1、PLC改造組合機(jī)床國家職業(yè)資格全省統(tǒng)一鑒定維修電工技師（國家職業(yè)資格二級）文章題目： PLC改造組合機(jī)床 姓 名： 徐聰 身份證號：所在省市： 江蘇省常州市 所在單位： 江蘇省常州技師學(xué)院 摘 要 本文敘述了DU型組合鉆床的原結(jié)構(gòu)、原理及如何改造。當(dāng)今社會以自動化信息化為主，龐大笨重的機(jī)床已經(jīng)不再適應(yīng)如今快速的發(fā)展。而PLC是將計算機(jī)技術(shù)運用在工業(yè)控制技術(shù)上的產(chǎn)品，它具有可靠性高，安全，功能強(qiáng)，體積小，簡單易學(xué)，使用方便，無噪音，功率低等優(yōu)點。 本系統(tǒng)主要由主回路、液壓回轉(zhuǎn)工作臺控制、液壓動力頭控制組成，主回路包括主電動機(jī)、液壓泵電動機(jī)、冷卻泵電動機(jī)，液

2、壓回轉(zhuǎn)工作臺分為回轉(zhuǎn)臺抬起、回轉(zhuǎn)及緩沖、反靠、夾緊、離合器脫開幾個步驟，液壓動力頭控制分為快進(jìn)、工進(jìn)、延時停留、快退。 采用PLC控制后可節(jié)約大量電氣元件，使得線路簡單、明了，操作簡便。關(guān)鍵字：組合機(jī)床 液壓回轉(zhuǎn)工作臺 液壓系統(tǒng)目 錄一、概述 （2） 1、系統(tǒng)作用 （2） 2、系統(tǒng)組成 （3）二、控制系統(tǒng) （4） 1、電路介紹 （4） 2、元件清單 （12） 3、缺點 （13）三、改造 （14） 1、設(shè)計方案 （14） 2、硬件選擇 （14） 3、I/O分配表（14） 4、接線圖 （16） 5、程序 （17）四、總結(jié) （19）五、參考文獻(xiàn) （19）六、答謝詞 （20）附錄（21）第一章 概述一

3、、系統(tǒng)作用 組合機(jī)床是對某特定工作，進(jìn)行特定加工的一種高效率的自動化專用設(shè)備。這類機(jī)床大都具有自動工作循環(huán)，并能同時用十幾把、幾十把刀具進(jìn)行加工。組合機(jī)床由通用部件和一些專用部件組成，它的控制系統(tǒng)大多采用機(jī)械、液壓、電壓相結(jié)合的控制方式。 組合機(jī)床的基本線路可根據(jù)通用部件的控制線路綜合組成。DU型組合機(jī)床由液壓動力頭和液壓回轉(zhuǎn)工作臺組成，用來加工輪轂工件上12個孔。立式動力頭上裝有36把刀具，其有四個工位。第一、二、三工位分別是鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔的工序，第四工位為裝卸工件用。工位布置如圖1-1所示。圖1-1 加工工位布置圖本機(jī)床的自動工作循環(huán)為：回轉(zhuǎn)臺抬起回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)臺反靠回轉(zhuǎn)臺夾緊動力頭快進(jìn)

4、動力頭工進(jìn)延時停留動力頭快退。二、系統(tǒng)組成組合機(jī)床是由一些通用部件及少量專用部件組成的高效自動化或半自動化專用機(jī)床，可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削及精加工等多道工序，一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時加工，適用于大批量生產(chǎn)，能穩(wěn)定地保證產(chǎn)品的質(zhì)量。組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70%80%，這些部件是系列化的。其余20%30%的專用部件是由被加工件的形狀、輪廓尺寸、工藝和工序決定的。組合機(jī)床的通用部件包括：動力部件（如動力頭和動力滑臺）、支承部件（如滑座、床身、立柱及中間底座）、輸送部件（如回轉(zhuǎn)分度工作臺、自動線工作臺）、控制裝置等。動力頭和動力滑臺是組合機(jī)床最重要

