后制動板三大孔粗精鏜機床總體設計及電氣控制部分設計

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Keywords: improvement; machine tool; PLC 收稿日期 ： 2010-08-03 0 引言 浙江四方集團公司柴油機分廠于 20 世紀 70 年代建 立了 S195 等柴油機機體生產(chǎn)自動線，南北二邊各一條， 對柴油機機體孔進行粗擴、粗鏜、半精鏜和精鏜。但是， 經(jīng)過多年運行，其電氣故障日趨頻繁，維修貽誤時間越 來越長，維修成本越來越高，生產(chǎn)效率下降，因此，公司 對這 6 臺機床進行了全方位的系統(tǒng)改造。 1 生產(chǎn)線改造概述 機體車間生產(chǎn)自動線南北二線分別設有 3 面粗鏜， 3 面半精鏜， 3 面精鏜，對 S195 、 Z1100 、 Z1110 等柴油機機體 進行加工生產(chǎn)。在流水線上，從上道工序到達粗鏜經(jīng)半 精鏜，最后達精鏜，一環(huán)扣一環(huán)，不可有任何閃失。這 6 臺鏜床是集機、電、液控制為一體的設備，其電控系統(tǒng) 采用歐姆龍 CP1MA PLC 為中心組件，實現(xiàn)臥式鏜床左 頭、右頭、后頭三方位全自動控制，主要有啟動自動定 位夾緊，一個循環(huán)終了自動定位；各滑臺自動快進、 1 工 進、 2 工進、快退；主轉(zhuǎn)電機雙變速自動控制以及能耗制 動控制等功能。 2 電控系統(tǒng)的改造 系統(tǒng)的驅(qū)動控制如圖 1 所示。 根據(jù)鏜床運行及控制要求，選用歐姆龍 CP1MA 系 列 PLC 對其進行電控改造，該 PLC 集輸入 / 輸出一體化的 組件型 PC ，通過擴展 I/O 單元可以增至 20 點 3 臺的輸 入 / 輸出，由于采用快閃內(nèi)存，無電池的內(nèi)存支持得以 實現(xiàn)，使維護簡單化。粗鏜的電控系統(tǒng)選用 CPM1A- 40CDR-A ， INPUT 24 點， OUTPUT 16 點；半精鏜床選用 CPM1A-40CDR-A 以及 CPM1A-20EDR-A 各一臺，其 INPUT 36 點， OUTPUT 20 點；精鏜床選用 CPM1A-40CDR-A 以及 CPM1A-20EDR-A 各一臺， INPUT 38 點， OUTPUT 22 點。 2.1 系統(tǒng)的 PLC 軟件編程 以半精鏜床為例， I/O 分配表如表 1 所示，梯形圖如 圖 2 所示。 圖 1 系統(tǒng)驅(qū)動控制圖 按鈕、行程開關(guān) PLC 接觸器 電機 電磁閥操作屏 序號 代號 地址 用途 序號 代號 地址 用途 INPUT 1 1AN 00000 左滑臺扭子開關(guān) 19 18AN 00106 循環(huán)開關(guān) 2 2AN 00001 右滑臺扭子開關(guān) 20 19AN 00107 總停開關(guān) 3 3AN 00002 后滑臺扭子開關(guān) 21 SQ1 00108 左滑臺原位行程開關(guān) 4 4AN 00003 左主軸選擇開關(guān) 22 SQ2 00109 左滑臺進到行程開關(guān) 5 5AN 00004 右主軸選擇開關(guān) 23 SQ3 00110 右滑臺原位行程開關(guān) 6 6AN 00005 后主軸選擇開關(guān) 24 SQ4 00111 7 7AN 00006 25 SQ5 00200 右滑臺進到行程開關(guān) 8 8AN 00007 油泵起動開關(guān) 26 SQ6 00201 后滑臺原為進程開關(guān) 9 9AN 00008 油泵停止開關(guān) 27 SQ7 00202 后滑臺高速變低速行程開關(guān) 10 10AN 00009 主軸起動開關(guān) 28 SQ8 00203 后滑臺進到位行程開關(guān) 11 11AN 00010 主軸停止開關(guān) 29 SQ9 00204 定位開始 12 12AN 00011 后主軸低速開關(guān) 30 00205 13 13AN 00100 后主軸制動開關(guān) 31 00206 左滑臺主軸轉(zhuǎn)動行程開關(guān) 14 14AN 00101 夾緊開關(guān) 32 SP1 00207 上夾緊壓力繼電器 15 15AN 00102 松開開關(guān) 33 SP2 00208 定位壓力繼電器 16 16AN 00103 向前開關(guān) 34 SP3 00209 右滑臺壓力繼電器 17 17AN 00104 向后開關(guān) 35 SP4 00210 后滑臺壓力繼電器 18 SK 00105 手 / 自動開關(guān) 36 SP5 00211 左滑臺壓力繼電器 OUTPUT 1 7CT 01000 上夾緊 11 KM3 01102 左主軸電機 2 8CT 01001 側(cè)夾緊 12 KM5 01103 右主軸電機 3 10CT 01002 上松開 13 KM6 01104 后主軸電機高速 4 9CT 01003 側(cè)松開 14 KM60 01105 后主軸電機高速 5 5CT 01004 左滑臺向前 15 KM7 01106 后主軸電機低速 6 6CT 01005 左滑臺向后 16 KM80 01200 后主軸電機制動 7 3CT 01006 右滑臺向前 17 KM8 01201 后主軸電機制動 8 