基于plc的金属液压带锯机继-接控制系统的研究

基于plc的金属液压带锯机继-接控制系统的研究

0继-接控制系统金属带锯机是一种研磨各种钢的锯切机。现在，它也被用于连续焊接控制的电液循环系统。加工过程中的夹具、锯架、进料等的运动,均通过继-接控制系统控制电磁换向动作,从而切换进出油路达到控制夹具、锯架、进料等运动的目的。该继-接控制的电液控制系统的控制柜接线复杂,维护、操作不便,生产效率低,故障率极高。为解决型钢锯切过程中的锯架自动进给、工件的自动定位夹紧等问题,减少辅助加工工时,提高生产效率及自动化程度,确保切削过程稳定可靠,现对金属液压带锯机系统采用PLC进行控制,实现生产过程的自动控制。1主动轮5旋转金属液压带锯机主要结构如图1所示。带状锯条4安装在锯架的主动轮6和从动轮3之间,由电动机经减速机构后驱动主动轮6旋转,带动锯条旋转。锯架5在锯架升降油缸8的作用下,可沿垂直于工作台的两个立柱上下移动,同时锯条随锯架一起移动。工作时,工件10通过送料机构自动送料,并由水平夹紧装置11和竖直夹紧装置9对工件10进行夹紧,固定于工作台1上。2送料及提升单元结构图2为液压控制系统结构图。主要液压单元有:三位四通电磁换向阀8和油缸14构成垂直夹紧单元,二位二通电磁换向阀5和料道辊移动缸6构成送料单元,三位四通电磁换向阀10和液压马达13构成水平夹紧单元,三位四通电磁换向阀9、二位二通电磁换向阀15、单向节流阀12及液压控制阀11构成锯架升降单元组成。因锯架升降油缸要承受一部分锯架的重力,主液压泵3为压力补偿变量柱塞泵,垂直夹紧单元通过加压阀7和主液压油路相连。3工作流和规章制度3.1液压系统低通插装阀组成反喷系统液压系统金属液压带锯机工作流程如图3所示。系统通电,按下启动按钮后,液压泵开始向液压系统供液压油,通过PLC控制电磁铁、电磁换向阀和位置开关等,由液压系统驱动相应装置完成锯切加工。3.2压紧驱动压紧夹钳、覆装电液压缸、压压缸1)锯架复位:设备启动时,按下泵启动按钮启动泵的同时,锯架快退回原位,此时电磁铁3YA通电,压力补偿变量柱塞泵3输出的液压油经电磁阀9右位、液压控制阀11、单向节流阀12进入锯架移动缸16的无杆腔,有杆腔的油液直接回到油箱,此时液缸活塞向上运动,带动锯架快退复位。2)进料:当锯架复位后,位置开关SQ1接通,使电磁铁3YA断电,6YA通电。3YA断电使阀9工作于中位,由于液压控制阀11的作用,锯架停止;6YA通电使电磁阀5左位工作,液压油进入料道辊移动缸6的无杆腔,使料道辊升起进料。3)水平夹紧:送料到指定位置时,位置开关SQ6接通,使电磁铁4YA通电,电磁阀10左位工作,高压油进入压紧驱动马达13,马达正转驱动压紧夹钳移动,使工件在水平方向上定位夹紧。4)竖直夹紧:当水平夹紧到位时,位置开关SQ4接通,使电磁铁4YA断电、6YA断电、7YA通电。液压缸6在弹簧作用下复位,料道辊落下;电磁阀8左位工作,高压油经减压阀7,电磁阀8左位进入竖直压料缸14上腔,活塞杆向下运动竖直压紧工件。当竖直夹紧到位时,位置开关SQ8接通,使电磁铁7YA断电,电磁阀8中位工作,完成工件夹紧。5)锯架快进:工件完成定位夹紧后,位置开关SQ8接通,使电磁铁lYA、2YA通电。高压油经电磁阀9左位进入锯架移动缸16有杆腔,无杆腔的油经电磁阀15上位、液压控制阀11,电磁阀9左位回到油箱。6)锯架工进:当快进到限定位置时,位置开关SQ2接通,使电磁铁lYA断电。进油路:电磁阀9左位进入锯架移动缸16有杆腔;回油路:锯架移动缸16无杆腔的油经单向节流阀12、液控单向阀11、电磁阀9左位回到油箱。7)锯架快退及垂直松开:当工进到限定位置时,位置开关SQ3接通,使电磁铁2YA断电、3YA通电,在控制锯架快退的同时,使垂直压料松开。锯架快退油路同锯架复位;垂直松开:高压油经减压阀7、电磁阀8右位进入竖直压料缸14下腔,活塞杆向上移动垂竖直方向松开工件。8)水平松开:当垂直松开到位时,位置开关SQ7接通,使电磁铁8YA断电、5YA通电。高压油进入压紧驱动马达13,马达反转驱动压紧夹钳后退,实现水平方向松开工件。9)卸料:当夹钳后退松开到位时,位置开关SQ5接通,使电磁铁5YA断电、6YA通电。料道辊升起,卸料,卸料完毕后,电磁铁6YA断电,缸13在弹簧作用下复位,料道辊落回原位。完成一次锯切过程。4选集生产线设计4.1分配部件电口设计,选择合适的控制器控制系统采用的按钮、选择开关和位置开关直接与PLC的输入端子连接,接触器线圈、电磁铁及信号灯与输出端子相连接,系统共需输入点20个,输出点13个,同时考虑到系统维护、功能扩展、系统改造和PLC性价比等诸多因素,决定选用三菱公司FX系列FX2N-48MR-001可编程控制器作为主控部件,其共有24个输入点和24个输出点,满足控制要求。4.2系统输入/输出分配PLC控制系统有手动和自动两种工作方式。调试时可采用手动工作方式,正常生产时选用自动控制方式。系统输入/输出分配表如表1所示。PLC控制系统外部接线图如图4所示。4.3系统正常运行程序控制系统状态转移图如图5所示。由该系统状态转移图可编写出相应的顺控指令程序。PLC控制系统程序及说明:PLC控制程序主要包括系统初始化、锯架复位、手动/自动运行程序三大部分:1)系统初始化程序:系统初始化程序指示系统通电;2)锯架复位程序主要是泵的启动、锯架复位程序,为系统的正常工作做准备;3)手动/自动运行程序:手动/自动的选择由手动选择开关SA来实现,操作时先行手动调试,随后的加工过程可自动完成,HL2自动运行指示,HL3手动运行指示。手动运行时操作控制面板上的对应按钮可实现各工步,自动运行时系统按工步自动完成各动作,其中卸料时间和料道辊移动缸6复位时间,可以根据实际情况设定T0,T1的值。5自动控制性金属液压带锯机电气控制线路改造为以PLC作为主控部件,采用液压系统与PLC系统相结合,为机床工作的可靠