在三面铣组合机床控制系统的应用上交Word下载.docx
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操作者取下加工好的工件,再放上未加工的零件,重新发出加工指令重复上述工作过程。
图
(一)三面铣组合机床加工过程
2)液压系统
三面铣组合机床中液压动力滑台的运动和工件松紧是由液压系统实现的。
其液压元件动作情况如表
(二)所示。
工序
元件
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
BP1
BP2
原位
—
(+)
夹紧
+
快进
工进
快退
松开
表
(二)液压元件动作表
1.2三面铣组合机床的控制要求
1)有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式;
2)单循环自动工作过程如图
(一)所示,油泵电机在自动加工一个循环后不停机。
3)单铣头自动循环工作包括:
左铣头单循环工作、右1铣头单循环工作、右2铣头单循环工作、立头单循环工作。
单铣头自动循环工作时,要考虑各铣头的加工区间。
4)点动工作包括:
四台主轴电机均能点动对刀、滑台快速(快进、快退)点动调整、松紧油缸的调整(手动松开与手动夹紧)。
5)五台电机均为单向旋转。
6)要求有电源、油泵工作、工件夹紧、加工等信号指示。
要求有照明电路和必要的联锁环节与保护环节。
2.系统总体方案设计
2.1系统硬件配置及组成原理
本设计采用CJ1M(CPU22)PLC。
三面铣组合机床控制系统的操作面板分布图如图(三)所示,有手动(点动)、单周期、单铣头自动循环三种工作方式,用开关SA进行选择。
(1)手动:
选择手动工作方式时,用SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10、SB11、SB12各按钮来点动执行相应的动作。
(2)单周期:
选择单周期时,在滑动台处于原位时,按下启动按钮,自动执行一个周期后回到原位。
按下停止按钮时,整个系统处于停机状态。
(3)单铣头自动循环:
选择单铣头循环时,使用SB13、SB14、SB15、SB16来启动各铣头的自动循环。
加工完毕,铣头电机会自动停止。
在使用单铣头自动循环前,可用手动进行点动对刀后再启动单铣头自动循环。
(4)此外,电源和急停按钮没有接入PLC,而是放在输出端作为电源的控制,这样可以减少系统的输入点。
考虑到出现故障的紧急情况下,能及时切断电源,在电源端设置了交流接触器KM,如图外部接线图图(五)所示。
按下“电源”按钮SB1时,KM线圈得电并自锁,使输出设备接通电源;
按下“急停”按钮SB2时,KM触点断开,及时切断电源与输出设备的连接,起到保护作用。
图(三)操作面板分布图
2.2系统I/O变量定义及分配表
本系统共有24个输入设备,18个输出设备,其中有2个输入设备和一个输出设备未接入PLC。
共占用PLC的22个输入点和17个输出点。
具体I/O分配表如表(四)所示。
分组
功能
分配点
系统输入
选择开关
手动
2.00
系统输出
液压系统工作
1.00
单周期
2.01
1.01
单铣头循环
2.02
1.02
系统按钮
停止SB3
0.00
1.03
启动SB4
0.01
1.04
限位开关
原位SQ0
0.02
1.06
工进位SQ1
0.03
继电器
油泵KM1
1.07
立铣头起始位SQ2
0.04
左铣头KM2
1.08
右2起始位SQ3
0.05
右1铣头KM3
1.09
终点位SQ4
0.06
右2铣头KM4
1.10
点动控制按钮
夹紧SB5
0.07
立铣头KM5
1.11
松开SB6
0.08
指示灯
电源指示灯HL1
6.00
快进SB7
0.09
油泵指示灯HL2
6.01
快退SB8
0.10
工件夹紧指示灯HL3
6.02
左铣头SB9
0.11
快进指示灯HL4
6.03
