劉曉花

（1.中南大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2.安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 銅陵 244000）

PLC在平面磨床液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉曉花1，2

（1.中南大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2.安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 銅陵 244000）

平面磨床液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)讓液壓缸實(shí)現(xiàn)自由進(jìn)退動(dòng)作，以便實(shí)現(xiàn)平面磨床滑臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)用PLC代替繼電接觸式控制實(shí)現(xiàn)液壓缸的自由進(jìn)退。采用可編程控制器作為其控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，保證了工作滑臺(tái)有連續(xù)動(dòng)作的高可靠性，使系統(tǒng)的通用性和靈活性達(dá)到了要求。

平面磨床；液壓傳動(dòng)控制；電磁閥；組態(tài)軟件

磨床是用砂輪的周邊或端面對(duì)工件進(jìn)行磨削加工的精加工機(jī)床。磨床種類很多，主要有：平面磨床、外圓磨床、內(nèi)圓磨床、無(wú)心磨床及一些專用磨床，如：螺紋磨床、球面磨床、齒輪磨床等。平面磨床是用砂輪來(lái)磨削工件的平面，它的磨削精度和粗糙度都比較高，是應(yīng)用較普遍的一種機(jī)床。平面磨床中的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在繼電接觸式控制電路的控制下，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件完成規(guī)定動(dòng)作。液壓傳動(dòng)是靠密封容器內(nèi)的液體壓力能來(lái)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞與控制。它具有輸出力矩大，運(yùn)動(dòng)傳遞平穩(wěn)、均勻，調(diào)整控制方便等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是由接觸器電氣控制線路控制，由于這種控制線路的可靠性差，靈活性差，而且維修困難，現(xiàn)采用PLC對(duì)此控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，能很方便的實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，使用簡(jiǎn)單，編程方便，可靠性高，通用性和靈活性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)控制的可視化。本系統(tǒng)是用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制，主要是控制液壓系統(tǒng)完成基本的動(dòng)作——液壓缸的自由進(jìn)退，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?？偟目刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)是：上位機(jī)用昆侖組態(tài)軟件做人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)各種控制的可視化；下位機(jī)用PLC實(shí)現(xiàn)電磁換向閥的控制，利用組態(tài)軟件對(duì)PLC的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。

1 .工藝簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)以液壓動(dòng)力滑臺(tái)為例。液壓工作滑臺(tái)是平面機(jī)床用以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的一種通用部件。其運(yùn)動(dòng)是靠液壓缸驅(qū)動(dòng)的，該液壓動(dòng)力滑臺(tái)的自動(dòng)工作循環(huán)是：快進(jìn)—工進(jìn)—快退—原位停止。

下面簡(jiǎn)要介紹本系統(tǒng)動(dòng)作情況，如圖1所示：

（1）動(dòng)力滑臺(tái)快進(jìn)：液壓泵1輸出的液壓油經(jīng)換向閥2（左位），進(jìn)入液壓缸3的無(wú)桿腔，推動(dòng)活塞桿右移，液壓缸3的有桿腔回油經(jīng)換向閥2（左位），換向閥4（左位）進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔，形成差動(dòng)連接?；钊麠U快速右移，帶動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)快速進(jìn)給。

（2）動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)：換向閥2的左位和換向閥4的常態(tài)位（右位）進(jìn)入系統(tǒng)。液壓泵1輸出的液壓油經(jīng)換向閥2（左位），進(jìn)入液壓缸3的無(wú)桿腔，推動(dòng)活塞桿右移，有桿腔回油經(jīng)換向閥2（左位），濾油器5，調(diào)速閥6流回油箱。由于回油路上接調(diào)速閥，使回油流量減少，從而使活塞桿右移速度減慢，帶動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)工作進(jìn)給。

圖1 動(dòng)力滑臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖

（3）動(dòng)力滑臺(tái)快退：換向閥2（右位），換向閥4的（常態(tài)位）進(jìn)入系統(tǒng)。液壓泵1輸出的液壓油經(jīng)換向閥2（右位），進(jìn)入液壓缸3的無(wú)桿腔，推動(dòng)活塞桿向左移動(dòng)，無(wú)桿腔回油經(jīng)換向閥2（右位）流回油箱?；钊麠U有桿腔作用面積小，使活塞桿快速左移，帶動(dòng)動(dòng)力滑臺(tái)快退。

（4）動(dòng)力滑臺(tái)原位停止：換向閥2、4都是常態(tài)位進(jìn)入系統(tǒng)。液壓泵1輸出的液壓油經(jīng)換向閥2（中位）流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷。液壓缸內(nèi)無(wú)液壓油流入，活塞桿不動(dòng)，動(dòng)力滑臺(tái)原位停止。

