正航電子CN-200系列PLC在組合機床運動控制系統(tǒng)中的應用

導讀: 由于PLC具有很高的可靠性和極大的應用靈活性，用它來替代傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)巳成為必然。大量采用傳統(tǒng)繼電一接觸控制系統(tǒng)的設備通過改造更新，成為PLC控制的自動化系統(tǒng)，而且具有改造成本低、周期短和可靠性高等特點。本文介紹雙面單工位液壓傳動組合機床PLC控制系統(tǒng)的設計與應用。 

一 引言      可編程控制器(PLC)是以微處理機為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，其具有邏輯控制、計時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)與通信等強大功能，同時，由于PLC具有很高的可靠性和極大的應用靈活性，用它來替代傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)巳成為必然。大量采用傳統(tǒng)繼電一接觸控制系統(tǒng)的設備通過改造更新，成為PLC控制的自動化系統(tǒng)，而且具有改造成本低、周期短和可靠性高等特點。正航電子CN-200系列PLC因結構緊湊，編程簡單方便，指令豐富，功能全面而得到廣大工程技術人員的喜愛，廣泛的應用于個中小型的自動控制系統(tǒng)中。本文介紹雙面單工位液壓傳動組合機床PLC控制系統(tǒng)的設計與應用。

二 組合機床的運動及控制要求      組合機床指可同時進行多種或多處加工的機床，組合機床的加工動作常常是按預定的步驟安排的，類似于簡單的程序控制，這也正是PLC最擅長的。     雙面單工位液壓傳動組合機床采用三臺電動機進行拖動，m1、m2為左右動力頭電動機，m3為冷卻泵電動機，其對應的控制交流接觸器分別為km1、km2、km3。sa1為左動力頭單獨調(diào)整開關，sa2為右動力頭單獨調(diào)整開關，通過它們可實現(xiàn)左、右動力頭的單獨調(diào)整。sa3為冷卻泵電動機工作選擇開關。該機床的左、右動力頭的工作循環(huán)如圖1 所示，電磁鐵動作順序表見表1。

            圖1  動力頭的工作循環(huán)圖    　 由圖1和表1可知，組合機床為自動循環(huán)狀態(tài)時，按下啟動按鈕后，左、右動力頭電動機m1、m2同時旋轉(zhuǎn)，按下“快進”按鈕，電磁閥yv1、yv3通電，左、右動力頭快速進給并離開原位，行程開關sq1、sq2、sq5、sq6先復位，行程sq3、sq4后復位。當sq3、sq4復位后，在動力頭進給過程中，靠各自行程閥自動變快進為工進，同時壓下行程開關sq，冷卻泵電動機m3工作，供給冷卻液。當左動力頭加工完畢，將壓下sq7并頂在死擋鐵上，其油路油壓升高使kp1動作，當右動力頭加工完畢，將壓下sq8并使kp2動作，yv2、yv4將通電，同時yv1、yv3也將失電，左、右動力頭將快退。當左動力頭使sq復位后，冷卻泵電動機將停轉(zhuǎn)。左右動力頭快退至原位時，先壓下sq3、sq4，再壓下sq1、sq2、sq5、sq6，使動力頭電動機m1、m2斷電，同時yv2、yv4斷電，動力頭停止，機床循環(huán)結束。加工過程中，可隨時使左、右動力頭快退至原位停止。     

三 系統(tǒng)設計實現(xiàn)

 （1） PLC自動控制系統(tǒng)的硬件設計

      　雙面單工位液壓傳動組合機床的控制系統(tǒng)首先應滿足上述工作循環(huán)的基本要求，再根據(jù)工作循環(huán)及控制需要的行程開關數(shù)目，加之按鈕、壓力繼電器、熱繼電器觸點所需的工作點數(shù)來選擇可編程控制器，    　  該PLC有21個輸入信號（4個按鈕、9個行程開關、3個熱繼電器動斷觸點、2個壓力繼電器觸點、3個轉(zhuǎn)換開關），則需占用21個輸入點。在實際應用中，為節(jié)省PLC的點數(shù)，可適當改變輸人信號接線，如將sq8與kp2串聯(lián)后作為PLC的一個輸入信號，就能減少一個輸入點。這時PLC的輸入點數(shù)由21點減少至13點，這樣可以降低設備的成本，然而由于有些接點采用了串、并聯(lián)的形式輸入，可能降低輸入器件的可靠性和整個控制系統(tǒng)的可靠性。     　可編程控制器輸出控制對象主要是控制電路中的執(zhí)行器件，如接觸器、電磁閥等。雙面單工位液壓傳動組合機床中的執(zhí)行器件有交流接觸器km1、km2、km3，電磁閥yv1、yv2、yv3、yv4，需占用7個輸出點。依據(jù)它們的工作電壓，可設計出PLC的輸出口接線圖，由于接觸器與電磁閥線圈所加電壓的種類與高低不一樣，故必須占用PLC的兩組輸出通道，并選擇繼電器輸出型的PLC。通過對機床PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出電路的綜合分析，選用正航的CN-CPU224-AR可編程控制器實施該機床的控制，可基本滿足上述整體要求。

 （2）PLC控制系統(tǒng)的軟件設計特點        　 PLC控制程序采用梯型圖編程完成，根據(jù)控制要求，設計出雙面單工位液壓傳動組合機床循環(huán)工作的PLC控制梯形圖。梯形圖中當組合機床處于自動循環(huán)位置時，I1.3、I1.4為接通狀態(tài)，按下啟動按鈕sb2，Q0.0、Q0.1接通，km1、km2線圈通電并自鎖，左、右動力頭電動機啟動旋轉(zhuǎn)。按下按鈕sb3，Q0.4、Q0.6接通，yv1、yv3通電，左、右動力頭快速進給并離開原位。在動力頭進給過程中，靠各自行程閥自動變快進為工進，同時壓下sq，Q0.2接通，km3線圈通電，冷卻泵電動機m3啟動。左動力頭加工完畢時壓下sq7并頂在死擋鐵上，油壓升高使kp1動作，Q0.5接通；右動力頭加工完時壓下sq8并使kp2動作，Q0.7接通，yv2、yv4將通電，同時yv1、yv3也將失電，左、右動力頭將快退。當左動力頭使sq復位后，Q0.2斷電，km3將失電，冷卻泵電動機將停轉(zhuǎn)。左右動力頭快退至原位時，壓下各行程開關，使Q0.0、Q0.1斷電，km1、km2線圈失電，使m1、m2停轉(zhuǎn)，同時yv2、yv4斷電，動力頭停止，機床循環(huán)結束。若按下sb4，Q0.3接通，可隨時使左、右動力頭快退至原位停止。另外，機床還設計了過載和短路保護。

四  結束語        　本文介紹了PLC控制組合機床運動控制的一種實現(xiàn)方法，該系統(tǒng)由于采用正航CN-200PLC應用于雙面單工位液壓傳動組合機床，完成機床的運動控制，充分發(fā)揮PLC可靠性高、調(diào)試方便和使用靈活等的優(yōu)點，大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低設計成本，提高產(chǎn)品的可靠性，并且使生產(chǎn)效率增加。由于該系統(tǒng)設計合理，自投入運行以來一切正常。