4CT 01007 右滑臺向后 18 KM1 01202 液壓電機 9 1CT 01100 后滑臺向前 19 9CT 01203 潤滑 10 2CT 01101 后滑臺賂后 20 KM50 01107 右主軸電機高速 表 1 半精鏜床 I/O 分配表 HMI 及 PLC 控制系統(tǒng) 自動化應用 212010 12 期 2.2 鏜床的調(diào)試 對于粗鏜的程序調(diào)試，按下循環(huán)開關(guān)按鈕 18AN ， 相應的 PLC 的 00106 輸入點 ON ，程序開始工作，按如下 的先后順序動作：側(cè)面定位；上夾緊；左、右、后滑臺 快進；到達各自確定的位置后，左、右、后滑臺主軸電 機起動，進行粗鏜擴孔；當各滑臺進到底，接近開關(guān) 發(fā)訊，各滑臺加工結(jié)束，此時延時 2s 快退，同時停止各 自電機旋轉(zhuǎn)；當檢測到各滑臺的原位接近開關(guān)的信 號后，左、右、后滑臺快退自動結(jié)束，同時對夾緊裝置 進行松開的動作；為下一個循環(huán)作準備。該程序編制 簡易，運行穩(wěn)定可靠，工人操作頻度減少，提高了工 作效率。 對于半精鏜床的程序調(diào)試，必須在粗鏜的程序 設計基礎上，增加一些程序段落，以滿足其加工的性 能要求。由于半精鏜床后滑臺主軸鏜刀與工件變速 箱體進口孔位置較緊湊，每次循環(huán)結(jié)束，后滑臺主軸 上的鏜刀靜止的位置有特殊的要求，以免工件與后 滑臺的主軸的鏜刀發(fā)生摩擦或碰撞，損壞刀具。在改 造系統(tǒng)以前，操作工人每加工一個工件，都必須手動 轉(zhuǎn)動該電機主軸，使其停止在規(guī)定位置上。根據(jù)這個 現(xiàn)實問題，增加了“后頭主軸自動定位停止程序”。在 后頭主軸電機主軸上，安裝一個接近開關(guān)，當后頭完 成加工時，增加后頭能耗制動的功能。當后頭快退開 始時，檢測到開始定位的信號后，后頭電機開始能耗 制動。在調(diào)試過程中，用 PLC 的監(jiān)視功能，監(jiān)控 T007 ， 修改它的數(shù)值，能確保電機旋轉(zhuǎn)一周，接近開關(guān)發(fā) 訊，就能順利的產(chǎn)生制動效果，停在準確的位置上， 達到預期目的。 對于精鏜程序調(diào)試，在粗鏜、半精鏜床的基礎上， 再增加一些重要的檢測信號，如壓力繼電器的信號與 接近開關(guān)配合使用，編制到梯形圖里，使加工深度的精 確度更高，以達到精鏜的加工要求。 3 結(jié)語 改造后的機體生產(chǎn)線裝置設計合理、結(jié)構(gòu)緊湊， 6 臺鏜床工作在流水線上，大大提高了生產(chǎn)效率，增加了 產(chǎn)能，而且操作簡單、方便，深受工人好評。該系統(tǒng)自動 化程度高，性能優(yōu)越，穩(wěn)定性、可靠性和擴展性均大幅 度提高。 參考文獻 1 元友德 . 電氣控制與 PLC 實訓教程 M. 北京 : 人民郵電 出版社圖 2 梯形圖 0 0105 00106 22003 20000 22100 22006 22009 22013 00208 22004 20000 00000 22004 22005 22005 22006 00109 20001 00109 T001 22007 00001 22004 22008 22008 22009 00200 20002 00200 T002 22011 00002 01104 01106 22004 22012 22012 22013 00202 22100 00203 00204 20005 20005 T003 22103 00202 20003 00203 20004 T007 20005 2300 22103 00108 22006 22009 22013 00213 22105 T005 20008 01202 1L （ 02 ） 22104 00102 01202 22104 00003 20008 00105 20001 00207 01202 1L （ 02 ） 左頭選擇 20001 00108 01202 00106 00108 00004 20008 00105 20002 00207 01202 20002 00110 01202 00106 00110 ILC （ 03 ） 1L （ 02 ） 右頭選擇 00005 00105 20008 ILC （ 03 ） 1L （ 02 ） 后頭選擇 22101 00207 01202 22106 20004 00201 00202 22101 20003 01101 00203 22103 22013 00203 00201 22014 22101 T007 T004 22013 22100 00210 00201 22012 00106 00106 00204 00106 IIC （ 03 ） IIC （ 03 ） T006 00110 00201 20001 20003 20004 00106 T005 01202 T006 T005 20105 22104 T008 T007 0.5s 1s 20005 20004 20003 22103 T004 22102 22101 T003 0.5s 4s 22100 22014 22013 22012 22106 22011 T002 20002 22010 22009 22008 4s 22007 T001 20001 22006 22005 22004 20000 4s 22003