机床电器２０１１．３ ＰＬＣ・变频器・计算机——ＰＬｃ在精镗机上的应用 ＰＬＣ在精镗机上的应用 刘小明（广东省清远市技师学院，５１１５１７） 摘要：可编程控制器（ＰＬＣ）是以微处理器为核心，综合了计算机技术、通信技术而发展起来的一种新型、通用的自 动控制装置，具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点。近年来在工业自动控制、机 电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。本文简述了利用日本三菱公司的ＰＬＣ（ＦＸ： 一４８ＭＴ）控制器对 精镗机进行改进。 关键词：ＰＬＣ；精镗机 中图分类号：ＴＧ５３７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—０４２０（２０１１）０３—００３４—０４ Ｏ 前言 能准确定位会导致加工位置精度不合格，质量不稳定， 容易出现废品。 精镗机是一种用来对活塞的定位销孔进行精镗加 ２．３控制线路复杂，主轴电机起动过于频繁，导致设 工的设备。它主要是由机座、油压系统、滑台、主轴、动 备故障多，机械磨损大，维修困难，影响生产。 力头、送料托架、电动机和变速箱等元件组成。夹具装 在滑台上，而主轴上装有一把精镗刀，加工动作时把工 ３ 改进思路 件放到夹具上夹紧，控制电磁换向阀驱动油缸带动滑 ３．１利用日本三菱公司的ＰＬＣ（ＦＸ： 一４８ＭＴ）控制器 台前进，把工件送到主轴上进行精镗加工。 取代原有的中间继电器和时间继电器。 １ 改进前本机的加工工序流程 ３．２采用ＰＬＣ控制器后，操作控制系统设有自动和 手动状态运行，控制面板上有状态指示灯，操作简单， 如加工示意图Ｉ所示，机械夹具是装在滑台上面， 方便清晰，容易掌握。 主轴上装有一把精镗刀。手动将工件放到机械夹具上 ３．３机械方面：在滑台上加装送料杆、压板和校正杆， 夹紧后，启动液压驱动油缸，带动滑台向右移动进行精 它们是用油缸来驱动的，通过换向电流阀控制其动作。 镗加工。 如图２所示，把工件排列放到托料架上，工件会自动滑 主轴和精镗刀 到送料杆内，送料杆将工件送到夹具上夹紧，再经过压 ——＼一 板将工件压到位，然后通过校正杆进行定位位置校正 通鱼／［旧＝Ｕ［ ＼ 检测，这样就可以实现自动送工件夹紧和位置校正，并 保证加工位置和精度要求，以满足加工要求。 图１加工示意图 加工步骤流程如下： 液压起动一人工将工件放到机械夹具上手动夹紧 一按下启动运行按钮一主轴旋转、滑台前进一滑台前 进到位１．５ ｓ后滑台后退、主轴停止一后退到位后放 松夹具取出工件一循环放工件操作 ２ 改进前本机存在的问题 图２设备运行示意图 ２．１ 因为将工件放到机械夹具上加工及精镗加工完 加工流程步骤如下： 毕后，取工件等操作都是手动完成，从而使生产效率 液压和主轴起动一将工件排列放到托料架上一按 降低。 