镗床电气系统范文（精选5篇）

镗床电气系统 第1篇

1 PLC应用研究概况

随着生产力的不断发展, 镗床电气控制系统对技术的要求越来越高, 对原有设备进行全部的更换需要耗费大量的资金和人力, 为了在保证经济效益的前提下提高企业生产设备电气控制系统的运行水平, 采用PLC技术对其进行改造是比较理想的选择。

PLC的功能单元随着技术的创新也不断增多, 使得PLC技术在位置控制、温度设置和管理、CNC等控制中也发挥着一定的作用。同时PLC还具有较强的通信能力, 人机操作界面技术的更新使得控制系统的管理过程更为简单与快捷。

PLC技术不仅用于直线运动的控制中, 还可以运用到圆周运动的控制系统中, 在机械、机床、机器人等电气系统的改造应用中效果显著。世界市场中德国西门子公司生产的PLC所占的份额最高, 我国研制的中小型PLC也有着一定的应用规模, 并且随着现代化建设水平的提高, 国内PLC的发展前景更为广阔。

2 PLC的应用特征和主要功能

PLC控制系统的应用特征主要体现在以下几个方面:

第一点是具有较强的抗干扰能力, 应用的可靠性和稳定性俱佳。用户在选择电气控制装置时首先就是要看其是否具有抗干扰能力, 因此生产厂家都会对PLC的硬件部分与软件部分采取有效的抗干扰措施, 便于该产品可以直接应用在作业现场, 不受周围环境的影响, 从而提高运行的稳定性。抗干扰性主要体现无故障率上, 现阶段PLC的无故障时间可达10万小时以上, 确保了设备运行的连续性。还有一些PLC应用了冗余设计和差异设计方案, 在对抗干扰水平要求较高的特殊场合中具有良好的使用效果;

第二点是PLC结构设计比较灵活, 因而具有很强的环境适应性。PLC产品通常是一系列产品, 故类型齐全, 在硬件结果的设计上一般采用模块化设计方案, 用户可以依据自己的个性化要求对模块进行重新选择、组合与拓展, 为满足不同的系统类型提供了更多的便利条件。PLC硬件结构的繁简程度不同, 所以不仅可以在操作简单的环境中使用, 也可以在高难度操作过程中使用;

第三点是PLC的编程清晰明了, 使用起来非常便捷, 效率和速度都大为提高。该技术的编程语言可以采用和继电器电路编程相近的梯形图语言, 便于技术人员直接在现场进行改造与应用, 省去了很多中间环节, 提高了工作的效率;

第四点是控制系统在安全与调试方面也具有方便快捷的优点, 对PLC的设计和调试在试验室就可以完成, 利用建模分析法和模拟实践应用即可完成整个操作过程, 节省了人力和财力的投入;

第五点是维修的工作量较小, 维修的程序也比较简单, 从而节约了维修的成本。PLC本身带有比较完备的自诊功能, 可以对其工作的情况进行全程监控与管理, 发现异常情况可以及时显示出来, 便于技术人员在第一时间找到系统出现故障的原因, 然后采用适当的措施加以解决。

PLC控制系统的主要功能体现在以下几个方面:

一是对开关量能够实现逻辑控制, 这也是最基本的功能。PLC中通常设置了AND、OR、NOT等逻辑指令, 这就比传统的继电器控制系统具有更好的逻辑控制和顺序控制功能, 在单片机控制、多机群控制、自动化生产控制中的应用范围非常广泛, 且效果突出;

二是PLC具有过程控制的功能。随着科学技术的不断发展, 现在使用的PLC不仅有早期PLC具有的逻辑控制功能, 还有早期不具备的过程控制功能, 并且该功能的可靠性也日渐提高。在比较大型的PLC中都设置了模拟量控制单元来实现对系统内部专用模块的控制, 从而提高系统软件的利用效率。在过程控制中, 元件不会受到任何的影响, 因而使用的稳定性和可靠性都比较高;

三是PLC可以实现位置控制, 增强系统运行的灵活性。现阶段生产商采用的位置控制模块类型包括拖动步进电机或者伺服电机的单轴和多轴两类, 在使用的过程中, PLC将被描述目标的具体位置数据信息传递给模块, 模块依据指令移动一轴或者多轴到达指定的位置, 为了保证整个移动过程的平滑度和稳定度, 位置控制模块的速度与加速度不能随便更改, 要始终保持在适当的范围内;

