万向锯床的PLC控制及设计.pdf

工 业自动化 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 5 ． 1 2 ． 0 3 1 万向锯床的P L C控制及设计 刘桂 兰 娄底职业技术学院，湖南娄底4 1 7 0 0 0 摘要万向锯床解决了通用锯床锯切单一方向的缺点，介绍了万向锯床的设计工艺要求 ，液压传动原理，电机驱动电路和三菱 F X 2 N 一 4 8 M R系列P L C 对万向锯床的总体控制方案。根据控制要求确定输入／ 输出设备，并进行I ／ 0口分配，硬件接线和软件梯 形图的设计，最后进行现场调试。 关键词万向锯床；P L C 控制；设计 中图分类号T P 2 7 3 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 5 1 2 0 1 1 0 0 4 PLC Co n t r o l a n d De s i g n o f t h e Un i v e r s a l S a wi n g M a c h i n e LI U Gu i -l a n L o u d i P r o f e s s i o n a l T e c h n o l o g y I n s t i t u t e ， L o u d i 4 1 7 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t t h e u n i v e r s a l S a wi n g ma c h i n e s o l v e d t h e s i n g l e d i r e c t i o n’ S s h o r t c o mi n g s o f g e n e r a l c u t t i n g ma c h i n e ．t h i s p a p e r i n t r o d u c e s d e s i g n i n g r e q u i r e me n t s o f u n i v e r s a l Sa wi n g ma c h i n e ， mo t o r d ri v i n g c i r c u i t a n d t h e p ri nc i p l e o f h y d r a u l i c t r a ns mi s s i o n ， u s i n g F X2 N一 4 8 MR s e rie s Mi t s u b i s h i P LC o v e r a l l c o n t r o l s t h e u n i v e r s a l ma c h i n e ． Ac c o r d i n g t o t h e c o n t r o l r e q u i r e me n t s ， d e t e r mi n e s t h e s p e c ific i n p u t ／o u t p ut d e v i c e s ， a n d I ／ O d i s t rib u t i o n ， d e s i g n s h a r d wa r e c o n n e c t i o n a n d s o f t wa r e l a d d e r d i a g r a m， fin a l l y c a r r i e s o n t h e s c e n e d e b u g g i n g ． Ke y wo r ds un i v e r s al s a wi n g ma c h i n e；P LC c o n t r o l ；d e s i g n 0 引言 一 般 的锯床采用 电机拖动和液压传动 ，人工 参 与较多 ，并 只能朝一个方向锯切 ，为了解决常 用锯床的这些问题，设计万向锯床实现多方位锯 切 ，采用 P L C控制实现过程 自动化 ，提高其工作 可靠性 ，以达到灵活而高效生产的目的。 1 万向锯床 的设计工艺要求 中小型7 Y N 金属 带锯床通过装在工作 台 可 左、右、前 、后移动定位上可3 6 0 。 旋转定位的 夹钳或电永磁吸盘的协调配合实现对加工胚料的 精确对线 固定 ，采用数控和光栅尺掌控运动锯条 的锯切深度并可 自动退 出锯切行程。实现对被机 加工胚料的多方位锯切，达到取代铣、刨、插床 对非圆 矩形 、多边形 、T形 、十字形 、叉形 、V 形 、星形类黑色金属或有色金属机械零件之部 分机加工序 。中小型万 向金属带锯床适用于工件 3 0 0 mm3 0 0 mm4 0 0 mm范围内多方位平 面构 成 的机械零件 的锯切成形 ，装在锯架上的主动锯 轮经4 P 3 k W 电动机 、减速机驱动主动轮旋转 ， 张紧在主、从动轮上的锯带经导向器导向作垂直 f 或水平 快速锯切移动。 