 B 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 2 0 8 下 一0 1 3 1 一O 3 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 0 0 9 0 1 3 4 ． 2 0 1 2 ． 8 下 ． 3 9 0 引言 MG 2 1 2 0高 精度 内圆磨床是精磨轴 承圈 内孔 的重 要设 备 ，原继 电器 一 按 钮式 电气 控制 系统 ，线 路复杂，巳严重老化 ，经常出现死机、反应迟缓 ， 且故障频繁，维修麻烦。严重影 响到生产效 率和 产品质量，不能满足 目前市场对轴承高精 度的大 需求。MG2 1 2 0原基础机械结构件具有精度高的特 点 ，为避免浪费，节约成本决定对其进行改造。 可编程控制器 P L C 具有通用性强、使用方 便、可靠性 高、编程简单等优点 ，是机床设 备的 重要装备 ；而触摸屏以易于使 用、坚固耐用 、反 应速度快、节 省空间的特点 ，可取代繁多的机 械 式按钮面板 。利用 P L C和触摸屏对 MG2 1 2 0磨床 控制 系统进行技术 改造 ，是节约成本 、提 高机床 可靠性的一种有效途径。 1 MG2 1 2 0 磨床的控制要求 MG2 l 2 0磨床用于精密磨削轴承圈内孔 ，工件 主轴 由三相 电机带动 ，而砂轮 主轴 为电主轴 ，采 用变频器调节速度 ；工件主轴 T作 台由液压缸拖 动作 孔长度方 向的进给运动，孔直径方 向上 由步 进 电机拖动 ，能够以很小 的进给量和很高的精度 进行 磨削加工 ；砂轮电主轴工作 台由电机通过 凸 轮 机 构拖动 ，作 孔长 度反 向 的往 复运动 。 该磨床的控制功能包括以下七个方面 1 工件径向进给运动控制； 2 砂轮轴 向往复 运动控制 ； 3 工件轴动静压轴承压力控制 ； 4 工 件加 紧时序控制 ； 5 砂轮修整量控制 ； 6 工件冷 却时序控制 ； 7 砂轮轴冷却压力和润滑压力控制。 根据 MG 2 1 2 0磨床的控制要求，主电路中 M1 为砂轮 电主轴 电机 ，接变频器实现变速与制动控 制 ； M2为拖动 电主轴工 作台作往复运动 的电机 ， 由继电器 K M6启停 ； M3为工件主轴 电机，通过 KM2实现正转； M5为液压站油泵电机 ，液压缸负 责拖动工件主轴工作台作孔长度反向的进给 ； M4 、 M6分别为切削液泵 电机和电主轴冷却风扇电机 ； QF为 闭合 电源切断 开关 ，熔 断器为 电源短路保 护。另有变压器输 出 2 2 0 V和 2 4 V电源接 P L C与 照 明灯 。 M7为 步 进 电 机 ，采 用 两 相 混 合 式 步 进 电机 BS 8 6 H B1 l 8 _ 一 0 6 ，由驱动器 D MD 4 0 3控制 ，拖动 工件主轴工作 台作直径尺寸方 向的进给移动 ，其 接线 如 图 1 所 示 。 图1 机床步 进电机及驱动器接线图 收稿 日期2 0 1 2 - 0 4 - 2 3 作者简介王俊英 1 9 7 3 一，女，阳川广安人，讲师，工学硕士 ，主要从事机械设计、机床电气、汽车检测与维修方 面的教学与科研 工作 。 第3 4 卷第8 期2 0 1 2 8 下 [ 1 3 1 】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m I 匐 似 子程序开始 开启纵滑板前进阀、 启动主轴 、冷却 、往复电机 P L C按预设值 快进 到工件加工位置 P L C 按预定 位置 、速度完成加工 至 兰 型 塞 、 ， 一 Y 砂轮快退出加工位置 I Y 停纵滑板前进阀 、往复 刹车 、听主轴 、冷却电机、油泵电机 I 圭 堡 壁 图4 磨削循环P L C 程序 流程 图 2 手动工作方式时 ，通过相应的按键控制工 件工作 台在直径和长度两个方 向的点动 ，电主轴 的往复运动和机床回到机械原点。 