下启动按钮一送料杆前进一夹紧工件一送料杆后退 ２．２ 由于靠人工把工件放到机械夹具上手动夹紧，不 压板前进一校正杆前进一校正杆后退一压板后退一滑 一３４～ ＰＬＣ・变频器・计算机——ＰＬｃ在精镗机上的应用 机床电器２０１１．３ 表１ Ｉ／Ｏ地址分配表 输入 输入 代号 元件 ＸＯ ＳＡｌ Ｘ１ ＳＡ２ 功能说明 输入 输出 代号 元件 Ｙ０ ＫＭｌ 台前进一前进到位１．５ ｓ后滑台后退一夹具放松一工 件自动滑到工件筐内 功能说明 液压电动机 接触器线圈 主轴电动机 接触器线圈 送料杆前进 送料杆后退 夹紧 放松 ４ 电路设计 ４．１主电路 ＯＦＦ为手动 ＯＮ为自动 ＯＮ为自动启动 ＯＦＦ为自动停止 主轴起动 主轴停止 液压起动 液压停止 Ｙ１ ＫＭ２ 如图３所示，当合上电源总开关ＱＳ后，接通主线 路和变压器ＴＣ （变压器ＴＣ 输入电压为ＡＣ ３８０ Ｖ，输 Ｘ２ ＳＢｌ Ｘ３ ＳＢ２ Ｘ４ ＳＢ３ Ｘ５ Ｓ Ｙ２ ＹＶ１ Ｙ３ ＹＶ２ Ｙ４ ＹＶ３ Ｙ５ ＹＶ４ 出电压为ＡＣ ２４ Ｖ）电源，当按下运转准备启动按钮 ｓＢ 后，接触器线圈ＫＭ和指示灯ＨＬ， 得电，ＫＭ通过 其辅助触头ＫＭ实现自锁，ＫＭ主触头吸合使变压器 ＴＣ：（输入电压为３８０ Ｖ，输出电压为ＡＣ ２２０ Ｖ）得电， 给ＰＬＣ供电，同时指示灯ＨＬ 点亮，表示设备已进入 运行准备状态。当按下紧停按钮ｓＢ 。后，线圈ＫＭ和 ＨＬ ，失电，将主电路切断。Ｍ 和Ｍ 分别是液压和主 轴电动机，ＫＭ 和ＫＭ 是液压和主轴电动机的控制接 触器，ＦＲ 和ＦＲ：分别是液压和主轴电动机的保护用 热继电器。 ｌ皇堡 Ｊ堕壁 墨Ｉ 皇 垫ｌ圭塑皇 塑ｌ ！ ＡＣ３８０Ｖ ５０Ｈｚ 图３主电路图 ４．２ ＰＬＣ Ｉ．／Ｏ分配表和接线图 本设备采用了三菱公司的ＰＬＣ（ＦＸ Ｎ一４８ＭＴ）控 制器，输入有２４点，输出有２４点，共４８点。输入端接 有机械开关、按钮及行程开关，输出端接指示灯、电磁 阀和接触器线圈（电压为ＤＣ ２４ Ｖ）。表１为Ｉ／Ｏ地址 分配表，图４为Ｉ／Ｏ接线图。 ５ 操作控制说明 ５．１ 手动操作 当设备进入运转准备状态后，手动操作ＰＬＣ梯形 图如图５所示，按下液压起动按钮ｓＢ。，接通Ｘ００４， ＹＯ００和Ｙ０１４接通并自锁，使接触器线圈ＫＭ 和指示 灯ＨＬ。得电，接触器ＫＭ 主触头吸合和指示灯ＨＬ 亮， Ｘ６ 选择送料杆 Ｙ６ ＹＶ５ 压板前进 Ｘ７ ５Ａ３ 选择压板 Ｙ７ ＹＶ６ 压板后退 ＸｌＯ 选择校正杆 ＹｌＯ ＹＶ７ 校正杆前进 Ｘ１１ 选择滑台 Ｙ１１ ＹＶ８ 校正杆后退 Ｘ１２ ｓＢ５ 点动前进 Ｙ１２ ＹＶ９ 滑台前进 Ｘ１３ ｓＢ６ 点动后退 Ｙ１３ ＹＶ１Ｏ 滑台后退 Ｘ１４ ＳＢ 手动夹紧 Ｙ１４ ＨＬ１ 液压电机指示灯 Ｘｌ５ ＳＢ８ 手动放松 Ｙ１５ ＨＬ２ 主轴电机指示灯 Ｘｌ６ ＳＱｌ 送料杆原位 Ｙ１６ ＨＬ３ 送料杆原位指示灯 Ｘ１７ ＳＱ２ 送料杆到位 Ｙ１７ ＨＬｄ 送料杆到位指示灯 Ｘ２Ｏ ＳＱ３ 夹紧到位 Ｙ２Ｏ ＨＬ５ 夹紧到位指示灯 Ｘ２１ ＳＱ４ 放松到位 Ｙ２１ ＨＬ６ 放松到位指示灯 Ｘ２２ ＳＱ５ 压板原位 Ｙ２２ ＨＬ７ 压板原位指示灯 Ｘ２３ ＳＱ６ 压板到位 Ｙ２３ ＨＬ８ 压板到位指示灯 Ｘ２４ ＳＱ７ 校正杆原位 Ｙ２４ ＨＬ９ 校正杆原位指示灯 Ｘ２５ ＳＱ８ 校正杆到位 Ｙ２５ ＨＬ Ｌ０ 校正杆到位指示灯 Ｘ２６ ＳＱ９ 滑台原位 Ｙ２６ ＨＬ１１ 滑台原位指示灯 Ｘ２７ ＳＱ１ｏ 滑台到位 Ｙ２７ ＨＬ１２ 滑台到位指示灯 表示液压电机已启动运行，若需要停止运行时，按下液 压停止按钮ｓＢ 即可。当按下主轴电机起动按钮 ｓＢ ，接通Ｘ００２，Ｙ００１和Ｙ０１５得电，并通过Ｙ００１自 锁，使接触器线圈ＫＭ 和指示灯ＨＬ 得电，接触器 ＫＭ：主触头吸合和指示灯ＨＬ 亮，表示主轴电机已启 动运行。同样，若需要停止运行时，按下主轴电机停止 按钮ｓＢ：即可。开关ＳＡ 为ＯＦＦ时，使Ｘ０００也为 ＯＦＦ，表示选择手动状态操作，而开关ＳＡ，选择接通送 料杆Ｘ００６，当夹具放松到位开关ｓＱ 接通Ｘ０２０时，按 下点动前进按钮ｓＢ ，接通Ｘ０１２，Ｙ００２得电，则电磁阀 ＹＶ１得电后送料杆前进，按下点动后退按钮ｓＢ ，接通 ＸＯ１３，］（００３得电，电磁阀ＹＶ２得电后送料杆后退；开 关ｓＡ 接通压板ＸＯ０７，校正杆原位开关ｓＱ ，接通 Ｘ０２４，按下点动前进按钮ｓＢ ，接通Ｘ０１２，Ｙ００６得电， 使电磁阀ＹＶ５得电压板前进，按下点动后退按钮ＳＢ ， 接通ＸＯ１３，Ｙ００７得电，使电磁阀ＹＶ６得电后压板后 退。当开关ＳＡ 分别接通校正杆Ｘ０１０、滑台ＸＯ１１，按 下点动前进按钮ＳＢ ，接通Ｘ０１２，ＹＯＩＯ、ＹＯ１２得电，电 磁阀Ｙｖ７、ＹＶ９得电后校正杆、滑台前进；而按下点动 后退按钮ＳＢ ，接通ＸＯ１３，ＹＯ１ｌ、Ｙ０１３得电，电磁阀 一３５— 机床电器２０１１．３ ＰＬＣ・变频器・计算机——ＰＬｃ在精镗机上的应用 ＳＡｉ ＳＡ２ ＳＢｉ ＳＢ２ ＳＢ３ ＳＢ４ ＳＡ３ ＳＢｓ ＳＢｓ ＳＢｚ ＳＢ８ ＳＱ，ＳＱ２ ＳＱ３ ＳＱ４ ＳＱ５ ＳＱｅ Ｓ∞ＳＱ８ ＳＱ９ ＳＱ１ ０ ｔ 。 ∞Ｍ Ｘ０ Ｘ１ Ｘ２ Ｘ３ Ｘ４ Ｘ５ Ｘ６ Ｘ７ Ｘ１０ Ｘ１１Ｘ１２Ｘ１３ Ｘ１４ Ｘ１５ Ｘ１６ Ｘ１７ Ｘ２０ Ｘ２１ Ｘ２２ Ｘ２３ Ｘ２４Ｘ２５ Ｘ２６ Ｘ２７ ＦＸ２Ｎ一４８ＭＴ ＰＬＣ ＣＯＭ ＹＯ Ｙ１ Ｙ２ Ｙ３ Ｙ４ Ｙ５ Ｙ６ Ｙ７Ｙｌ０Ｙ１１Ｙ１２Ｙ１３ Ｙ】４ Ｙｌ５ Ｙ１６ Ｙ１７ Ｙ２０Ｙ２１ Ｙ２２ Ｙ２３ Ｙ２４Ｙ２５ Ｙ２６ Ｙ２７ ２４Ｖ 宁中中中中中中宁中宁中中中中中中中中中中中中 ＝ Ｒ ＲＫＭｔ ＫＭ２ ＹＶ１ Ｙｖ２Ｗ３ＹＶ４ＹＶ５Ｗ６Ｙｖ７ ＹＶ８ＹＶ９ＹＶｌ０ＨＬ１ ＨＬ２ ＨＬ３ ＨＬ４ ＨＬｓ ＨＬ６ ＨＬ７ ＨＬ８ ＨＬ９ ＨＬｌｏ ＨＬｎＨＬ１２ 图４ ＰＬＣ Ｉ／Ｏ接线图 Ｈ卜＿１ Ｆ＿ ————————————— ｆ ｌ ｌｌ 、 Ｊ Ｘ００２ Ｘ００３ 卜Ｔ ］———————————— ｌ ０ ４ ｌ ５ ２ ３ １ ００ Ｙ０００ Ｘ００６ Ｘ０１２ Ｘ０２１ Ｘ０１７ Ｙｏ０３ 、 ＨＨ 啪 啪 啪 啪 ｌ Ｉ ｌ卜＿＿ —— Ｘ００７ Ｘ０１２ Ｘ０２４ Ｘ０２３ Ｙ００７ Ｉ１ Ｈｈ Ｈ ｌＩ 卜＿ 卜 ｘ０１３ Ｘ０２２ Ｙ００６ Ｉ ｛ 卜 ｕ．——＿＿＜ １Ｉ ｌＸ０１０ Ｘ０１卜朴 ２ Ｘ０２５ Ｙ０１１ 一 ｆＩ Ｉｆ卜． ———＿＿（ ｝ 尸Ｘ０ １ｌ Ｘ０１２ Ｘ０２７ Ｙ０１３ — ｌ Ｉ 卜 ＿ ＿—— Ｉ １Ｈ卜 ｆ ｌ＿＿ —————＿＿（ Ｘ０１５ Ｘ０２１ Ｙ００４ Ｉ卜＿＿ ＿ ———— 图５手动操作程序梯形图 ■ｒＭ８００２ 圄 南 一 Ｘ１７ ｉ 卜— ｝－Ｘ２０ Ｌ匝 — ＝ Ｘ１６。 — ＂ －＝￣Ｘ２３、 一 Ｌ＝ Ｘ２５一 匝 — Ｘ２２一 匣 — ［ Ｘ２４一 啐ｈ—＠ １１Ｘ２７ 图６ 自动操作状态图和动作流程图 ＹＶ８、ＹＶ１０得电后校正杆、滑台后退。按下手动夹紧 按钮ＳＢ，，接通Ｘ０１４，Ｙ００４得电，则电磁阀ＹＶ３得电 后夹具夹紧，按下手动放松按钮ＳＢ。，接通ＸＯ１５，Ｙ００５ 得电，电磁阀ＹＶ４得电后夹具放松。 一３６— ５．２ 自动操作控制 图６为自动操作状态图和动作流程图，ｓ０为初始 状态，ＰＬＣ特殊辅助继电器Ｍ８００２是从停止一启动运 ７行切换瞬间脉冲接通，从而使状态器Ｓ０置１。开关 ＳＡ 为ＯＮ接通Ｘ０００（见图７），表示选择自动状态操 作，啪 ⅢＯ ｌ ２ ３ ４ ５ 启动液压和主轴电机后接通Ｙ０００和Ｙ００１， Ⅲ 吼 啪 啪 翠翠 一送料原 位开关ｓＱ，、放松到位开关ｓＱ 、压板原位开关ＳＱ 、校 正杆原位开关ＳＱ 和滑台原位开关ｓＱ。，分别接通 Ｘ０１６、Ｘ０２１、Ｘ０２２、Ｘ０２４和Ｘ０２６，当开关ＳＡ２为ＯＮ接 通ＸＯ０１后，ＭＯ得电并保持，即自动操作开始运行，状 态从Ｓ０向￥２０转移，Ｙ２得电，电磁阀ＹＶ１得电后送料 杆前进将工件送到夹具处，碰到送料杆到位开关ｓＱ 接通ＸＯ１７，状态￥２０向￥２１转移，输出Ｙ２断电，Ｙ４得 电，使电磁阀ＹＶ３得电后夹具夹紧工件，碰到夹紧到 位开关ＳＱ 接通Ｘ０２０，转至状态￥２２，输出ＹＯ０４断电， Ｙ３得电，使电磁阀ＹＶ２得电后送料杆后退压到原位 开关ｓＱ 接通Ｘ０１６，转至状态￥２３，输出Ｙ３断电，Ｙ６ 得电，使电磁阀ＹＶ５得电后压板前进，将工件压到夹 具底部，碰到压板到位开关ｓＱ 接通Ｘ２３，转至状态 ￥２４，输出Ｙ６断电，ＹＩＯ得电，电磁阀Ｙｖ７得电后校正 杆前进对工件加工定位位置校正检测，当碰到校正到 位开关ｓＱ。