PLC在液壓傳動(dòng)組合機(jī)床控制中的應(yīng)用

引 言

液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)是用來控制液壓動(dòng)力元件 ( 液壓缸、液壓馬達(dá) )，以使其按照規(guī)定的要求進(jìn)行動(dòng)作，從而完成控制目的的一種控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)大多利用繼電器來對(duì)液壓控制元件進(jìn)行控制，本文則提出了一種采用 PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器來對(duì)液壓控制元件進(jìn)行控制的實(shí)現(xiàn)方法。該方法除可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓動(dòng)力元件的控制外，還可以提高液壓控制的自動(dòng)化程度和可靠性。

1 雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機(jī)床繼電器控制系統(tǒng)

1.1繼電器控制及動(dòng)力頭的工作循環(huán)圖

1 所示是一個(gè)雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機(jī)床繼電器控制的電氣原理圖。本機(jī)床采用三臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，M1、M2 為左右動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)，M3 為冷卻泵電動(dòng)機(jī)。SA1 為左動(dòng)力頭單獨(dú)調(diào)整開關(guān)，SA2 為右動(dòng)力頭單獨(dú)調(diào)整開關(guān)，SA3 為冷卻泵電動(dòng)機(jī)工作選擇開關(guān)。左右動(dòng)力的工作循環(huán)如圖 2 所示。

1.2 液壓元件

液壓執(zhí)行元件狀態(tài)如表 1 所列，其中 YV 表示電器閥，KP 表示壓力繼電器。

系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)的工作過程如下：SA1、SA2 處于自動(dòng)循環(huán)位置，按下啟動(dòng)按鈕 SB2，接觸器 KM1、KM2 通電并自鎖，左右動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)循環(huán)。按下“前進(jìn)”按鍵 SB3，中間繼電器 KA1、KA2 通電并自鎖，電磁鐵 YV1、YV2 通電，左右動(dòng)力頭快速進(jìn)給并離開原位，其中行程開關(guān) SQ1、SQ2、SQ5、SQ6 先復(fù)位，行程開關(guān) SQ3、SQ4 后復(fù)位。

當(dāng) SQ3、SQ4 復(fù)位后，KA 通電并自鎖。在動(dòng)力頭進(jìn)給過程中，靠各自行程閥自動(dòng)變快進(jìn)為工進(jìn)。同時(shí)壓下行程開關(guān)SQ，接觸器 KM3 線圈通電，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M3 工作，供給冷卻液。

當(dāng)左動(dòng)力頭加工完畢時(shí)，壓下SQ7并頂在死擋鐵上，油 路油壓升高，KP1動(dòng)作，使KA3通電并自鎖；當(dāng)右動(dòng)力頭加 工完畢時(shí)，壓下SQ8并使KP2動(dòng)作，KA4接通并自鎖。同時(shí) KA1和KA2失電，YV1和YV3也失電，YV2和YV4則通電, 左右動(dòng)力頭快退。當(dāng)左動(dòng)力頭使SQ復(fù)位后，KM3失電，冷 卻泵電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

左右動(dòng)力頭快退至原位時(shí)，先壓下SQ3、SQ4,再壓下 SQ1、SQ2、SQ5、SQ6,使KM1、KM2線圈斷電，動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)Ml、M2斷電，同時(shí)KA、KA3、KA4線圈斷電，YV2、 YV4斷電，動(dòng)力頭停止，機(jī)床循環(huán)結(jié)束。在加工過程中，按 下SB4,可隨時(shí)使左右動(dòng)力頭快退至原位并停止。

2雙面單工液壓傳動(dòng)組合機(jī)床PLC控制方案

2.1確定PLC的硬件連接

繼電器控制電路中的按鈕行程開關(guān)、壓力繼電器、熱繼 電器觸點(diǎn)等21個(gè)輸出信號(hào)(4個(gè)按鈕、9個(gè)行程開關(guān)、3個(gè)熱 繼電器動(dòng)斷起點(diǎn)、2個(gè)壓力繼電器觸點(diǎn)、3個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān))，需 占用21個(gè)輸入點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，為節(jié)省PLC的點(diǎn)數(shù)，可適當(dāng) 改變輸入信號(hào)的接線方式，如將SQ8與KP2串聯(lián)后作為PLC 的一個(gè)輸出信號(hào)，這樣就能減少一個(gè)輸入點(diǎn)。

依照這種方法可得到如圖 3 所示的 PLC 的輸出點(diǎn)分配及接線圖。這時(shí)的 PLC 的輸入點(diǎn)數(shù)由 21 點(diǎn)減少到了 13 點(diǎn)，以降低設(shè)備成本，但由于有些節(jié)點(diǎn)采用了串并聯(lián)輸入，因此會(huì)降低輸入期間的可靠性和整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性。

可編程控制器輸出控制對(duì)象主要是控制電路中的執(zhí)行器件 ( 如接觸器、電器閥等 )。已知該機(jī)床的執(zhí)行器件有交流接觸器 KM1、KM2、KM3，電器閥 YV1、YV2、YV3、YV4。依據(jù)它們的工作電壓所設(shè)計(jì)出的 PLC 的輸出輸入口接線圖如圖 3 所示。

由于接觸器與電器閥線圈所加電壓的種類與高低不一樣，因此必須占用PLC 的兩組輸出通道，并選擇繼電器輸出型 PLC。通過對(duì)機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)輸入輸出電路的綜合分析，本設(shè)計(jì)選擇S7-200 系列 CPU224 來對(duì)機(jī)床實(shí)施控制是比較合適的。

原控制線路中的中間繼電器KA、KAI、KA2、KA3、 KA4可分別由PLC的內(nèi)部繼電器替代，并用M10.0~M10.4分 別代替KA、KAI、KA2、KA3、KA4。由此可見，若繼電器 控制電路中的中間繼電器使用得多，采用PLC代替口的優(yōu)越 性越顯著。

2.2 PLC控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計(jì)

根據(jù)繼電器控制原理圖可完成PLC控制的梯形圖“復(fù)述” 工作。根據(jù)繼電器控制電路的邏輯關(guān)系，按照一一對(duì)應(yīng)的方式 畫出PLC控制的梯形圖程序，即按支路形式逐條轉(zhuǎn)換。如圖 4所示為接觸器KM1、KM2控制線路圖。

首先將圖 4(a) 所示的 KM1、KM2 繼電器控制電路轉(zhuǎn)成如圖 4(b) 所示的梯形圖，然后再按梯形圖編程的規(guī)則對(duì)其進(jìn)行規(guī)范化處理及簡化，就可得出圖 4(c) 所示的梯形圖?？紤]到圖 4(c) 的前半部分在原繼電接觸器電路中其實(shí)為所有輸出的公共電路，現(xiàn)用輔助繼電器 M10.5 將它代替。這就為繪制簡化后的梯形圖支路提供了方便。將全部繼電器控制線路進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行規(guī)范和簡化等處理，即可得到該機(jī)床 PLC 的控制梯形圖程序。

3 結(jié) 語

本文給出了一種基于 PLC 的液壓傳動(dòng)組合機(jī)床控制應(yīng)用技術(shù)，著重闡述了液壓傳動(dòng)組合機(jī)床繼電器控制部分的工作方式。針對(duì)液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)及順序工作的特點(diǎn)，系統(tǒng)改用 PLC 控制，并運(yùn)用梯形圖進(jìn)行編程的方法，可以使程序更加簡練。測試表明，該設(shè)計(jì)完全可以達(dá)到預(yù)期目的，滿足設(shè)計(jì)要求。

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