四是PLC具有数据信息的处理功能。该功能主要包括数学运算、数据信息的传递、转化、排列, 同时还可以完成从数据信息的采集到分析处理的全过程, 并将数据处理的结果集中在存储器内, 为系统的控制和操作提供必要的依据;

五是具有通信和联网的功能。PLC的通信功能不仅包括PLC之间的通信链接, 还包括PLC和其他一些设备之间的通信链接, 这就扩大了其通信的空间。计算机控制水平在工厂控制系统中的应用越来越广泛, 自动化网络也得到了充分的普及, 因而PLC的网络通讯系统也在实践中发挥着重要的作用, 目前应用的PLC都具有网络通信接口, 使用起来方便快捷。

3 PLC在镗床电气控制系统改造中的应用分析

当前, 很多企业使用的继电器控制机床已经不能适应时代发展的要求了, 必须对其加以改造, 以满足实际的生产需求。上文已经分析了PLC的应用优势, 在实践中采用PLC技术对电气控制系统加以改造可以获得较好的效果, 现以T68镗床为例来说明PLC在电气控制系统改造中的应用特点。

T68镗床是一种具有高精密度的车间加工机床, 在生产实践中主要负责加工精确度高的零件孔, 在生产中具有很多的运动部件, 因此调速的范围就比较大, 需要掌握好每一控制环节。该镗床的主运动部分和进给运动部分都是通过一台主轴电动机实行拖动来完成的, 传动的任务分别由各自的传动链来承担, 为了提高工作的效率, 缩短系统运行的辅助过程, 就要保证镗头架上部和下部、工作台前后左右四个方向以及镗轴的进出运动过程不仅要有正常的工作进给, 还要有快速移动的空间和可能, 因此就要采用快速移动电动机来拖动, 从而实现更好的效果。

该类型的镗床电气控制系统主要包括主轴的电动机、快速移动电动机、电气交流接触设备、热继电器、系统空气开关、速度控制继电器、熔断器以及系统限流电阻。在采用PLC技术对其电气控制系统进行改造的时候, 主要的原则有以下几点:

一是电气控制系统的主流旋转和进给量的调速范围都比较大, 要掌握好改造以后的调控范围。系统的主运动和进给运动采用一台主轴电动机实现拖动的过程, 同时使用双速鼠笼形式的异步电动机作为传动机, 可以有效简化传动结构;

二是主电动机要保持正反转方向, 这是因为系统中的每一种进给运动都有着正向运转和反向运转两种方式, 所以要满足不同的需要。同时为了提高系统运作调整的灵活程度, 要求主电动机可以进行正反转点动控制。另外为了确保主轴可以迅速准确地进行停车, 主电动机上还要安装高效的停车制动装置;

三是要确保系统主轴的变速运动要与进给个变速运转能够在主电动机停车的时候同时进行, 这样可以减小对能量的消耗。同时为了提高变速时候各个齿轮之间的啮合程度, 应当设置变速低速冲动的过程控制系统;

四是为了减小辅助过程作用的时间, 使得每一个进给方向的运动都能够在最短的时间内移动, 要采用快速移动电动机进行拖动, 并运用正反转的点控制方式实现对电动机的控制, 提高工作的速度。同时由于系统运行中的运动部件非常多, 为了确保系统的安全运行, 可以设置相关的保护环节和联锁装置, 来提高系统运行的可靠性。

针对镗床电气控制系统的改造需要, 控制电路的设计如图1所示, 该系统的电气控制原理图如图2所示:

M1的点动控制是通过SB3和SB4来完成控制的, 二者为M1正反点的制动开关, 只要按下其中之一, X003或者X004就被接通, Y000和Y005线圈通电后, KM1和KM6便同时开始工作, 电动机M1的三相绕组形成一个三角形, 同时串入R电阻进行速度较低的点动运转。

M1的正反转控制全部由PLC来实现, 这时plc内部的继电器M101与M102成为控制过程中的辅助继电器进行运转, 为最大限度提高正反转的高效切换, 还要使用到定时器T1和T2, 以便达到延时0.5秒的转换间隔。

M1的反转制动控制系统主要通过速度继电器来实现, 在KS中有两对保持独立的常开触点, 即KS1和KS2, M1进行正转的时候KS1处于闭合的状态, M1进行反转的时候KS2处于闭合的状态。在设计中KS1串联在反转电路中运行, KS2则是串联在正转的电路中运行的, 所以当M1正转的时候, 运用自锁功能可以促使反转电路中的电路中断, 那么当按下SB6的时候, 正转电路中的电路则会中断, 这时就实现了反转控制。