接通Ｘ２５，转至状态￥２５，输出ＹＩＯ断电，而 Ｙ１ １得电，电磁阀ＹＶ８得电后校正杆后退压到原位开 关ＳＱ 接通Ｘ２４，转至状态￥２６，输出Ｙ１１断电，Ｙ７得 电，电磁阀ＹＶ６得电后压板后退压到原位开关ｓＱ 接 通Ｘ２２，转至状态￥２７，输出Ｙ７断电，Ｙ１２得电，使电磁 阀ＹＶ９得电，滑台前进，即将工件送到主轴上进行精 镗加工，前进压到滑台到位开关ＳＱ 。接通Ｘ２７，１．５ Ｓ 后定时器 的接点动作，转至状态￥２８，输出Ｙ１２断 电，Ｙ１３得电，使电磁阀ＹＶ１０得电滑台后退压到原位 开关ｓＱ 接通Ｘ２６，状态转移至￥２９，输出Ｙ１３断电，而 Ｙ５得电，则电磁阀ＹＶ４得电后夹具放松工件自动滑 下到工件筐内，碰到放松到位开关ＳＱ 接通Ｘ２１，状态 一６啪一一一ＰＬＣ・变频器・计算机——ＰＬｃ在精镗机上的应用 机床电器２０ｌ１．３ 返回Ｓ０，又进入下一个循环，从而实现了自动运行控 规定，使用设备前要根据《设备使用前指导作业事项》 制。若需要自动停止时，将开关ｓＡ 转为ＯＦＦ，Ｍ０失 检查液压油容量及压力状况、主轴传动及精镗刀是否 电后，即加工一个周期至完毕后即可自动停止。 良好等事项。生产时先手动试运行正常后方可选择自 ５．３操作说明 动控制操作，这样才能保证加工工艺要求，确保工件质 要遵守《安全生产规程》和《作业标准指导书》的 量要求，图７为ＰＬＣ程序梯形图。 ￥２４ １３６ －１Ｉ ０ｌＬ Ｔ １ Ｘ０２５ 、 ｉ３８ ＩＩ ｉ－… ￥２５ Ｉ。 １４１ １ Ｉｌ Ｉ『 ， Ｘ０２２ 、 １４３ １１ ｒ… ￥２６ Ｉ Ｊ。 １４６ ］０ｌ ｌ Ｘ０２４ 、 １４８ ＩＩ ｒ… ￥２７ Ｉ Ｉ。 １５１ １Ｉ ｃＴＴ０ Ｊｂ Ｉ ／ ＩＸ０２７ ｌ５３ ＩＩ ｒ ＪＩｌ ｋ ’ＴＯ １５７ １１ ｒ… ￥２８ ０Ｉ 。 １６０ １ ０ｌｂ＿ Ｘ０２６ 、 １６２ ＩＩ ｒ… ５２９ ｌＩ Ｌ ０ １６５ ２ ０ ＪＬ－ Ｘ０２１ １６７ Ｉ Ｉ 。 １Ｉ １７０ Ｘ０１６ １７ｌ ＩＩ ， １ｌ 、 Ｘ０１７ ｌ７３ ＩＩ ／ ｌｌ 、 Ｘ０２０ １７５ ＩＩ ／ ｌｊ 、 Ｘ０２１ ｌ７７ ＩＩ ， ］Ｉ 、 Ｘ０２２ １７９ ＩＩ ／ ｌｌ 、 Ｘ０２３ ｌ８１ Ｉ Ｉ ／ ］ Ｉ、 Ｘ０２４ １８３ ＩＩ ， Ｉ Ｉ 、 Ｘ０２５ １８５ ｌＩ ， ＩＩ 、 Ｘ０２６ １８７ Ｉ Ｉ ， Ｉ ｌ 、 Ｘ０２７ １８９ ｆＩ ／ ｌ ｌ 、 ｌ９ｌ 图７ ＰＬＣ程序梯形图 ６ 结束语 本台设备改进后使用一年多，运行稳定可靠，设备 参考文献： 安全性高，出现故障率低，操作维护简单方便；同时，实 ［１］ 王兆义．小型可编程控制器实用技术［Ｍ］．北京：机械 现了自动送料、定位校正、检测加工，能够保证加工精 工业出版社，２００４． 度要求，大大降低了不合格率，提高了产品质量。改进 ［２］ 应崇．电机及拖动基础［Ｍ］．北京：机械工业出版社， 后解决了之前设备存在的不良问题，实现自动操作控 １９９６． 制运行，大幅提高了生产效率和经济价值。 收稿日期：２０１０—１２—２３ —３７
