基于PLC的液压滑台控制系统设计.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 1 1 ． 2 0 1 3 基于 P L C的液压滑台控制系统设计 乔培平 陕西工业职业技术学院 机械工程系， 陕西 咸阳7 1 2 0 0 0 摘要 针对继 电器 接触器控制系统存在 的问题 ， 该文采 用 P L C技术 对液压动力滑 台进 给运 动进行控制 ， 选择 了 P L C机 型 ， 进行 了硬 件设计 、 软件设计 ， 画出了梯形 图。并应用 于实 际的切削过程 中， 经实验和使用 ， 验证 了其可行性和实用性。 关键词 液压滑台 ； P L C控制 ； 梯形 图； 状态转换 中图分类号 T H1 3 7 ； T H1 6 5 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 1 1 0 0 4 1 0 3 Hy d r a u l i c Co n t r o l S y s t e m De s i g n Ba s e d on PLC Q I A0 P e i - p i n g Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g D e p a r t me n t ， S h a n x i I n d u s t r i a l V o c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l C o l l e g e ， X i a n y a n g 7 1 2 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ai mi n g a t t h e e x i s t i n g p r o b l e m o f r e l a y c o n t a c t o r c o n t r o l s y s t e m， t h i s a r t i c l e u s e s t h e P L C t e c h n o l o g y t o c o n t r o l h y d r a u l i c p o w e r s l i d i n g t a b l e f e e d mo v e me n t ， c h o s e P L C mo d e l s ， h a s c a r r i e d o n t h e h a r d wa r e d e s i g n ， s o f t wa r e d e s i g n ， d r a w t h e l a d d e r d i a g r a m． An d a p p l i e d t O t h e a c t u a l c u t t i n g p r o c e s s ，t h e e x p e r i me n t a n d u s e t o v e r i f y t h e f e a s i b i l i t y a n d p r a c t i c a b i l i t y ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c s l i d i n g t a b l e ； P L C c o n t r o l ； l a d d e r d i a gra m； s t a t e t r a n s i t i o n O 引言 液压动力滑台是组合机床上用以实现刀具进给运 动的一种通用部件． 其运动是靠液压缸驱动的。组合机 床的控制系统大多采用液压传动和电气控制相结合 的 控制方式 ． 即由液压传动实现滑台向前或向后的进给运 动 ． 再 由电气控制系统控制液压传动系统 ． 实现滑台的 工作循环。在组合机床液压系统中． 经常使用两个调速 阀串联来实现两种不同工进速度的转换。 针对继电器接 触器控制系统手工接线 、 可靠性差、 控制不方便 、 响应速 度慢等缺点。某厂对加工 Z Q S T 0 0气缸曲轴孔止推面卧 式精镗组合机床的 1 H Y 3 2 A型液压滑台进行技术改造 ． 用 F X 2 N 一 3 2 MR型 P L C设计了控制系统 1 动力 滑台液压 系统 液压滑 台实现二次工作进给循环的液压系统如图 1 所示 。 完成的工作循环为 滑台快进一 一次工进- 二 次工进一停留一快退。 图中采用限压式变量叶片泵和两 调速阀组成的回油路容积节流调速 回路 ． 使滑台得到较 稳定的低速运动 。工作状态的换接由 Y A1 ～ Y A 4四个 电 磁换 向阀的通断来控制 。在二工进结束时 ， 采用死挡铁 控制滑台停留位置 。 图 1 滑台--3 - 进的液压 系统图 电磁铁 Y A1 ～ Y A 4的通断电动作顺序见表 1 。表中 “ ” 号表示通电， “ 一 ” 表示断电。 表 1 电磁铁动作表 Y A I Y A 2 Y A 3 Y A 4 主令信号 快进 一 工进 二工进 停留 快退 一 停止 一 l S BI S Q 2 ‘ 。