系统中的高低速转化的控制主要是通过SQ开关来实现的, 它是高速运行与低速运行的开关, 若将操作手柄向高速运行的位置推动时, SQ就被压下来, X005的电路接通, 利用定时器T3进行转动延时后, 常闭触点促使低速接触器KM6处于断电的状态下, 同时常开触点促使KM7和KM8电路通电, M1的运行速度就转变为高速运行阶段。

主轴和进给变速的控制过程主要是在停车时完成的, 在运行的时候也可以进行变速处理。变速的时候是将变速的手柄拉出来, 然后将变速盘转到所需的位置, 调整好变速的数值, 接着将变速手柄推回到原位。需要注意的是拉出变速手柄的时候, 对应的变速行程不会受到任何的影响, 当把手柄推回的时候, 对应的变速行程开关就开始启动。

快速移动控制主要是利用快速手柄操作的, 并连同SQ7和SQ8来一起运作, 运用控制接触器KM4或者是KM5来实现。首先把快速手柄扳到中间的位置处, 不要将SQ7和SQ8下压, 保持X014和X015处于断开的状态下, 这时Y003和Y004线圈中没有电流, M2电机处于停转状态。将快速手柄扳到正向位置, 则SQ7处于下压状态, X014同时闭合, Y003线圈保持通电, M2电机则处于正转的情况下, 同时对应的系统部件也迅速朝着正转方向移动。要是电动机处于反向转动, 则将手柄快速扳到反向位置, 则SQ8处于下压状态, X015同时闭合, Y004线圈保持通电, M2电机则处于反转的情况下, 同时对应的系统部件也迅速朝着反转方向移动。

在镗床电气控制系统改造中采用PLC可以最大限度地提高系统的运行的效率, 应用的性价比较高, 并且可以缩小系统运行维护的成本。PLC成熟的硬件系统设计可以为电气控制系统的高效运行奠定良好的技术基础。同时PLC软件系统的开发和应用程序也比较简单, 为技术人员的实际操作提供了诸多的便利。PLC技术的应用使得原有的电气控制系统的功能得到了提升, 并且可以最大限度地提高设备运行的速度, 并且可以长时间地连续运作, 充分保证了生产的质量。PLC可以实现对故障的自动化监测与警报, 提高了设备运行管理水平, 加强了风险控制, 为保证镗床电气控制系统的良好运转奠定了坚实的基础。

4 结论

综上所述, 鉴于PLC独特的使用优势, 将其作为镗床电气控制系统改造的关键技术, 不仅可以有效提高设备运行的效率, 保证生产的质量, 同时可以减小系统更新换代的成本, 降低了维护与保养的支出, 为企业生产创造了更多的经济效益。同时也应该认识到PLC技术还需进一步发展与完善, 以便在更大的生产领域内发挥其应有价值。

参考文献

[1]石玉明.PLC在镗床电气控制系统中的应用[J].机床电器, 2007 (12) .

[2]甘周.全数字直流调速和PLC在机床电气系统改造中的应用研究[D].重庆大学, 2008 (1) .

[3]李艳.PLC在T6216镗床电气系统改造中的应用[J].机床电器, 2009 (12) .

[4]易铭, 杨元凯.PLC在镗床电气控制系统中的应用[J].工业控制计算机, 2012 (25) .

[5]李建荣, 胡学林, 钱松.PLC在X62W万能铣床电气控制系统改造中的应用[J].安徽职业技术学院学报, 2011 (16) .

[6]李树勇.PLC控制系统及其通信技术在大型机床设备改造中的应用[D].中国海洋大学, 2009.

[7]游中国.浅议PLC在机床电气控制系统改造中的应用[J].科技信息, 2013 (5) .

镗床电气系统 第2篇

(一) 原T68卧式镗床电气控制基本情况

原T68镗床的继电器一接触器控制原理:机床的主运动与进给运动共用一台双速电动机M1拖动。用主轴变速操作机构内的行程开关SQ7控制时间继电器KT, 用两个接触器KM4和KM5控制定子绕组的“△一YY”接线转换, 以实现高低速的转换。低速时, 电动机可直接启动。高速时, 采用先低速起动, 而后自动转换为高速运行的二级控制, 以减少起动电流;主电动机M1能可逆运行, 并可正反向点动及反接制动, 在点动、制动和变速过程的脉动慢转时, 线路中均串入了限流电阻R, 以减少起动和制动电流;主轴和进给变速均可在运行中进行变速。只要进行变速, 主电动机M1就脉动缓慢旋转, 以利于齿轮的啮合。主轴变速时, 电动机的脉动旋转是通过行程开关SQ3和SQ5, 进给变速是通过行程开关SQ4和SQ6以及速度继电器KR来共同完成;为缩短机床加工的辅助工作时间, 主轴箱、工作台、主轴以单独的电动机M2拖动快速移动。它们之间的进给运动有机械和电气联锁保护, 电气联锁保护通过SQ1和SQ2来实现。