5、的通用部件，是完成刀具切削運動和進(jìn)給運動的部件。能同時完成切削運動及進(jìn)給運動的動力部件稱為動力頭，只能完成進(jìn)給運動的動力部件稱為動力滑臺。組合機(jī)床的控制系統(tǒng)多采用機(jī)械、液壓、電氣或氣動相結(jié)合的控制方式，而電氣控制起著中樞聯(lián)接作用。組合機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)由通用部件的典型控制線路及基本控制環(huán)節(jié)組成。第二章 控制系統(tǒng)一、電路介紹 圖2-1 主電路1、主回路主電路共用三臺電動機(jī)，M1為主電動機(jī)；M2為液壓泵電動機(jī)；M3為冷卻泵電動機(jī)。由主電路的控制線路可看出，它是一種多臺電動機(jī)同時啟動的控制線路。M1與M2是由接觸器KM1和KM2控制的。由按鈕SB2及SB1控制啟、停。開關(guān)SA3和SA4可用于單獨啟動

6、主電動機(jī)M1和液壓泵電動機(jī)M2。當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)S在“2”位置時，冷卻泵電動機(jī)M3由繼電器K2控制啟停，K2繼電器是控制動力頭工進(jìn)用的繼電器，它意味著當(dāng)動力頭工進(jìn)時，冷卻泵才接通；S在“1”位置時冷卻泵還可以由按鈕SB3進(jìn)行啟動。本機(jī)床除接觸器KM1、KM2和KM3為交流電器外，其他均為直流電器，由整流電源u整流后得到24V電壓供電。我們知道采用低壓直流電器工作平穩(wěn)安全、便于操作。電源接通后，指示燈SD就接通，直到液壓泵電動機(jī)M2啟動后，由于接觸器KM2通電動作，指示燈才會熄滅。2、液壓回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)控制線路在圖2-4控制線路中，右側(cè)上半部（開關(guān)S1、S2上側(cè)）為回轉(zhuǎn)工作臺控制線路?；剞D(zhuǎn)工作臺多用于

7、多工位組合機(jī)床上，它可以有多個加工工位，被加工工件在回轉(zhuǎn)臺上回轉(zhuǎn)一周完成在該機(jī)床上的全部加工工序。液壓回轉(zhuǎn)工作臺是靠控制液壓系統(tǒng)的油路來實現(xiàn)工作臺轉(zhuǎn)位動作的。液壓系統(tǒng)動作循環(huán)是靠電氣控制進(jìn)行的。回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)位動作如下：自鎖銷脫開及回轉(zhuǎn)臺抬起回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)及緩沖回轉(zhuǎn)臺反靠回轉(zhuǎn)臺夾緊。圖2-3是回轉(zhuǎn)工作臺的液壓系統(tǒng)原理圖。回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動動作是自動進(jìn)行的，下面具體分析它的控制工作原理。（1）自鎖銷脫開及回轉(zhuǎn)臺抬起。按回轉(zhuǎn)按鈕SB4，電磁鐵YA5通電（動力頭在原位時，限位開關(guān)SQ1被壓動，回轉(zhuǎn)臺才能轉(zhuǎn)位）。將電磁閥YV1的閥桿推向右端，將液壓泵的壓力油送到夾緊液壓缸1G，使其活塞上移抬起回轉(zhuǎn)臺。同時經(jīng)

8、閥YV1的壓力油也送到自鎖液壓缸2G，活塞下移使自鎖銷脫開。 圖2-2 回轉(zhuǎn)臺抬起流程圖圖2-3 回轉(zhuǎn)工作臺液壓系統(tǒng)原理圖圖2-4 控制線路圖（2）回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)及緩沖回轉(zhuǎn)臺抬起后，壓動開關(guān)SQ5（SQ5SQ6的工作位置如圖2-4所示），其動合觸點閉合使YA7通電，電磁閥YV3的閥桿被推向右端，壓力油送到回轉(zhuǎn)液壓缸3G的左腔，而右腔排出的油經(jīng)閥YV2和YV3流回油箱。由此活塞右移，經(jīng)活塞中部的齒條帶動齒輪，使回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)到接近定位點時，轉(zhuǎn)臺定位塊將滑塊壓下，從而壓動了SQ6，其動斷觸點切斷K5的通路；其動合觸點閉合，由于SQ5動合觸點已閉合，所以繼電器K4得電動作并自鎖，其一動合觸點使YA9通