3 当进行同一批工件的批量加工时 ，可先用 手动方式对 刀，调整好 工件相对砂轮在孔直径方 向的位置，再在 自动工作方式下，按照工 件快进 工件工进 电主轴往复 工件工 退 工件快退的流程进行 自动加工。 4 当砂轮修磨 后，既可 以重 新在手 动方式 下对 刀，也可在 补正方式下 输入 补正参 数 ，从 而在加工 中 自动进 行尺寸 补偿 。 5 结论 除了为该公司节约成本 3 0余万元外 ， 采用 P L C 触摸屏的控制系统 ，利用 P L C 的内部辅助继 电器代替传统 的机械按键 ， 使电气线路大大简化 ，系统可靠性得到了 提高 ，产品精度和质量得到保证 。人机操 作界面友好 ，在生产中，工人操作简单便 利 ，工作效率 比过去也有所提高。 参考文献 【 1 】王 兆明． 电气控制与P L C技术[ M】 ． 北京 清华 大 学 出版 社 ， 2 0 0 5 ． 【 2 】刘文 芳． 基于P L C 及 触摸 屏技术的C I P 清洗控 制系统 的设 计【 J 】 ． 制造 业自动化 ， 2 0 1 1 3 1 4 3 1 4 4 ， 2 1 2 ． 【 3 ]张航 ． P L C与触摸 屏在磨 刀机数 控 系统 中的应用【 J 】 ． 组 合机床与自动化加工技术， 2 0 1 0 1 1 6 8 7 0 ． 【 4 】颜雪娟 ， 李 晓雪． P L C和触摸 屏控制 系统 应用于气 液压 实验[ J ] ． 机械设计 与制造 ， 2 0 0 6 9 7 - 8 ． 岛‘ 蠢‘ 赢‘ ． {霸‘ 戋‘ 鼎‘ 是‘鲁 盎‘ 意‘ {是‘ 盎 {禹‘ ．j ． 出‘ 岛 {翕‘ ． 毒 瘟 ． 盎‘毫 虚‘ {是‘ 翕I ． j ， {蠢‘ 【 上接第 1 1 9 页 】 表1 测试结果 P WM 平均 流量 组 别 实验结果 波占空比 L ／ Mi n 土 豆泥1 7 5 ％ 3 ．7 5 残留少许 土 豆泥2 8 0 ％ 4 冲洗干净 土 豆泥3 8 5 ％ 4 - 2 5 冲洗干净 豆瓣酱 1 7 5 ％ 3 ．7 5 冲洗干净 豆瓣酱2 8 0 ％ 4 冲洗干净 豆 瓣酱3 8 5 ％ 4 - 2 5 冲洗干净 芝麻糊 1 7 5 ％ 3 ．7 5 残留较多 芝麻糊2 8 O ％ 4 残留少许 芝麻糊3 8 5 ％ 4 ． 2 5 冲洗干净 表 1的测试数据 表明，只用 了水泵额 定功 率 的 8 5 ％就能把模拟物冲洗干净，说明样机 的大小 便 冲洗效果 良好，同时测试 了样机 的其 他性能 ， 均达到 了预期的要求，从而验证 了本控制系统 的 可靠性和可行性。 参考文献 [ 1 】王 少卿， 霍迎 辉． A T me g a 1 2 8在开发应用 中应 注意的问 题 [ J ] _ 微 型机 与应用 ， 2 0 0 4 ， 2 1 5 1 6 ． [ 2 】朱高中． 基于单片机的红外遥控解码电路的设计【 J 】 ． 计 算技术 与自动化 ， 2 0 1 1 ， 3 0 2 6 8 ． 7 1 ． [ 3 】雷建龙， 李小 兵． 基于L M5 6 7 的实 用型 液位 计的设计[ J 】 ． 自动化仪表 ， 2 0 0 7 ， 2 8 1 0 4 ． 5 ． [ 4 ]陈生翰 ， 刘其 洪， 丁柱． 单总线数字温度传感器DS 1 8 B 2 0 自动识别的设计与实现[ J 】 ． 仪表技术与传感器， 2 0 1 0 ， 5 1 6 1 8 ． 【 5 】迟君平 ， 王斌 ， 李业友 ． 模块化编 程方法在P L C 程序 开发 中的应用【 J 】 ． 微计算机信息， 2 0 0 5 ， 2 1 6 2 6 2 7 ． 第3 4 卷第8 期2 0 1 2 8 下 [ 1 3 3 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m