0 引言
最常用、傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)存在電子元件和接線復(fù)雜、效率低、壽命短、可靠性較差的問(wèn)題,尤其是出現(xiàn)故障時(shí),診斷和排除比較困難,嚴(yán)重影響生產(chǎn),對(duì)工廠的生產(chǎn)效率非常不利。隨著計(jì)算機(jī)和科學(xué)的發(fā)展,將繼電器控制的機(jī)床進(jìn)行改裝,將計(jì)算機(jī)和繼電器、接觸器控制技術(shù)很好的結(jié)合。它與I/O和低壓電器關(guān)系密切,采用可編程序控制器,能夠克服傳統(tǒng)機(jī)床的缺點(diǎn),提升性能和效率,增強(qiáng)機(jī)床的靈活性和可編程,益處良多。
本文介紹一種自動(dòng)化控制組合機(jī)床。主控制器采用三菱電機(jī)的FX2N系列PLC。機(jī)床的主要組成部分包括:銑削動(dòng)力頭、液壓動(dòng)力滑臺(tái)和工件松緊油缸等。組合機(jī)床一共有5臺(tái)電機(jī),都是單向旋轉(zhuǎn)的。整個(gè)機(jī)床一共包括三種工作方式:?jiǎn)窝h(huán)自動(dòng)、單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)和點(diǎn)動(dòng)方式。單循環(huán)工作循環(huán)過(guò)程如圖1所示。單動(dòng)力頭方式有:左銑頭、立銑頭、右1銑頭、右2銑頭單循環(huán)工作。液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示,具體工作流程是:將加工零件放置在工作臺(tái)上,準(zhǔn)備好后向機(jī)床發(fā)出加工指令。等到工件夾緊后壓力繼電器開(kāi)始動(dòng)作,液壓動(dòng)力滑臺(tái)執(zhí)行快進(jìn),到位轉(zhuǎn)工進(jìn),并且起動(dòng)左1銑頭、右l銑頭開(kāi)始加工,到達(dá)某一個(gè)位置的時(shí)候,立銑頭開(kāi)始工作,又過(guò)了一定位置后右1銑頭停止,右2銑頭開(kāi)始,到終點(diǎn)時(shí)電機(jī)同時(shí)終止?;_(tái)立即回到原位,工件松開(kāi),一次循環(huán)工作結(jié)束。將加工的工件取下,再放上未加工的工件,發(fā)送加工指令重復(fù)執(zhí)行。
1 PLC技術(shù)
可編程控制器(PLC),是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的一種新型的控制裝置。PLC選擇可以編程的存儲(chǔ)器,在內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)、算術(shù)等指令,并且通過(guò)輸入輸出控制各類(lèi)機(jī)械或者生產(chǎn)的過(guò)程。在過(guò)去幾十年,PLC技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)展,到了21世紀(jì),PLC將會(huì)有更大的進(jìn)步。計(jì)算機(jī)技術(shù)將更多地應(yīng)用在可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上,今后的產(chǎn)品容量會(huì)更大、速度會(huì)更快、智能性更好;產(chǎn)品的規(guī)模將是超小型或者超大型;品種也將更豐富、更齊全,能很好地適應(yīng)工業(yè)控制的需求。PLC今后將成為國(guó)際通用和自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)的重要組成,在工業(yè)甚至更多領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。在選擇PLC時(shí),要考慮機(jī)型、I/O、容量、I/O端口分配、繼電器和計(jì)數(shù)器的地址分配。通常PLC的控制流程如圖3所示。
圖3可編程控制技術(shù)流程
可編程控制技術(shù)的特點(diǎn)主要有:
1)高可靠性,抗干擾
PLC采用大規(guī)模集成電路,生產(chǎn)工藝嚴(yán)格,內(nèi)部的電路具有抗干擾性,可靠性很高。采用PLC所構(gòu)成的控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)和電氣接線的接點(diǎn)大大減少,也就降低了故障的發(fā)生。PLC同時(shí)還具備自我故障檢測(cè),一旦發(fā)生故障就發(fā)出警報(bào)。使用者還能采用外圍設(shè)備自我診斷,整個(gè)系統(tǒng)的可靠性就非常高了。
2)功能完善,適用性強(qiáng)
PLC已經(jīng)擁有各種規(guī)模的一系列產(chǎn)品,適合于各種工業(yè)控制系統(tǒng)使用。PLC的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力都較完善,數(shù)字控制方面應(yīng)用廣泛。PLC功能單元的不斷強(qiáng)化,使得它也被用在溫度控制、位置控制和CNC等方面。
3)簡(jiǎn)單易用