電磁閥和液壓缸動(dòng)作關(guān)系如表1所示：

電磁閥工步 轉(zhuǎn)換指令 YA1 YA2 YA3快進(jìn) SB1 ＋ － ＋工進(jìn) SQ2 ＋ － －快退 SQ3 － ＋ －原位停止 SQ1 － － －

2 .PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，按鈕和行程開(kāi)關(guān)可以直接與PLC的輸入端子相連，繼電器線圈與輸出端子相連，可知液壓部分所需的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)共計(jì)10點(diǎn)（系統(tǒng)的主電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)、冷卻電機(jī)、通訊等所需點(diǎn)數(shù)不在本文中體現(xiàn)），考慮到今后擴(kuò)大功能留有余地，參考三菱公司產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)，選定PLC為FX2N—40MR。液壓系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)的分配如下所示：

輸入信號(hào) PLC輸入點(diǎn) PLC輸出點(diǎn) 電磁閥SB1 X001 Y0 YA1 SB2 X002 Y1 YA2 SQ1 X002 Y2 YA3 SQ2 X003 SQ3 X004

圖2

2.2 工作原理

（1）工作滑臺(tái)快進(jìn)

工作滑臺(tái)上的擋鐵壓下SQ1，X002常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，按下起動(dòng)按鈕SB1，X000常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，M0線圈通電，M0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使電磁鐵線圈Y0，Y2同時(shí)通電，此時(shí)，圖1中的換向閥2和換向閥4的左位進(jìn)入系統(tǒng)，活塞桿快速右移，帶動(dòng)工作滑臺(tái)快速進(jìn)給。

（2）工作滑臺(tái)工進(jìn)

當(dāng)擋鐵下壓行程開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，X003常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，M2線圈得電動(dòng)作，使電磁鐵線圈Y2失電。此時(shí)圖1中換向閥2的左位和換向閥4的常態(tài)位進(jìn)入系統(tǒng)，從而使活塞桿右移速度減慢，帶動(dòng)工作滑臺(tái)工作進(jìn)給。

（3）工作滑臺(tái)快退

當(dāng)工作滑臺(tái)工作進(jìn)給到終點(diǎn)，擋鐵壓下行程開(kāi)關(guān)SQ3時(shí)，X4常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使電磁鐵線圈Y0，Y2同時(shí)失電，使Y1線圈得電。此時(shí)，圖1中的換向閥2（右位），換向閥4（常態(tài)位）進(jìn)入系統(tǒng)使活塞桿快速左移，帶動(dòng)工作滑臺(tái)快退。

（4）工作滑臺(tái)原位停止

當(dāng)動(dòng)力滑臺(tái)快退到原位，擋鐵壓下行程開(kāi)關(guān)SQ1，X002常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使電磁鐵Y1失電，此時(shí)，圖1換向閥都是常態(tài)位進(jìn)入系統(tǒng)液壓缸內(nèi)無(wú)液壓油流入，活塞桿不動(dòng)，工作滑臺(tái)原位停止。

2.3 程序設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)的功能完成主要靠PLC程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，有些控制可以由上位機(jī)來(lái)干預(yù)。由于PLC有著極好的穩(wěn)定性，所以設(shè)備的大部分控制功能都由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn),程序的流程如圖2所示，按流程圖設(shè)計(jì)出梯形圖并調(diào)試運(yùn)行。

2.4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

人機(jī)界面采用昆侖組態(tài)軟件作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)組態(tài)軟件的PLC驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圖形與PLC內(nèi)寄存器的動(dòng)畫(huà)連接，從而可實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

3 .結(jié)語(yǔ)

液壓動(dòng)力滑臺(tái)工作循環(huán)是自動(dòng)化程度較高的部件，通過(guò)PLC代替繼電接觸式控制及與上位機(jī)中進(jìn)行組態(tài)和編程，下位機(jī)（PLC）實(shí)現(xiàn)電磁換向閥的控制，可以非常容易的滿足工藝要求。使操作人員非常方便、簡(jiǎn)單的在人機(jī)界面上實(shí)現(xiàn)各種操作，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低了故障發(fā)生率，工作效率也大大提高。

郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].武漢：東南大學(xué)出版社，2009.

TM571.61

A

1672-0547（2010）01-0084-02

2009-12-11

劉曉花（1969-），女，陜西戶縣人，安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系講師，中南大學(xué)信息與工程學(xué)院在讀碩士，研究方向：控制工程。