(二) 改造方案的确定

1.不改变原控制系统电气操作方法。

2.基本不改变原电气系统控制元件 (包括行程开关、按钮、交流接触器, 以上元件的数量、作用均与原电气线路相同) 。

3.将原来由继电器控制的时间继电器和中间继电器去掉, 改用PLC中的软继电器代替。

4.原控制线路中热继电器仍用硬件控制 (因过载使用几率较少) 。

5.两个指示灯接线仍和原控制线路相同。

6.原主轴和进给变速箱操作方法和结构不变。

7.原镗床的工艺加工方法不变。

8.只是将原继电器控制中的硬件接线改为用软件编程来替代, 并且考虑到变速中的衔接问题。

(三) T68镗床PLC控制系统设计

1.T68镗床输入输出点数统计

因为在改造中不改变原操作系统, 所以PLC输入输出点数可根据原继电器控制来计算。

(1) 输入点数: (1) 原主轴电机正反转启动按钮和停止按钮3个, 主轴电机正反转点动控制按钮2个, 共5点; (2) 主轴变速行程开关2个, 进给变速行程开关2个, 主轴箱、工作台与主轴进给互锁限位开关2个, 共6点; (3) 快速电机正反转行程开关2个, 共2点; (4) 主轴电机反接制动速度继电器3点; (5) 主轴电机高、低速度变换行程开关1个用1个点。输入点数共18点。

(2) 输出点数

原电机去掉时间继电器, 主轴电机及快速电机用交流接触器输出点数统计为: (1) 主电气系统正、反转交流接触器2个共2点; (2) 主轴电机低速和高速转换用交流接触器2个共2点, 限流电阻短路用接触器1个, 用1个点; (3) 快速电机正反转用交流接触器2个用2点。输出点数共为7点。

2.PLC选择

T68镗床改造后共需点数为24点, 考虑增加报警电路和今后的发展及工艺控制问题, 同时考虑PLC的性能、功能、价格等因素, 最后确定选用FXON-40MR。这个型号有输入点数24点和输出点数16点能满足设计要求。

3.PLC I/O分配表 (表1、表2)

4.T68镗床PLC控制I/O接线图 (图1)

5.T68镗床PLC控制程序设计梯形图 (图2)

6.改造后的电气控制系统说明

(1) 改造中SQ1、SQ2 (常闭) 用作软继电器的工作条件, 只有这个条件满足, 机床控制才有效。

(2) 原继电控制中的两个中间继电器用M1、M2软继电器代替, 原继电器中时间继电器用软定时继电器T0代替。

(3) 主轴变速及进给变速控制行程开关状态分析 (见表3) 。

(4) 为了方便维护和使用改造增加PLC投入控制电路, SB7是停止按钮、SB8是启动按钮。

(5) 为了延长PLC输出点的寿命和减少电源引线及空间电容的于扰, 在接触器线圈两端并联RC吸收电路, 其中C:01μF, R:300Ω。

(6) 线路图与编程完成后还必须通过实验, 在PLC实验台上完成硬件接线与程序录入, 经验证接线合理, 程序与接线是否正确, 才能安装到T68上面试验。

(7) 要注意对镗床进行PLC控制时, 不能不加分析筛选地将原有的继电器一接触器控制电路翻译为PLC控制梯形图, 要采取将原有的接触器控制方式和PLC控制方式互相补充、各取所长的有机结合方式, 这样才能获得更好效益。

(四) 结束语

通过实验和研究表明, 将镗床传统的继电器和接触器控制方式改造为PLC控制方式是切实可行的, 它实现了弱电控制强电, 软件控制硬件, 使控制更安全、可靠、灵活。用PLC作为车床的数控系统, 具有系统硬件少、系统简单、维修方便等优点。特别适用于现有普通车床的自动化改造。这种数控系统, 具有与其它数控机床相近的柔性, 当加工对象改变时, 只需更改或重新设计梯形图和语句表, 不需对硬件进行调整, 其加工精度高于普通车床。本次改造费估计只用2500元, 其中外购件2000元, 其性价比却是很明显的, 对生产批量较大的情况, 尤其适用。这在当今大中型企业中不失为一种提高设备利用率的有效途径。

参考文献

[1]袁任光.可编程控制器应用技术与实例[M].华南理工大学出版社.