L S O 3 ‘ S Q 4 一 一 T O 一 一 S Q1 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 0 9 ，二 进 皂 动 工 作 循 环 主 令 电 器 状 态 变 化 如 下 作者简介 乔培平 1 9 7 5 一 ， 男， 陕西 咸阳 人， 讲师， 学士， 主 要从事设备控制 滑 台原位 按 S B I - 快进_压下 S Q 2 _ 滑台转一 技术、 刀具切削 状态智能 监控技 术方面的 教学和研 究工作。 工进 压下 S Q 3 _ 十 滑台转二工进 压下 S Q 4 - - 台停 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 3年 第 1 1期 留 6 滑台快退一压下 S O1 一滑台原位停止。 液压滑台的工作方式有多种 ． 常见 的有手动与 自动 方式 ． 在 自动方式中又有单步、 单周期与连续工作方式。 在实际应用 中． 单步很少使用 ． 因此 ． 在用 P L C实现时 没有考虑 ． 而手动与连续方式最为常用。 2 P L C控制设计 2 ． 1 P L C选择 目前市场上的 P L C品种规格众多 ．控制功能也各 有特点 。综合分析液压滑台的动作要求 ， P L C需要完成 的控制功能较多 ． 控制精度较高。系统共需开关量输入 点 l 0个 ， 开关量输 出点 4个 ， 输入 、 输 出点数共计 1 4 个 ． 并考虑整个系统的经济和技术指标 ． 考虑到今后扩 大功能留有余地 ． 选用三菱公司的微型机 F X 2 N一 3 2 MR 机型 。 该机基本单元有 1 6点输入 ， l 6点输 出． 其 I ／ O功 能和指令系统都能满足对该滑台的控制要求 2 ． 2硬件 设计 I ／ O端 口分配见表 2 ． P L C输入输出接线见 图 2 。 表 2 I ／ 0 分 配 端 口表 名称 继电器 名称 输出 Y A 1 Y A 2 Y A 3 Y A 4 继 电器 起动 停止 原位 一 工进 二工进 终点 点动右行 占动左行 自动／ 单周 手动 X l l 电磁铁 X I 2 电磁铁 x 1 电磁铁 x 2 电磁铁 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 1 O Y1 Y 2 Y 3 Y 4 在图 2中． S A为选择开关 ． 用来选择滑台的工作方 式 ， 当 S A接通 X 7时 ， 为 自动／ 单周工作方式 ； 当 S A接 通 XI O时． 为手动调整工作方式 ， 手动调整只在维修和 调试过程 中才使用 ． 按下 S B 3可使滑 台手动进给 ， 按下 S B 4实现手动快速退 回。 另外 ， 为了保证安全 ． 系统外部 设置了急停控制电路 。 当系统出现故障时 ， 按下 S B 5， KM线圈失 电， K M 自锁触点断开， P L C失去 电源 ，电磁 铁停止工作 ， 动力滑台停止进给。 2 ． 3软件设计 软件设计可采用梯形 图进行 ． 根据控制过程编制 的 梯形图如图 3所示 在梯形图中， 采用了顺序控制设计 方法 ， 并且使用 了主控指令 MC 。用状态 S O表示原位 ， 用状态 2 0表示快进 ． 用状态 2 1 表示一次工进 ． 状态 2 2表示二次工进 ， 状态 2 3表示延时 ． 延时 6 s 。 状态 2 4表示快退 4 2 N L 图 2 P L C输入输出接线 图 X1 0 卜 _ _ _ 1 lM c N O M03 X5 M2 卜_I／ } M0 X6 M 1 1 H斗 M2 M8 0 4 0 M8 0 3 4 ] M8 0 O 2 卜 _ _ _ [ S E T s o ] a HX I H 1 X H1 X ， lH O s E T s 2 o ] S 2 0 S T L 卜 s E T s z 2 3 图 3 P L C 软 件设 计 梯 形 图 程序描述如下 将 S A扳 向自动位置 ， 利用 P L C技术 初始化脉冲 M8 0 0 2使程序进去初始状态 S O 。 此时 。 按下 启动按钮 S B 1 。 X1 1常开触点闭合 ， 2 0被置位 ． 而 S 0自 动复位 ， 2 0被置位后 ， 驱动它后面所连接的负载工作 ， 随着各转换条件的满足 ，系统将按要求 自动完成快进、 一 工进 、 二工进 、 停留各工步。当系统工作至 S 2 4步时， 、 一 l 2 l 2 3 4 3 4 输一 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 1 ． 2 01 3 基于 S 7 2 0 0的气动控制系统速度监测研究 张 磊， 谢明舜， 陈光明 上海市质量监督检验技术研究院， 上海2 0 1 1 1 4 摘要 通过对西 门子 S 7 2 0 0控制器和气动控制系统原 理的分析 ， 针对气动控制系统提 出了一 种基 于 S 7 2 0 0的简易速度监测方法 ， 进行 了软件设计 ， 并编写了软件程序。该方法简便易行 ， 具有 良好 的实用价值 。 