9、電，使液壓缸3G的回路只能經(jīng)節(jié)流閥L流回油箱。所以回轉(zhuǎn)臺變?yōu)榈退倩剞D(zhuǎn)。2-5 回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)緩沖流程圖（3）回轉(zhuǎn)臺反靠?；剞D(zhuǎn)臺的繼續(xù)回轉(zhuǎn)，使定位塊離開滑塊，因此限位開關(guān)SQ6恢復(fù)原位，其動斷觸點恢復(fù)閉合，使K5得電動作。K5動斷觸點打開使YA7斷電；同時由K5動合觸點使YA8通電，YA8通電使YV3的閥桿左移。壓力油經(jīng)YV1和節(jié)流閥L送至回轉(zhuǎn)液壓缸3G的右腔，使回轉(zhuǎn)臺低速（因YA9已通電）反靠。這時定位塊的右端面將通過滑塊靠緊在擋鐵的左端面上，達(dá)到準(zhǔn)確定位。2-6 回轉(zhuǎn)臺反靠流程圖（4）回轉(zhuǎn)臺夾緊反向靠緊后，通過杠桿作用，壓動限位開關(guān)SQ7,使K6通電動作。其動合觸點閉合，其結(jié)果使YA6通電，使Y

10、V1閥桿向左移，使之夾緊液壓缸1G將回轉(zhuǎn)臺向下壓緊在底座上。同時鎖緊液壓缸2G因已接至回油路，所以自鎖銷被彈簧頂起，使定位塊鎖緊。當(dāng)轉(zhuǎn)臺夾緊后，夾緊力達(dá)到一定數(shù)值，夾緊液壓缸的進(jìn)油壓力使壓力繼電器KP動作，其動合觸點使繼電器K7通電動作。K7動斷觸點使YA8、YA9斷電，閥YA3回到中間位置，這時3G的左、右油腔都接至回油路，使回轉(zhuǎn)液壓缸卸壓。K7的動合觸點使YA10通電（K5已經(jīng)得電動作），使YV4閥桿右移，通過液壓缸4G使離合器脫開。2-7 回轉(zhuǎn)臺夾緊流程圖（5）離合器脫開后的狀態(tài)液壓缸4G的活塞桿壓動限位開關(guān)YA8，其動斷觸點斷開使YA9斷開，其動合觸點閉合使YA8通電，使閥3HF閥桿左

11、移，并使回轉(zhuǎn)液壓缸活塞退為原位?；钊嘶卦缓?，由于杠桿作用壓動限位開關(guān)SQ9，其動斷觸點斷開。即動作的電器均被斷電。這樣YA10斷電使離合器重新結(jié)合，以備下次轉(zhuǎn)位循環(huán)。這樣液壓系統(tǒng)和控制線路都恢復(fù)到原始狀態(tài)。需要指出的是，當(dāng)回轉(zhuǎn)臺夾緊后，壓力繼電器KP動作，使K7動作得電，K7還有一動合觸點閉合，可接通動力的工作循環(huán)。注：離合器：主、從動部分在同軸線上傳遞動力或運動時，具有接合或分離功能的裝置。液壓回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)使各電磁鐵及限位開關(guān)工作狀態(tài)列于表2-8中。表2-8 回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)時各電磁鐵及限位開關(guān)的工作狀態(tài)元件工步通電的電磁鐵被壓動的限位開關(guān)YA5YA6YA7YA8YA9YA10SQ5SQ6SQ7

12、SQ8SQ9KP回轉(zhuǎn)臺原位-(+)_(+)(+)+回轉(zhuǎn)臺抬起+_+回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)(+)_+_(+)+回轉(zhuǎn)臺反靠(+)_+_(+)+回轉(zhuǎn)臺夾緊_+_(+)_(+)+離合器脫開_(+)_+(+)+(+)回轉(zhuǎn)液壓缸返回_(+)_+_(+)(+)+(+)注：表中有括號的動作，指示這一動作已在上一步完成。圖2-9回轉(zhuǎn)工作臺工作流程圖上述液壓回轉(zhuǎn)臺控制線路是采用的低壓直流電器。這樣既操作安全，動作平穩(wěn)，安裝緊湊，又便于采用無觸點開關(guān)元件等優(yōu)點。但需整流電源。當(dāng)然也可以采用交流電器，它們組成控制線路的工作原理是完全一樣的。3、液壓動力頭圖2-10 液壓動力頭控制流程圖4、自動工作循環(huán)的控制在主電動機(jī)與液壓泵電動