[2]顾战松.工厂电气控制技术[M].机械工业出版社.

镗床电气系统 第3篇

关键词：T611镗床PLC改造,实训,社会服务

0 引言

高职学院作为技能培训和技术技能型人才培养的主要基地之一。进入21世纪,高职教育如果仍沿老路前行显然是不可取的,走质量提高型发展道路是高职教育持续发展的惟一选择。综上所述,提高技能培训的质量势在必行,而质量提高型发展的重点应放在实训环境的改善、是实训更贴近具体的工作场景、工厂车间,因此,就技能培训而言,如何通过对实训资源的整合、改造研究,将技能训练引进课堂教学,对核心技能课程的开发,对学校教学实习、厂方企业生产对实习的要求研究等显得尤为重要。

1 T611镗床PLC电气柜改造设计的意义

T611镗床PLC改造电气柜主要目标,是基于目前新形势下对技能型人才新的要求,就技能培训对学校传统课堂教学作用的挑战,为就业服务的核心技能培训课程的开发、对学校教学实习与厂方企业生产实习相结合教学的学习领域及其它形式实践活动的结合,了解企业需要什么样的技能型人才,学校应当如何从核心技能课程的设置,如何对传统课堂教学模式进行改革,启用一套新的教学、实训新方法,把企业车间办在课堂,是车间和课堂有机结合起来,真正提高技能培训的质量而开发研制的。使技能培训中各学习领域的研究系统化、规范化、实效化,为学校和相关部门在就业培训时能从一定层次和深度上提高就业者的素质和就业能力,从而为职业技能培训提供一种亲临工作现场和工作场景零距离。

2 T611镗床PLC电气柜改造设计成果

根据调查研究结果,运用理论探讨进行成果的综合整理,从而形成课题成果,完成了T611镗床PLC改造电气柜。实现了柜和电脑的连接,有效改变了原来实训凌乱、单一、容量小问题,此研究通过了学院专家评审并获院研究成果奖。研究成果可以为开拓技能培训中提供经验和丰富的资料,更有针对性的进行技能培,改变专业课单一实训设置、提高核心技能课程内容重新调整,学院和企业的技能实习、生产方面的改革提供一个整合平台。通过对成果的组织推广,将会进一步提高高职学生技能教学质量,提高高职学生的社会适应能力和实际操作能力,使今后所培养的高职学生素质得以整体提高,而且可以大大缩短从学生身份置换到高级技术工人的身份的周期,快速为社会、为企业提供大批实用的技术应用型人才。

3 T611镗床PLC电气柜改造设计主要内容和服务对象

3.1 主要内容:

以技能培训在课堂教学中作用为主题,对现有职业院校电控教学学进行大胆改革,对电控镗床规进行彻底的改造、组合,完全实现了电气镗床柜动作的顺利转换,并经PLC与电脑连接,实现了真正意义的软件空中硬件,彻底改变了以前传统课堂教学模式,引入的新的教学方法进行调查,并将调查结果归纳、总结后进行综合分析,从而较好地偿试一种能适应当前高职类学院新形式技能培训的新型课堂实训教学模式。

3.2 为就业服务的核心技能培训课程的开发。

课程设置一般指各级各类学校开设的教学科目和各科的教学时数。课程设置是一项系统工程,它的基本依据是,为学生建立完整的知识结构和能力结构服务。按知识结构设置课程,要体现加强基础理论,突出核心课程,反映出一定的知识覆盖面,为学生的可持续发展服务;按能力结构设置课程,要体现高等职业教育特色,加强专业技术课程,对必要的课程内容进行改革,突出核心技能课程,注重培养学生的自学能力、创新能力、创业能力等,从而接轨企业,真正为就业服务。T611镗床PLC改造电气柜的研制成功解决了上述难题,解决了实训中技能训练不足、镗床柜实训凌乱、成绩。