推动锯架沿主 、副立柱导 向作上 返 回 、下 锯切移动的升降油缸行程4 5 0 m m，锯架最大 行程4 3 0 m m；回转工作 台上工作平面上有五条 T形槽 ，可 固定厚度 为 1 0 0 mi l l 的 电永磁 吸盘 ， 或夹紧工件 的平 口钳 ，也可安装可倾斜 4 5 。 的旋 转平台 用于 V形零件锯切 ，锯条齿面线最高位 至 4 0 0 mmx 4 0 0 mm转 台平面 最大距 离 5 3 4 mm， 转台左右移动量 各 5 0 m m 非对称零件调节对 线1，前后移动量 2 2 0 m m，作水平 锯切用 。回转 工作台选用烟台环球 HL T Q 5 6 4 0 0 4 0 0系列液压 手动等分转 台改制 ，液压抬起 ，手动旋转 ，液压 湖南省教育厅科研一般课题 编号1 5 C 1 1 6 1 收 稿 日 期 6暖 誓 匝 刘桂兰万向锯 床的P L C控制 及设计 工业自 刹 车锁位 。锯切深度 或水平长度 经光栅尺掌控 ， P L C编程指令实现液压推动进刀。 2 万 向锯床 多向锯切 示范 2 ． 1多边形锯切 此类零件最多 ，重点考虑快准。 工艺路线如 图 1 所示 表示工作 台反向 旋转定位对线 ， 1 箭尾表示垂直向下锯第一 刀 ，依次类推 ，四刀成形 。多边形 含三边形 ， 五边形 与矩形类似。 2 图1 矩形工件锯切工艺图 2 ． 2 T形锯 切 工艺路线如图2 所示 1 按矩形程序锯切4刀 ； 2 将工件摘下 翻转 9 O 。 重 新对线定位夹 紧或 吸牢 ，锯第五 刀 ，第六刀 ； 3 再 翻 转 9 O 。， 锯 第 7 刀；再翻转9 O 。 第8 刀； 4 八刀成形。 3万 向 锯 床 的 液 压 传 动 原 理 。 一 。 】 液压传 动 图如 图 3 ，锯 架 油 缸由三位四通电磁阀来控制，其 L 一 中Y A 1 、Y A 2控制升降，Y A 3 控 制锯架快移 ，工作 台左右移动油 缸 由 三 位 四 通 电磁 阀 中 Y A 6 、 Y A 7 来控制，工作台前后移动油 缸 由 三 位 四 通 电磁 阀 中 Y A 4 、 YA 5 控制 ，Y A 9实现快移 ，锯带 1 t o 3 图2 T 形工件锯切工艺图 2 扭转油缸由Y A 8 控制，转台的锁定和旋转油缸由 人工操作阀来控制。 4万 向锯床的电机驱动主电路 万向锯床的电机驱动主电 如 图4 所示。 5万向锯床的 P L C设计 】 设计要求如下 。 安装在锯架上 的电动机经减速机的旋转运动 驱动主动轮带动锯条高速移动 ，锯架经升降油缸 驱动沿 主 、副立柱 上下移动 ，向上为空载行程 ， 向下为锯切工作行程 。锯架可以在主立柱的设定 位置操作 油缸定位 ，锯条经导 向器调节可实行对 工件 的水平 方 向锯 切 。工作 台沿 直线轨 前后移 动 ，向后 定为锯切工作行程 ，向前定为空载返 回 图3液压传动原理图 亘 圈 3 工 业自动化 总断 锯轮 冷却 油泵 变压器 变 控制回路 急停 路器 电机 电机 电机 断路器 压 断路器 工作灯 电源 器 I Q 。 F O F 4 ， ， Q ， F 5 。 ， 【 J ’ 一 ，r ； l 2 2 o ． 3 Q F 3 l 0F6 广 厂一 - ． Jf J Q F 。 ‘ } l 烈4 I I I 3 j I I I ’ KM2 J d 4 ‘．| U 肼 ] FR2 FR3 I I 1 ] ] ] l ] ] l l l l f l l l 1 I E L JE 眦 图4 电气主电路图 行程 ，全部行程的数据 由光栅尺采样 ，经 P L C编 程设定实现自动对接配合。工作台的左右移动是 表 1 I／ 0口分配表 为非对称零件对线定位设置的， 无工作行程 。建议工作行程要 比 返 回空载对线定位行程来得慢一 些 ，则非工作行程要定为快速移 动 。还要考虑断锯条保护及零点 设置；工作台前 、后、左 、右移 动有互 锁功能。只允许有一个方 向动作 。锯缝直线交叉线长度应 增加 O ． 1 0 ． 1 5 m m来补偿锯架误 差 。 根据系统控制要求 ，把系统 输人 输 出设 备及 P L C的 I ／ O端子 进行分配。其分配情况见表 1 。 6 硬件接线 图 根据I ／ 0口分配表确定硬件 接线 ，其硬件接线如图5 所示。 7软件梯 形图 P L C的软件编程语 言有梯形图 、指令表 、顺 序功能流程图和功能块图几种 。梯形 图是一种 图 形语言 ，这种语言与硬件接线图相对应 如梯形 图中 的X O 1 1 的逻 辑状态取决 于 S B1 的开 、闭状 态 。