关键词 S 7 2 0 0 ； 气 动控制 ； 速度监测 中图分类号 T H1 3 8 ； T P 2 7 1 文献标识 码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 1 1 - 0 0 4 3 0 3 Re s e a r c h o n Pne u ma t i c Con t r o l S y s t e m S pe e d De t e c t i on Ba s e d o n S 7 2 0 0 PLC Z HANG L e i ， XI E Mi n g - s h u n， C h e n Gu a n g - mi n g S h a n g h a i I n s t i t u t e o f Q u a l i t y I n s p e c t i o n a n d T e c h n i c a l R e s e a r c h ， S h a n g h a i 2 0 1 1 1 4 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e ma k e a n a n a l y s i s o f 7 - 2 0 0 P LC a n d p n e u ma t i c c o n t r o l s y s t e m，p r o p o s e s t h e p n e u ma t i c c o n t r o l s y s t e m s p e e d d e t e c t i o n me t h o d b a s e d o n 7 - 2 0 0 P L C ， g i v e s t h e s o f t w a r e d e s i g n o f t h e me a s u r i n g s y s t e m a n d w r i t e s p r o g r a ms f o r t h e t e s t me t h o d ． T h e s p e e d d e t e c t i o n me t h o d i s s i mp l e a n d e a s y t o d o a n d a l s o o f gre a t r e l e v a n c e t o a p p l i c a t i o n s ． Ke y wo r d s 7 - 2 0 0； p n e u mi c c o n tr o l s y s t e m； s p e e d d e t e c t i o n me t h o d 0 引言 1 气动控制系统简介 气动控制系统在工业制造和检测技术领域具有很 广泛的应用 ． 西 门子 S 7 2 0 0在价格和稳定性方面的良 好性能使其在控制系统 中也广为应用。越来越多的控 制系统要求速度能够实时显示 ， 进行定量分析 ， 本文就 此进行分析研究 。 收稿 13期 2 0 1 3 0 8 1 6 作者简介 张磊 1 9 8 3 一 ， 男 ， 河南南阳人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事检测 和 自 动化控制技术等方面的研究。 - - 十一 - 气压传动 以压缩气体为工作介质 ．靠气体的压力 传递动力或信息的流体传动。传递动力的系统是将压 缩气体经由管道和控制 阀输送给气动执行元件 ．把压 缩气体 的压力能转换为机械能而做功 气缸是气动控 制系统的执行机构 ．基于 P L C的气动控制系统 主要由 控制器 、 人机界面 、 气缸 、 电磁 阀、 磁性开关 、 各种数据 采集记录装置和保护装置等组成 ， 如下图 1 所示。气压 传动具有诸多优点 ①工作介质是空气， 使用后可直接 Y 2得电． 电磁铁 Y A 2工作 ， 动力滑台开始快退 ， 当快退 至压下原位行程开关 S Q1 时 ．若 S A置于单周位置 。 X 7 常开触点闭合 。 X 7常开触点断开 ， 系统将 由状态 2 4回 到起始步 S O ． 自动循环过程结束。若 S A未处于单周位 置 ． X7常开触点是断开的 ． 常闭触点是闭合的 。 则系统 将 由状态 2 4回到 2 0自动进行下一周期的工作循环。 滑 台左右方向位置调 整的方法是 将 S A扳到手动位 置 。 此时 ， Xl 0常开触点闭合 ， 常闭触点断开 ， 利用主控 指令 MC。 通过点动按钮 S B 3 、 或 S B 4实现动力滑 台向 左 向右方向运动 的手动位置调整 工作过程中如因特殊原因需 紧急停车时 ． 按下停止 按钮 S B 2 ， X1 2闭合 ， 接通 M8 0 4 0 、 M8 0 3 4 ， 程序各步之间 的转换与输 出即刻被禁止 ． 从而使系统停止工作 ， 组合 机床停止工作 3 结论 用P L C对 1 H Y3 2 A型动力滑台的液压系统进行控 制 。 更有利于提高该设备的 自动化程序 。 操作 、 管理维护 方便 ， 可靠性高 ， 减少了能耗 ， 提高了工作效率 。用 P L C 对采用继 电器电气 系统控制的液压传动系统的组合机 床等设备加以改造 ， 具有积极的现实意义。 参考文 献 [ 1 】 黄志坚 ． 液压系统控制与 P L C应用[ M] ． 北京 中国电力出版社， 2 01 0． [ 2 ] 陈鼎宇． 机械设备控制技术[ M】 ． 北京 机械工业 出版社， 1 9 9 9 ． 【 3 】 汪大鹏， 等． 二 工进调速 阀及 P L C控 制的机床新 油路[ J ] ． 组 合 机床与 自动化加工技术， 2 0 0 6 ， 3 ． [ 4 ] 石玉 明， 李锡辉 ． 基于 P L C的液压 自动循环控 制系统【 J ] ． 机床 电器， 2 0 0 7 ， ㈤． 4 3