3.3 对学院教学实习与厂矿企业生产实习相结合教学法及其它形式实践活动搭建了平台。

培养学生学习兴趣为动力,充分利用校内现有的实训基地,如实习工场、实验室等给学生实习的空间和舞台,使其在理论学习的基础上,不断加强实践技能的训练,为走出校园打好基础;加强校外实习基地的开发,校外实习基地是实践性教学的载体,以校外实习基地为载体,及时将企业对技能型人才要求等信息反馈给学校,真正做到提高学生实际操作能力和解决问题的能力;同时,如何更好地将学校教学实习与厂方企业生产实习相结合,加强校企联合办学,从我国国情、企业实际出发进行选择,更能贴近现实,形成相对统一的模式。

3.4 扩展了服务对象:

服务于(1)陕工职院和中等职业学校专业技术教师培训和生产实习指导教师培训。(2)陕工职院和中等职业学校在校学生、实习学生和已毕业的学生重新培训。(3)相关企业工人的短期培训业务。

参考文献

[1]黄天明.PLC拨码开关组并联输入的软硬件设计[J].电工技术杂志,2001,(09).

[2]薛庆吉,高有堂.PLC对高压离心风机的控制[J].电工技术杂志,2001,(09).

[3]姚明仁.PLC在电动机控制系统中的应用[J].电工技术杂志,2001,(09).

[4]熊幸明.PLC在电镀专用行车控制中的应用[J].电工技术杂志,2001,(09).

[5]廖常初.设备改造中的PLC梯形图设计方法[J].电工技术杂志,2001,(09).

[6]陈跃勇,吴琰明,赵健东.PLC在加氯机远程控制中的应用[J].电机电器技术,2001,(05).

[7]陈传好.PLC在废水处理控制系统中的应用[J].电机电器技术,2001,(05).

[8]叶汉民.双金属锯带生产线中的PLC控制技术[J].电气传动自动化,2001,(04).

多孔镗床自动控制系统设计 第4篇

随着社会的发展,工业自动化技术发展迅速,生产方式发生巨大变化,企业对于中小批量生产的零件要求越来越严格,对零件的复杂性和精度要求也越来越高。而传统的多孔镗床采用的电气控制系统接线方式固定,使用起来灵活性差,容易出现线路问题,可靠性不高,很难满足企业的生产要求[1,2]。为此,本文介绍了一种基于PLC的多孔镗床自动控制系统,利用PLC的可调整性与触摸屏的易操作性,实现各种规格产品的手动调整和自动加工。

1 多孔镗床工作原理

多孔镗床机械系统主要分为两个部分。第一部分以交流电机为动力,带动3根相对位置固定的镗杆旋转;第二部分以伺服电机为动力,通过丝杠带动镗杆做轴向进给。本文加工的工件为减速器箱体,需要加工3个孔,最上方孔需要加工出沉头孔,工件下方突出部分便于工件在机床上定位与夹紧。

减速器箱体及加工过程如图1所示。由于3个轴孔加工过程相同,因此只画出一个轴孔的加工图。图1中镗杆上装有4把刀具,Ⅰ刀用于镗孔的粗加工,Ⅱ刀用于半精加工,Ⅲ 刀用于精加工,Ⅳ 刀用于镗沉头孔。加工过程如下:首先,镗杆停留在初始点位置,启动后镗杆快速进给到靠近箱体前表面位置,随后镗杆旋转并且慢速进给,当Ⅲ刀切削完成第一个孔后镗杆快速进给到第二个孔前表面位置开始加工第二个孔,由于刀距与工件尺寸固定,Ⅲ刀加工结束后Ⅳ刀已经开始加工,当镗杆到达图示终点位置,镗杆保持在此位置上旋转3s后停止,随后镗杆快速退出工件至停机位置,回到初始点。

2 控制系统硬件设计

首先选择核心部件PLC,计算其需要的输入与输出点,其输入信号包括:镗杆旋转启动和停止,自动加工启动,档位切换,进给部分的点进、点退、快进、快退、急停,以及原点、正负极限位置检测和伺服报警。其输出信号包括交流电机的动力电源、伺服电机的动力电源、脉冲和方向信号、运行和报警指示灯等。在考虑不同型号的性价比后,最终选择台达EH3系列的PLC。图2为多孔镗床控制系统框图,其中开关按钮、传感器、触摸屏和伺服驱动器连接PLC输入点,PLC接收到输入信号后通过内部程序分别控制指示灯、交流电机、伺服驱动器运行并将运行时的数据实时显示在触摸屏中[3]。

