鋼管自動切銑機(jī)的 PLC 控制

關(guān)鍵詞：PLC;切割;銑削;步進(jìn)順序控制;主控程序

Abstract: This article has analysed the question of a kind of steel tube for cut-mill processing, use PLC for steel tube processing to carry out automatic control. We have completed systematic hardware and software design. According to the processing ask characteristic of workpiece, with stepping sequence control and master control program, make the 3 kinds of control way of machine tool facilitate realization. Unite last position computer and the control of machine tool with PLC to net, form distribution type control system, through last position computer for machine tool, manage and control. Realize production automation. Raise factory modern level.

Key words: PLC ,cut ,mill , stepping sequence control ,master control program

引言

　　本文介紹的高效專能的自動化鋼管切割銑端面機(jī)床可以完成鋼管的下料工作，能夠改善工人的勞動強(qiáng)度，實現(xiàn)自動控制，提高勞動生產(chǎn)率。本機(jī)床能將長鋼管按照要求長度準(zhǔn)確切割，并對兩個端面進(jìn)行銑削加工，一次完成鋼管的下料工作。

1 切銑機(jī)的工作過程

　　本機(jī)床有一個切割動力頭、兩個銑削動力頭，分別由三個電機(jī)拖動，工件的進(jìn)料是由電機(jī)通過摩擦輪帶動來實現(xiàn)的，工件的夾緊、切割動力頭的運(yùn)動、工作臺的運(yùn)動是由氣動活塞缸拖動來完成的。其工作過程示意圖見圖1，工作循環(huán)過程見圖2。

　　機(jī)床的工作過程為：用人工將待加工的長鋼管安裝固定好，啟動動力頭，機(jī)床處于準(zhǔn)備好狀態(tài)。1）按下啟動按鈕SB7，進(jìn)料電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過摩擦輪帶動長鋼管進(jìn)料，當(dāng)鋼管進(jìn)料到規(guī)定長度時，碰壓行程開關(guān)SQ1，進(jìn)料電機(jī)停車;2）工件夾緊，夾緊后，壓力繼電器KP動作;3）切割頭進(jìn)給，進(jìn)行鋼管的切斷動作，切割完成后碰壓行程開關(guān)SQ2;4）切割頭回退，回退到位后碰壓行程開關(guān)SQ3;5）工作臺帶著已夾緊并切割好的工件進(jìn)給，進(jìn)行兩個端面的銑削，當(dāng)銑削完成后碰壓行程開關(guān)SQ4，工作臺停止進(jìn)給;6）工件松夾，當(dāng)松夾到位后碰壓行程開關(guān)SQ5，同時工件依靠自身重力沿斜坡滑落出料;7）工作臺回退，回退完成后碰壓行程開關(guān)SQ6，工作臺回退停止，至此本次循環(huán)完成。之后，機(jī)床根據(jù)工作方式的不同進(jìn)入待命狀態(tài)或重新進(jìn)入下一輪循環(huán)。

2 切銑機(jī)的電氣線路設(shè)計

　　本機(jī)床的三個動力頭采用常規(guī)的啟動停止保持繼電-接觸器控制電路，進(jìn)料電機(jī)與三個氣缸采用PLC進(jìn)行控制。根據(jù)工作要求，現(xiàn)場有壓力繼電器和行程開關(guān)共計7個信號，另外設(shè)置了手動控制按鈕6個、自動控制按鈕4個、功能選擇開關(guān)3個，所以PLC需要有20個輸入信號。系統(tǒng)的控制對象是進(jìn)料電機(jī)與3個氣缸，進(jìn)料電機(jī)為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，僅需要一個輸出點，夾緊氣缸和切割氣缸采用二位四通換向閥控制，各用一個電磁閥控制，而工作臺運(yùn)動氣缸采用三位四通換向閥控制，需用兩個電磁閥控制，故現(xiàn)場控制信號有5個，另外設(shè)置了“準(zhǔn)備好”、“循環(huán)”、“暫停”和“故障”等系統(tǒng)狀態(tài)指示燈4個，所以系統(tǒng)需要的輸出信號有9個。

　　根據(jù)以上分析，我們選用了三菱公司的FX2N-48MR-001型PLC控制器，它有24個輸入點和24個輸出點，采用繼電器輸出，能夠滿足系統(tǒng)需要，由此設(shè)計的PLC控制部分的電氣線路原理圖如圖3所示（繼電-接觸器控制線路部分略）。

3 切銑機(jī)的軟件設(shè)計

　　根據(jù)機(jī)床的動作要求可知，它是一個典型的順序程序控制，為此我們選用步進(jìn)程序控制。為實現(xiàn)手動、單循環(huán)及自動循環(huán)三種工作方式，我們設(shè)計的梯形圖的主框圖如圖4所示。主框圖采用兩個主控程序，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位按鈕按下或上電時，執(zhí)行第一個主控程序，將相關(guān)元件清零，使系統(tǒng)的各部分都處于失電狀態(tài)，用來對機(jī)床進(jìn)行初始化操作。第二個主控程序是上電時或繼續(xù)按鈕按下時執(zhí)行并能保持執(zhí)行狀態(tài);當(dāng)暫停時不執(zhí)行，即暫停時應(yīng)使第二個主控程序中的輸出暫停，而順序功能狀態(tài)保持，以便使繼續(xù)工作時能保證從暫停點向下繼續(xù)執(zhí)行。

　　自動程序的順序控制功能圖見圖5。在單循環(huán)、自動循環(huán)時使S0置位，進(jìn)入步進(jìn)程序的初始步。為保證安全，設(shè)計的夾緊機(jī)構(gòu)為失電夾緊，所以在S0狀態(tài)使用了一個Y1置位指令，對夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行松夾操作。當(dāng)松夾后X5動作，此時若按下啟動按鈕，則X15得電，便可以進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)S520，之后按照工作要求機(jī)床能自動完成各狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)進(jìn)入狀態(tài)S526之后，將依據(jù)工作方式的不同，能自動返回到S0狀態(tài)待命（單循環(huán)），或直接進(jìn)入S520狀態(tài)自動進(jìn)入下一輪的循環(huán)（自動循環(huán)）。

　　本機(jī)床的梯形圖程序設(shè)計，限于篇幅，不再敘述。

4 PLC與上位機(jī)的通信

　　在自動化工廠中，各種機(jī)械加工機(jī)床可以與上位計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)組成分布式控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)相互通信與生產(chǎn)管理。管理人員可以在不中斷生產(chǎn)的情況下，通過上位機(jī)實時地對現(xiàn)場的PLC進(jìn)行調(diào)整、管理和調(diào)度，使各種生產(chǎn)機(jī)械的工作達(dá)到最佳配置狀態(tài)，充分發(fā)揮各種專用通用設(shè)備的生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)實踐中，一般采用1：N上位鏈接通信方式，用一臺系統(tǒng)計算機(jī)管理多臺下位PLC機(jī)，通常采用RS232C/RS485通信標(biāo)準(zhǔn)，增設(shè)鏈接適配器，以加大通信距離。

5 結(jié)束語

　　設(shè)計的創(chuàng)新點是：對鋼管切割、銑削一次完成，采用主控程序和步進(jìn)程序控制配合完成機(jī)床要求的三種工作方式。通過PLC通信系統(tǒng)與上位計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)組成分布式控制系統(tǒng)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場進(jìn)行實時控制與管理，使工廠設(shè)備工作于最佳配置狀態(tài)。本系統(tǒng)工作可靠，技術(shù)先進(jìn)，自動化程度高，提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了工廠中的機(jī)、電、氣一體化、智能化，改善了工人的勞動條件，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。