13、機(jī)啟動后，接觸器KM2的動合輔助觸點接通了自動工作循環(huán)的控制線路。按動回轉(zhuǎn)按鈕SB4后，回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)自動工作循環(huán)開始進(jìn)行?；剞D(zhuǎn)臺經(jīng)過抬起、回轉(zhuǎn)、反靠定位、夾緊后，壓力繼電器KP動作使繼電器K7動作，K7的動合觸點（2934）接通繼電器K1。此時由于液壓回轉(zhuǎn)臺還在繼續(xù)完成離合器脫開和液壓缸返回的運動，所以SQ9尚未被壓動，因此動力頭不動。只有當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓缸的活塞返回原來位置，SQ9被壓后，動力頭才開始進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)、延時停留、快退的自動工作循環(huán)。停止時按動停止按鈕SB1，接觸器KM1、KM2和KM3都斷電，主電動機(jī)M1、液壓泵電動機(jī)M2及冷卻泵電動機(jī)M3都停止。并由KM2的動合觸點（8-6）切斷控

14、制回路。開關(guān)S2可使動力頭自動工作循環(huán)回路切斷。圖2-4中電容器C1是用來保護(hù)觸點SQ9的。我們知道電器上的電磁閥要有足夠的吸力，工作才安全可靠。這就需要有足夠的磁勢，既要有足夠大的電流，匝數(shù)也要多。因此電磁鐵的線圈具有較大的電感。當(dāng)觸點由閉合轉(zhuǎn)為斷開時，電磁鐵線圈的電流迅速變化，因此將產(chǎn)生很大的感應(yīng)電勢，觸點在分?jǐn)鄷r將產(chǎn)生很強(qiáng)的點弧，使觸點易被電弧燒蝕，縮短使用壽命。為了保護(hù)觸點不被燒蝕，需在被保護(hù)的觸點兩端并聯(lián)電容器。當(dāng)觸點兩端電勢增加時，由于電容器的充電作用，可使觸點兩端電壓大大減少，電容的這種吸收作用，能使電弧很快熄滅，從而防止了觸點的燒蝕。在本機(jī)床控制線路中，只是對觸點SQ9采取了保

15、護(hù)措施，這主要考慮到它與多個電磁鐵動作相關(guān)，易被燒蝕。當(dāng)然必要時，其他觸點也可采取這種保護(hù)措施。二、元件清單符號器件名稱符號器件名稱M1M2M3主電動機(jī)液壓電動機(jī)冷卻泵電動機(jī)KM1KM2KM3交流接觸器FU1FU5熔斷器C1電容QS開關(guān)SS2旋鈕開關(guān)V橋式整流K1K7繼電器FR1FR3熱繼電器YA1YA10電磁鐵SB1SB6按鈕SQ1SQ9行程開關(guān)KP壓力繼電器KT延時繼電器Tc變壓器注： 壓力繼電器：利用液體壓力來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)系統(tǒng)壓力到達(dá)壓力繼電器的調(diào)定值是，發(fā)出電信號，使電氣元件（如電磁鐵、電機(jī)、時間繼電器、電磁離合器）動作，使油路卸壓、換向，執(zhí)行元件實現(xiàn)順序動作，或

16、關(guān)閉電動機(jī)使系統(tǒng)停止工作，起安全保護(hù)作用等。三、缺點1、原系統(tǒng)控制線路復(fù)雜，元器件繁多，操作不便。2、接線、安裝復(fù)雜、繁瑣，若出現(xiàn)故障，診斷排除困難，可靠性差。3、若需要對線路進(jìn)行改動，則會花費大量時間和精力。4、機(jī)床體積大，噪音大。四、PLC的優(yōu)點用PLC控制就可彌補(bǔ)上述缺點。（1）可靠性 PLC不需要大量的活動元件和連接電子元件。它的連線大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。PLC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計。（2）易操作性 對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接更據(jù)所需要的地址編號或接點號進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ?，然后進(jìn)行

17、更改（3）靈活性 PLC采用的編程語言有梯形圖、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性時編程簡單、應(yīng)用而拓展。第三章 改造一、設(shè)計方案 1、保持原系統(tǒng)主電路及控制方法。 2、控制電路元件作用與原系統(tǒng)一致。 3、原系統(tǒng)控制原理與操作方法不變。 4、改造原系統(tǒng)接觸器控制中的接線，改用PLC實現(xiàn)。二、PLC的選擇 選擇PLC型號可從以下幾方面考慮：1 合理的結(jié)構(gòu)型式2 安裝方式的選擇3 相應(yīng)的功能要求4 響應(yīng)速度要求從輸入、輸出可看出要選的PLC的輸入斷必須大于21個，輸出必須大于20個。所以選擇FX2N-48MR。三、I/O分配表輸入輸出元件功能輸入點元件功能輸出點SB1停止按鈕X

