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采用PLC控（kòng）製的（de）銑床液壓傳動係統設計米

2016-10-12 來（lái）源：新疆工（gōng）程學院作者：代丹丹（dān），馬文濤，馬博

摘（zhāi）要：以銑床十字滑台為研（yán）究對（duì）象，通過對銑床的工作（zuò）過程和控製要求進行分析。給出了機床動作循環圖、液（yè）壓工作原理圖；采用PI。C控（kòng）製銑床液壓傳動係統，並進行軟、硬件設計，繪製了PLC外部接線圖，列出（chū）了I／O地址分配表（biǎo）等。實驗結果表明，采用PLC控製銑床液壓傳動係統，可以對其進行實時監控，大大縮短（duǎn）了安裝和調試時間。

關鍵詞：PLC；液壓傳動；銑床

0 .引言

PLC(可編程控製器)使用位（wèi）置控製指令或專用的運動控製模塊，對直線運動或圓周運動的位置、速度、加速度進行控製，使運動控製與順序控製功能有機地結合起來，因（yīn）此廣泛應用於各種機（jī）械設（shè）備，如金屬切削（xuē）機床、機器人等場合。

目前新疆工（gōng）程學院的液壓傳（chuán）動實驗設備以及實習工廠的機床設備等多采用傳統的繼電器一接觸器控製係統（tǒng），由於采用的是物理電子器件而且需要大量複雜的硬接線[2]，實驗（yàn）數據（jù）需手工（gōng）處理，使（shǐ）得實驗數據精度不高，工作效率低下，故障排除困難，嚴重影（yǐng）響了學生實（shí）習實訓的學習效（xiào）率。筆者經過研究和實驗，采用PLC來控製液壓傳動係統，在實（shí）驗教學中取得了顯（xiǎn）著的效果，不僅提高了實驗的精度和效率，還鍛煉了學生思考問題和（hé）動手解決問題的（de）能力。本（běn）文主（zhǔ）要介紹PLC控製銑床液壓係統的設計和實現。

1.銑床控製要求分析

本實驗方案中要求銑床（chuáng）能夠在X—y方（fāng）向上銑削出工件的平麵，銑床（chuáng）工（gōng）作（zuò）麵如圖（tú）1所示（shì）。圖1是一個由液壓係統控製的銑床上固定工（gōng）件的Xy軸十字滑台，其各階段的速（sù）度包括工進（jìn）、工退（tuì）、快進、快退（tuì）。由於本實驗方案中銑床隻要求銑完整的平麵（miàn），故采用工作台X軸方向直（zhí）線往複運動、y軸方向上（shàng）直線運動的方式來加工平麵，因而需要用到液壓回路中的換向閥來改變工作台的運（yùn）動方向，采用調速（sù）閥控製（zhì）速度。圖l中的STl、ST2、ST3、ST4四個接近開關所在的位置是滑台的工作範圍，ST0是滑台（tái）餉原點位置。在銑削平麵的過程中，工作台首先從ST0開始以快進的速度運動到STl位置，接觸到STl時，開始工進(銑平麵)，當滑台接觸到ST2時，係統（tǒng）開（kāi）始延時，X軸停止工進0．5 S，同時y軸正向工進（jìn）0．5 S。當延時完成（chéng）後，y軸停止工進，而X軸開始向負向（xiàng）工進，當到達STl的位置時，X軸停止工進0．5 s，Y軸正向工進0．5 S，然後X軸重複正向工進，如此反複，直到觸發ST4開關，此時y軸首先快退回ST3位置，然後X軸快退回ST0位置。

圖1銑床工作麵示意圖

2.液壓控製回（huí）路

銑床工作平台（tái）控製（zhì）係統以液壓泵為動力源，中間通過管道與各種控製閥相連接（jiē），並（bìng）通（tōng）過換向閥改變液壓（yā）缸的供油方向，從而起到控製工作台換向的作用（yòng），通過調速閥來控製工作台的（de）運行速度。由（yóu）以上控製要求分析可以得到（dào）工作台的動作循環圖如圖2所示。十字滑台X、y軸運動的油路分別由兩個油（yóu）缸控製，如圖3所示。X、y軸滑台各階段的速度包括快（kuài）進、工進、快退（tuì）、工退等均由液壓回路中的調速閥控製。由（yóu）於銑床隻要求銑完整個平麵（miàn），而不（bú）要求其（qí）能（néng）夠加（jiā）工出各種圖案（àn），故采用這（zhè）樣的方法來調速。X、y軸運動換向通過三位（wèi）四（sì）通電磁換向閥控製。圖3中的主油路旁邊接有溢流閥，當主油路中的油壓過大時，起到卸荷（hé）的作用。液壓係統具（jù）體的工作原理如下：

(1)當X軸快進時，電磁鐵YA5、YAl得電，液壓（yā）油不經（jīng）過調速閥直接進（jìn）入液壓缸左腔（qiāng），所以油的（de）流速比較大，推動活塞快速（sù）向右運動，起到快進（jìn）的作用。

(2)當X軸（zhóu）工進時，電（diàn）磁鐵YA5不得電，油路須經過調（diào）速（sù）閥，從而油的流量下降，活（huó）塞向右運（yùn）動速（sù）度減慢，X軸工進（jìn）。

(3)當X軸快退時，YA5、YA2得電，壓力油進入液壓缸右腔（qiāng），推動活塞快速向左運動，X軸快（kuài）退。

(4)當X軸工退時，YA5不得電，油路經（jīng）過（guò）調速閥控製工退速度。y軸的調速原理和X軸相同。

圖2工作台（tái）的動作循環圖

圖_ 液壓工作原理圖

3 .PLC控（kòng）製係統硬件設計

3．1 PLC外部接線

圖4為控製XY軸十字滑台的PLC外部接線圖。整個係統中的（de）控製按鈕、各處的接近開（kāi）關和繼電器等開關量信號與PI。C的輸入端子相連，PLC的開關（guān）量輸出端子與各電磁換向閥相連。其輸入端含有5個接近開關，分別是原點和X、y軸（zhóu）的限位開關。X1～X7為手動（dòng）開（kāi）關的輸入端口。

3．2 I／O端12'分配

銑床十（shí）字滑台的I／0端口地址分配見表1。

4. PLC控製係（xì）統軟（ruǎn）件設（shè）計

銑床工作台運轉方式分為手（shǒu）動（dòng）方式和自動方式。手動（dòng）方式可以控製電機的啟（qǐ）停、電磁閥的吸合等。在測試係統時可以用簡單的方式來（lái）控製係統。本設（shè）計（jì）中的自動方式可以控製銑床工作平台按（àn）照預（yù）定的刀具運行軌跡往複運動來完成平麵（miàn）的（de）加工。要求在X、y軸方向上到達一個終點後經過預先設定好的時間後返回，這就要求電（diàn）磁換向閥的兩個線圈必須每隔一定時間輪流吸合或放（fàng）開[3]。該過程是（shì）由PLC內部的程序完成的，不需要人工幹預。

係統總控流程圖如圖5所示。

5. 結論

采用PLC控製銑床液壓係統，大大簡化了控製設備的結構，各i／o指示明（míng）了，在很（hěn）大程度上縮短了維修、安裝和調試的時間，且係統使用靈活、可靠性（xìng）高。將PLC控（kòng）製液壓係統應用於實驗教學中，易於提高學生的動手（shǒu）能力，同時將機、電、液各學（xué）科（kē）知識綜合運（yùn）用於實踐中，加深學生的（de）認（rèn）識，該係統目（mù）前在我校的實驗教學中取得了（le）良好的效果。

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