3 控制系统软件设计

控制系统软件设计包括两部分:触摸屏界面设计和PLC程序设计。首先要对触摸屏界面进行设计,由于触摸屏与PLC有信息的交换,因此触摸屏上要设计按钮、数据框与指示灯等。开关按钮主要用来控制各电机动作,状态显示灯用来显示当前运行状态,数据输入和显示框分别用来输入控制数据和实时显示电机运动位置,各界面的切换通过界面切换按钮来实现[4]。其次对PLC程序进行设计,PLC程序设计运用模块化结构思想,不同模块具有不同功能,便于设计者后期修改。多孔镗床控制系统分为5个功能模块,如图3所示。

为保证控制系统的可靠性,在进行PLC程序设计时需要考虑模块间的逻辑互锁,例如自动运行时不能手动操作等,从而保证加工过程中无论操作是否失误、模块间如何切换,也不会导致工件及设备的损坏[5,6]。

(1)自动运行模块:开机以后,首先要运行初始化,系统会根据原点信号确定原点的位置,从而建立坐标系,操作人员输入工件参数并确保无误后只要按下“启动”按钮,系统即可自动完成加工流程。自动运行程序编程思想如下:当操作人员按下“启动”按钮,进入快进1状态,根据参数计算出各阶段相应变速位置,镗杆按照触摸屏中输入的快进1速度进给,当到达快进1转工进1变速位置时,镗杆旋转并且按照工进1速度进给,当到达工进1转快进2变速位置时,镗杆停止旋转并且按照快进2速度进给,后面的阶段以此类推。由于工件尺寸和刀距的关系,当工进2完成Ⅲ刀加工后,工进3阶段的Ⅳ刀已经开始加工,当工进3结束时进入快退阶段,镗杆按照快退速度退回原点位置。速度变换流程如图4所示。主程序中设计有中断变速程序,系统每隔一段周期扫描一次中断程序,当自动运行程序执行时,到达某一个变速位置,中断程序快速响应,进给速度变化。图4中设置快进速度一致,工进速度一致,实际工作时可以修改触摸屏中参数来改变各阶段的速度。

(2)手动操作模块:该模式主要用于手动调整镗杆位置时使用,分别对伺服电机、交流电机进行控制,如:可以设定镗杆的进给速度,通过触摸屏上设定的前进或后退按钮实现镗杆的进给,通过旋转与停止按钮实现镗杆的旋转控制。在该模式下,操作人员可以根据加工流程以及各加工位置的计算手动分步骤完成加工流程。

(3)参数设置模块:操作者可以通过此模块设定型号参数和系统数据。针对30种不同产品,可设定或更改产品的型号参数,如减速箱长度、沉头孔深度等;可设定系统数据,如伺服电机的停机位置与快进、快退速度等。另外为了防止操作者误改参数与数据,只有点击界面上“修改”键并按下“确认”键才能成功。

(4)产品选型模块:由于减速箱不是单一型号的,需要更换不同规格的减速箱,操作人员输入将要操作的减速箱型号,按下界面上的“确认”按钮,此时程序将调用该型号所对应的所有系统参数,并将一些重要的参数显示在界面上,以便操作人员核对调用的参数是否正确。这样便实现对不同规格的减速箱进行镗孔操作,从而提高了该设备的通用性。

(5)故障报警模块:当镗杆在移动过程中超出安全位置时(如碰到正、负极限位置开关),或者操作者按下急停时,蜂鸣器都将发出声光警报,同时触摸屏上弹出窗口显示报警信息[7,8]。

4 结束语

通过对PLC程序的模块化设计实现了多孔镗床的手动调整和自动运行,控制系统软件采用模块化编程思想,强化了系统的可靠性;触摸屏的应用提高了系统的可操作性;使用伺服电机保证定位精度并且控制转速,能够精确控制设备的运行;可通过设定减速箱的参数来加工不同型号的减速箱,使用途更加广泛。使用旧机床加工到达变速位置需要人工观察变速,并且在加工沉头孔时需要对刀,不能保证加工精度,而该系统镗孔可一次成型,且不需要确定位置,降低了其操作工的技能要求,排除了人为误差,使得进刀更为精确,实现了多孔镗床的自动化生产。该设备经过一段时间的使用,能够稳定运行,加工一个工件从30min以上降到15min,大大提高了生产效率,降低了劳动强度。

摘要：传统的多孔镗床操作过程复杂,自动化程度低,对操作人员的技能要求较高,生产效率低。为此,设计了多孔镗床自动控制系统,通过PLC编写加工程序,利用中断程序实现速度变化的快速响应,由伺服电机和交流电机作为执行机构执行动作,采用触摸屏来设置参数、下达指令,通过设定不同参数可自动加工不同规格的减速箱。设备运行表明:该系统减轻了工人的劳动强度,在保证产品质量的同时极大地提高了生产效率。

关键词：多孔镗床,自动加工,PLC,控制系统

参考文献

[1]钟玲,叶元臻,张劲涛.基于PLC的镗床自动控制改装[J].工程设计学报,2005(3):182-184.