梯形图是从继电器接触器控制系统的电 、{ ＼{ 、{ 、{ 、{ 、{ 、{ 、{ 、{ I c o M J x o l X l Ix 2 fX 3 l x 4 l X5 6 JX7 l x 1 0 } x , ,I x i l x ,3 l x i4 l X l S ]x 16 IX l T ]x 2 0 lX 2 1 P L O F X2 N - 4 8 M R C OM lY O IY I 2 3 P 5}Y 6 I Y 7 l Y I O l Y l l l Y I 2 [C O M 2 l 一 { ] { ] { ] { ] { ] { ] { ] { ] { ] 牛 { ] L 22 K m K M2 Y A I Y A 2 Y 船Y A 4 Y A 5 Y蝎 A 7 Y A 8 Y c 图5硬件接线图 气原理演化而来 ，它沿用了常开触点、常闭触 点 、线圈 、定时器及计数器等术语 ，增加了一些 简单计算机符号。适合软件的经验设计法和逻辑 设计法。系统控制要求的实现 ，尽量用程序来完 成。可大大简化硬件设施的接线。 匿 霜 锯 带 扭 转 油 泵 停 止 油 泵 启 动 油 泵 故 障 水 泵 故 障 锯 轮 故 障 断 带 检 测 锯 轮 停 止 锯 轮 启 动 向 后 限 位 向 前 限 位 向 右 限 位 向 左 限 位 向 下 限 位 向 上 限 位 纵 向 移 动 横 向 移 动 锯 架 升 降 工业 自动 刘桂兰万向锯 床的P L C控制 及设计 本梯形图的设计思路为通过光栅传感器检 测并转换成脉冲信号 ，C 2 3 5 根据脉冲信号判断锯 架升降位置，超过4 5 0 m m停止下降，并 自动退 回，退到0 ． 2 m m处停止 ，C 2 3 6 根据脉冲信号判断 横 向移动位置 ，向左超过 1 0 0 mm停止 ，向右不能 超 过 0 ． 2 m m处 ，退到 0 ． 2 m m处停止 ，C 2 3 7根据 脉冲信号判断纵向位置，超过4 4 0 m m停止后退 ， 并 自动 向前退回 ，退到0 ． 2mm处停止 ，数据 的大 8 P L C联机调试 调试经过 了静态调试和动态调试 ，在现场先 空载调试后再进行满载调试。将 以上设计好的 P L C程 序输入 到 F X 2 N 一 4 8 MR F X 2 N系列 P L C具 有 如下 特 点 1 、集 成 型 高性 能 ；2 、高 速 运 算 ；3 、安心、宽裕的存储器规格 ；4 、丰富的软 元件范围主机后 ，连接好输入输出设备和主电 图 6 梯形图 小根据工 件尺寸 调整 。x1 1 、X1 2控制锯 轮 电机 的启停 ，X 1 7 、X 2 0 控制油泵电机的启停 ，如有 断带 X1 3 起作用 ，锯轮故障 X 1 4 起作用 ，能使 锯 轮 电 机 停 止 工 作 而 起 保 护 作 用 。X 3、X 4、 X 5 、X 6、X7 、X1 0为上下左 右前后 行程 控制开 关 ，实现锯架 、工作 台的运行方 向。锯架 向 下 ，工作 台 向后有快 移功 能 ，工 作 台左右 前后 有互锁 功能 。X 2 1 控制锯带扭转 Y1 1 。 路 ，按 照 以 上 的 步 骤 进 行 调 试 ，调试 过程全部 通过 ，完 全 满足万 向锯床的设计要求 。 9 结语 通过对万 向锯床的设计和 P L C控制 ，把样机应用到生产一 线 上试运 行 ，得 到操作技 术人 员的一致好评 ，操作变得简单 而顺手 ，同时，只要改变程序 就能加 工不 同尺寸 的工 件 ，没 必要全 程跟踪 和注意 ，降低 了 人 的劳动强 度 ，同时 ，不 同方 位 的锯 切 ，可 以加工 较复杂 的 工件 ，增加了生产工艺要求和 技术创 新 。能为社会创 造一定 的经济效益。 参考文献 [ 1 ]郭北涛． 国内外金属锯床的现状 及发展趋势 [ J ]． 制造技术与机 床 ，2 0 0 4 2 3 2 3 3 ． [ 2 ]梁应选． 全 自动金属带锯床液压 控制 系统设 计 [ J ]．液压与气 动 ．2 0 0 8 5 5 9 6 0 ． [ 3 ]杨久青． 一种全 自动金属带锯床 液压控制 系统设计 [ J ]． 科技信 息 ，2 0 1 0 9 5 9 6 0 ． [ 4 ]施振金． 电机与电气控制 [ M]． 北 京人 民邮电出版社 ，2 0 0 7 ． [ 5 ]胡学林． 可编程控制器应用技 术第二版 [ M ]． 北 京 高等教育出版社 ，2 0 0 5 ． 作者简介刘桂兰，女 ，1 9 7 4 年生，湖南娄底人，大学本 科，讲师。研究领域自动控制、电气工程。 编辑 向飞 圈噩 ] ． 帅， m 姚． 姒． 惦 一一 一 一 一一 一 一 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一