PLC編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單,做接口方便,容易開(kāi)發(fā)。它的梯形圖語(yǔ)言和繼電器的電路圖十分接近,只需要很少的開(kāi)關(guān)量邏輯指令就能實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。
4)設(shè)計(jì)工作量小,容易維護(hù)、改造
PLC使用存儲(chǔ)邏輯減少了相當(dāng)多的外部接線,大大縮短了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造周期,維護(hù)也很容易。最重要的是可以通過(guò)改變程序而改變整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。
5)低能耗、輕便小巧
超小型的PLC功耗很小,只有幾瓦。體積很小,裝入機(jī)械內(nèi)部很方便,容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。
2 可編程控制技術(shù)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本文采用日本三菱的FX2N系列控制器,根據(jù)機(jī)床對(duì)輸入和輸出要求,控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇FX2N系列中的FX2N-80MR一001。輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)分別為40個(gè),輸出形式是R-繼電器輸出,能夠很好的滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的要求,還具有一定的升級(jí)空間。
PLC的I/O分配具體情況:
1)PLC的輸入端口主要有:自動(dòng)循環(huán)工作按鈕、點(diǎn)動(dòng)按鈕、總停按鈕、油泵啟動(dòng)、SAI等,此外還有電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)繼電器,輸入形式是常開(kāi)觸點(diǎn)。
2)輸出端口主要有:交流接觸器、繼電器、運(yùn)行指示燈等。
2.2 軟件設(shè)計(jì)
GX-Developer是一款通用性很強(qiáng)的編程軟件,它能夠完成編輯PLC梯形圖、控制CPU、指令表、SFC等工作。該軟件將編輯的程序轉(zhuǎn)成GPPQ、GPPA格式,遇到FX系列時(shí),程序又可以存儲(chǔ)文檔為DOS、WIN格式。該軟件又能兼容Excel、Word等說(shuō)明性文字、數(shù)據(jù)導(dǎo)入到程序中,使用、編輯更加方便、快捷。
三面銑組合機(jī)床有三種工作方式,這里只介紹自動(dòng)工作循環(huán)的工作過(guò)程控制。
首先將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇單循環(huán)自動(dòng)工作SAl-1o,油泵電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行,液壓滑臺(tái)的夾具中放上需要加工的零件后,開(kāi)始按下加工指令按鈕,加工夾緊零件,壓力繼電器的觸點(diǎn)開(kāi)始判斷是否動(dòng)作,是則滑臺(tái)執(zhí)行快進(jìn),復(fù)位開(kāi)關(guān)SQl動(dòng)作;等到壓下滑臺(tái)快進(jìn)位置開(kāi)關(guān)SQ2轉(zhuǎn)工進(jìn),同時(shí)起動(dòng)左銑頭和右1銑頭進(jìn)行加工;當(dāng)移動(dòng)到達(dá)位置開(kāi)關(guān)SQ3時(shí),立銑頭開(kāi)始加工;當(dāng)?shù)竭_(dá)SQ4位置開(kāi)關(guān)時(shí),右2銑頭開(kāi)始加工,右1銑頭停止工作,等到終點(diǎn)的三臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)停止工作。這時(shí),由壓力繼電器BPl的觸點(diǎn)執(zhí)行動(dòng)作,液壓動(dòng)力滑臺(tái)就會(huì)自動(dòng)回到原位,復(fù)位開(kāi)關(guān)SQl受到壓力,就將工件松開(kāi),這樣就完成一個(gè)自動(dòng)循環(huán)。判斷是否繼續(xù)加工,是則重復(fù)上述流程,否則油泵電機(jī)停止,機(jī)床工作結(jié)束。
3 結(jié)束語(yǔ)
繼電器控制系統(tǒng)具有種種弊端,不利于工廠的生產(chǎn),可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。由于PLC體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、易編譯、可靠性強(qiáng)、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于自動(dòng)控制以及其他許多行業(yè)中。本文的PLC選擇了日本三菱電機(jī)的FX2N系列,通過(guò)工作原理、硬件和軟件方面的設(shè)計(jì),三面銑組合機(jī)床生產(chǎn)周期短、靈活性強(qiáng),整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)用、自動(dòng)化程度高。
(審核編輯: 智匯張瑜)
分享