[2]吕栋腾.基于PLC控制的卧式镗床电气化改造[J].新技术新工艺,2013(10):100-102.

[3]黄崇莉,王玲.PLC在机床改造中的应用[J].现代机械,2005(5):53-54.

[4]吕品.PLC和触摸屏组合控制系统的应用[J].自动化仪表,2010(8):45-47.

[5]赵玉刚,宋现春.数控技术[M].北京:机械工业出版社,2003.

[6]朱丽辉.浅析数控加工中的电机及其伺服驱动[J].科技信息,2010(7):121,137.

[7]吴焱明,孙云云,路程,等.铠装机控制系统设计[J].装备制造技术,2014(9):60-61.

镗床电气系统 第5篇

1 实施方案

应用西门子S120驱动系统+CU320-2DP控制单元, 来实现深孔钻镗床交流钻杆进给不同档位无级调速及快速停车功能。主要由硬件配置、原理设计和参数设置及三部分完成。

1.1 硬件配置

要实现上述功能, 主要需要以下硬件:

(1) 西门子交流变频电机; (2) 控制单元CU320; (3) 控制单元适配器CUA31; (4) 端子模块TB30; (5) 功率模块PM340; (6) 电抗器; (7) 抱闸继电器; (8) 制动电阻; (9) 网侧功率元件:熔断器, 接触器, 电抗器等。

1.2 原理设计

本机床使用的是Sinamics S120 AC/AC变频器, 其结构形式为电源模块和电机模块集成到一起, 特别适用于单轴的速度和定位控制。

模块型功率模块PM340必须配备控制单元适配器CUA31。该适配器通过Drive-CLIQ电缆与控制单元CU320连接在一起。

控制单元适配器直接插在PM340组件上。端子模块TB30插在控制单元CU320上。

电气原理接线如图1所示。

1.3 参数调试

a.打开STARTER5.0版本软件, 新建一个工程, 步骤如下:

Insert single drive unit→选择Sinamics S120后, 选中CU320, 选择address=3→OK;

b.点击Options→Set pc/PG接口:S7online (STEP7) →serial cable (PPI) , 设置正确的通讯地址。

c.点击 图标出现如下画面, 确认以下地址与版本正确后点close。

d.点击自动在线, 点击Automatic Configuration后, 逐步单击next完成驱动配置, 此时RDY红灯亮, DPT绿灯亮。

e.点击Drives→Servo_02→Configuration;

f.然后点击Configuration DDS提示断线, 确认后进入配置界面;

g.打开Function后, 选择Extended Setpiont Channel:

单击Next, 设置Control structure为[21]speed control (with encoder) ;

单击Next, 设置Power_unit:设置驱动名称, 电压等级, 冷却方式, 类型以及电源单元类型;

单击Next, 设置Power_unit supplementary data:控制单元适配器为CUA31;设置motor, motor holding brake;设置Encoder:2048;

单击Next, 设置Progress data exchange (drive) :[999]由BICO自由识别报文配置;设置Summary后, 完成驱动配置, 下载到驱动模块中。

h.接下来完成TB30输入输出端子的定义:

双击CU-S-003→TB30-03→Input/Output, 选择x122的1脚为p1020[0]反向功能, 选择x122的2脚为p1021[0], x122的3脚为p1022[0], x122的4脚为p852[0]使能功能, x122的7脚为p840[0]点动功能。

X482的1 2脚模拟输入改为P1070的第0位;X482的3 4脚模拟输出改为R68的第0位。

选择Drive-servo2-Setpointchannel-speedsetpoint的起始改为R4055的第0位, Reversal of direction改为R722的第0位。

i.软件控制电机实际运转可完成电机运转测试。

j.电机优化:将电机选择成矢量控制, 反馈方式为编码器反馈。

k.电机不同档位速度设置:可根据实际情况设置一, 二档的档位速度。

l.电机最大速度限制设置:可根据实际情况设置电机最大速度。

2 项目预期效益及推广应用前景