右1铣头SB10
0.12
快退指示灯HL5
6.04
右2铣头SB11
0.13
工进指示灯HL6
6.05
立铣头SB12
0.14
内部辅助继电器
时间继电器
夹紧延时
TIM0(3S)
单铣头自动循环按钮
左铣头单循环SB13
2.03
高速定时
HTIM1(#1)
右1铣头单循环SB14
2.04
各工作步状态
初始状态
W0.00
右2铣头单循环SB15
2.05
松开/原位状态
W1.00
立铣头单循环SB16
2.06
夹紧状态
W1.01
没有接入PLC的按钮
电源SB1
快进状态
W1.02
工进状态
W1.03
急停SB2
左铣头动作状态
W1.04
右1铣头动作状态
W1.05
没有接入PLC的输出
照明灯
右2铣头动作状态
W1.06
立铣头等待状态
W1.07
立铣头动作状态
W1.08
快退状态
W1.09
表(四)I/O分配表
2.3系统接线图设计
根据I/O分配表,可画出对应的PLC外部接线图如图(五)所示。
图(五)三面铣组合机床PLC外部接线图
3.控制系统设计
3.1控制程序流程图设计
三面铣组合机床控制系统的总体结构流程如图(六)所示,由公共、手动、自动三个部分组成。
其中自动部分包括单周期和单铣头自动循环。
工艺流程图如图(七)所示。
图(六)系统总体结构
图(七)三面铣组合机床工艺流程图
3.2控制程序功能图设计
(1)公共部分
公共部分功能如图(八)所示,系统上电后电源指示灯亮;
按下启动按钮,油泵电机开始工作,并用连续状态20.10继电器保持,使其在一个循环周期后不停机;
按下停止按钮,电机停止工作,将所有输出都复位。
当从自动转到手动时,将自动部分除初始步外的所有步对应的工作继电器(W1.00~W1.09)复位,防止再次转到自动工作方式时,出现步异常情况。
图(八)手动部分功能图
(2)手动部分
手动操作采用点动控制,其中“松开”按钮SB6按下后处于松开状态并保持,当按下“夹紧”按钮后由松开变夹紧状态并保持。
其他点动按钮在按下时才动作,放松后停止动作。
为保证准确性和安全性,在程序中加了限位开关来限制工作区间。
程序如图(九)所示。
图(九)手动部分程序
(3)单铣头自动循环
按下对应的铣头启动按钮时,各铣头开始工作并在对应终点处自动停止。
程序如图(十)所示。
图(十)单铣头自动循环程序
(4)单周期
在滑动台处于原位时,按下“启动”按钮开始工作,到达终点后自动回到原位。
需再按下“启动”按钮才开始新的循环周期。
其功能图如图(十一),采用并列和循环结构组成。
图(十一)单周期循环功能图
4.系统调试及结果分析
4.1系统调试及解决的问题
程序主要采用模拟调试为主。
使用仿真方式,在PLC内存查看输出的情况。
调试时采用隔离法,分别对手动、单周期、单铣头循环进行调试。
保证各个程序段都正确,最后进行整体的调试。
这样比较容易排除问题。
由于准备工作比较充分,在保证时序图基本正确的情况下,程序没有很大的问题,主要是一些条件的调整及对问题的优化。
4.2结果分析
程序对于要求的手动、单周期、单铣头循环三种工作方式都能实现。
考虑到实际情况,在加工过程都有相应的指示灯。
对于安全性问题也有加以考虑,添加急停按钮能够在紧急故障情况下及时切断电源,保证设备的安全。
结束语
三面铣组合机床控制系统的设计,相对传统的加工方式,首先其提升为自动化的系统,在加工工艺上其精度有很大的提高。
其次,三面组合的加工方式,节省了时间,大大提高了加工效率。
再次,采用PLC控制,节省的人力资源,安全性也有所提高。
参考文献
樊金荣.欧姆龙CJ1系列PLC原理与应用[M].北京:
机械工业出版社,2009.
金以慧.方崇智.过程控制[M].北京:
清华大学出版社,1993.
何衍庆.工业生产过程控制[M].北京:
化学工业出版社,2004.
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