基于PLC控制的全自动双面钻扩孔专用机床设计

1、http : ZZHDchinajournalnetcnE-mail :ZZHDchainajournalnetcn 机械制造与自动化 作者简介 :江德松 (1978 , 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 。基于 PLC 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 241000摘要 :介绍了 PLC 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 PLC , 分配 PLC 输入 /输出端口 , 并绘制出 PLC 硬件接

2、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 :PLC ; 钻扩孔专用机床 ; 顺序功能图中图分类号 :TG52文献标志码 :B 文章编号 :1671-5276(2010 04-0060-03Design of Automatic Double-sided Drilling Reaming Special Machine Based on PLC ControlJIANG De-song(Anhui Technical College of Mechanical and Electrical Engineering , Wuhu 241000, China Abstract :

3、This article describes the applications of the PLC in the automatic two-sided drilling reaming special machine control sys-temAccording to the control characteristics of automatic two-sided machine tools , it determines the system control program , selects the PLC , allocates PLC input /output ports

4、 , and maps the wiring diagram of PLC hardwareFinally Sequential Function Chart pro-gramming language is used for system programmingKey words :PLC ; double-sided drilling reaming machines ; SFC0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 PLC 控制能克服上述缺点 , 有

5、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 PLC 对其液压系统进行控制 , 是一理想的方式 。 本文基于 S7 200PLC , 介绍在全自动双面钻扩孔专用机床中通过 PLC 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11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 左右

6、动力头同时快进并启动主轴 至 SQ2, SQ5动 作 工进 至 SQ3, SQ4动作 , 死挡铁停留 分别快退 SQ1, SQ6为 ON , 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 PLC 的输入设备 , 通过 PLC 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 ,

7、满足液压系统对压力 、 速度和换向的要求 。 12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·06·并满足液位要求时系统启动 ; 液压泵电动机 M1由起动按 钮 SB1和停止按钮 SB2控制 KM1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 。 SA1为机床手动和自动工作方式的转换开关 。 在手动

8、工作方式下 , 由按钮 SB3, SB4实现左液压滑台前 进或后退的调整 , 由按钮 SB5, SB6实现右液压滑台前进 或后退的调整 。c 冷却泵电动机 M4由 KM4控制得电或失电 , SA2实现冷却泵电动机 M4起动和停止 。d 左 、 右钻削动力头的电动机 M2, M3分别由 KM2, KM3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 SA3实现 。 在手动工作方式下 , 由按钮 SB7, SB8实现左动力头电动机 M2起动和停止 ; 由 SB9, SB10实现右动力头电动机 M3起动和停止

9、。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 SQ3与 SQ4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 SQ1与 SQ6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 YV1与 YV2实现 。 行程开关 SQ7实现 夹紧到位 , 行程开关 SQ8实现放松到位 ; 由按 钮 SB11, SB12实现手动夹紧和放松工件操作 。2控制系统硬件设计PLC 是整 个 控 制 系 统 的 核 心 , 采 用 西 门 子 公 司 的 S7 200系列的主控模块 CPU226和数字量输入扩展

10、模块 EM221, 8点 DC 输入 (8 24V /DC 。 CPU226集成 24输 入 /16输出共 40个数字量 I /O点 。 可连接 7个扩展模块 , 最大扩展至 248个数字量 I /O点或 35路模拟量 I /O点 。 26K 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 。21PLC 输入 /输出地址分配 (表 1表 1输入 /输出地址分配表输入信号 输入信号输入元件名称 符号 地址 输入元件名称 符号 地址 手动起动按钮 SA 11I00左滑台原

11、位行程开关 SQ1I16自动起动按钮 SA 12I01左滑台快进到位行程开关 SQ2I17电动机 M1起动按钮 SB1I02左滑台工进到位行程开关 SQ3I20电动机 M1停止按钮 SB2I03右滑台快进到位行程开关 SQ4I21左滑台前进按钮 SB3I04右滑台工进到位行程开关 SQ5I22左滑台后退按钮 SB4I05右滑台原位到位行程开关 SQ6I23右滑台前进按钮 SB5I06夹具夹紧到位行程开关 SQ7I24右滑台后退按钮 SB6I07夹具放松到位行程开关 SQ8I25电动机 M2起动按钮 SB7I10左右动力头同时工作开关 SA31I26电动机 M2停止按钮 SB8I11左动力头工作

12、开关 SA32I27电动机 M3起动按钮 SB9I12右动力头工作开关 SA33I30电动机 M3停止按钮 SB10I13起动按钮 SB12I31冷却泵开关 SA2I14停止按钮 SB13I32夹具夹紧按钮 SB11I15输出信号 输出信号输出元件名称 符号 地址 输出元件名称 符号 地址 液压泵接触器 KM1Q00左滑台快退电磁阀 YV3Q06左动力头接触器 KM2Q01右滑台快进电磁阀 YV4Q07右动力头接触器 KM3Q02右滑台工进电磁阀 YV5Q10冷却泵接触器 KM4Q03右滑台快退电磁阀 YV6Q11左滑台快进电磁阀 YV1Q04夹具夹紧电磁阀 YV7Q12左滑台工进电磁阀 YV

13、2Q0522PLC 硬件接线图 (图 33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 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 SA1实现 , 分别对应输人端口 I00和 I01, I00和 I01同时 只有一个接通 , 不能同时为 ON (图 5 。 手动程序由于受 篇幅限制 , 不再赘述 。·16·Mac hine Building A utomation , A ug 2010, 39(4 :60 62http :

14、 ZZHDchinajournalnetcn E-mail :ZZHDchainajournalnetcn 机械制造与自动化 图 3PLC 硬件接线图图 4顺序功能图4总结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 PLC 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 , 同图 5梯形图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 PLC 控制设计 J 机床电器 ,2008(2