18、1KM1主電動機(jī)Y1SB2主電動機(jī)、液壓泵啟動X2KM2液壓泵電動機(jī)Y2SB3冷卻泵電動機(jī)啟動X3KM3冷卻泵電動機(jī)Y3S冷卻泵控制X4K1動力頭控制繼電器Y4S1液壓回轉(zhuǎn)工作臺控制X5K2進(jìn)給繼電器Y5S2液壓動力頭控制X6K3快退Y6SQ1原位X7K4工作臺回轉(zhuǎn)Y7KP壓力繼電器常開X10K5反靠Y10SQ3快進(jìn)X11K6回轉(zhuǎn)臺夾緊Y11SQ4工進(jìn)X12K7離合器脫開Y12SQ5抬起限位X13YA1電磁鐵Y13SQ6回轉(zhuǎn)到位X14YA2Y14SQ7反靠到位X15YA3Y15SQ8離合器脫開X16YA4Y16SQ9工件到位X17YA5Y17SB4回轉(zhuǎn)臺啟動X20YA6Y20SB5液壓動力頭啟

19、動X21YA7Y21SB6快退X22YA8Y22SA3主電動機(jī)開關(guān)X23YA9Y23SA4液壓泵開關(guān)X24YA10Y24SA5冷卻泵開關(guān)X25四、接線圖五、程序1、主電路程序按下啟動按鈕SB2（X2），主電動機(jī)和液壓泵電動機(jī)Y1、Y2啟動，Y1、Y2也可分別由X23和X24啟動，SB3（X3）啟動冷卻泵電動機(jī)，也可由S（X4）控制，SB1（X1）為總停。2、液壓回轉(zhuǎn)工作臺（1）回轉(zhuǎn)臺抬起SQ1（X7）為原位限位開關(guān)，按下SB4（x20），電磁鐵YA5得電（Y17），電磁閥YV1閥桿推向右端，抬起回轉(zhuǎn)臺。（2）回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)及緩沖回轉(zhuǎn)臺抬起后壓動開關(guān)SQ5（x13），使電磁鐵YA7得電（Y21）,電

20、磁閥YV3的閥桿被推向右邊，經(jīng)齒輪帶動使回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)。當(dāng)接近定位點時，壓動x14，使繼電器K4得電（Y7），K4常閉接通電磁鐵YA9（Y23），使回油經(jīng)節(jié)流閥，所以回轉(zhuǎn)臺變?yōu)榈退?。?）回轉(zhuǎn)臺反靠回轉(zhuǎn)臺的繼續(xù)回轉(zhuǎn)使得SQ6(x14)恢復(fù)原位，K5（Y10）得電，K5觸點使YA8（Y22）得電，YA8使電磁閥YV3的閥桿左移，壓力油經(jīng)YV1和節(jié)流閥至3G液壓右腔，使回轉(zhuǎn)臺低速反靠。（4）回轉(zhuǎn)臺夾緊反向靠緊后，壓動限位開關(guān)SQ7(x15)，使K6（Y11）得電,K6觸點閉合使YA6（Y20）通電，YV1閥桿左移，使夾緊液壓缸1G將回轉(zhuǎn)團(tuán)夾緊。夾緊后，夾緊力達(dá)到一定數(shù)值，使壓力繼電器KP動作，其觸點使

21、K7（Y12）得電，K7觸點使YA10通電，使YV4閥桿右移，通過液壓缸4G使離合器脫開。3、液壓動力頭按下S1(X5)，動力頭啟動按鈕SB5（x21），繼電器K1（Y4）得電，當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓缸返回原位后，壓動開關(guān)SQ9（X17），電磁鐵YA1（Y13）、YA3(Y15)得電，動力頭快進(jìn)，快進(jìn)到位后壓動開關(guān)SQ3（X11），K2得電，K2常閉斷開YA3動力頭工進(jìn)，工進(jìn)到位后壓合開關(guān)SQ4（X12）接通延時線圈，延時停留，延時到后，常閉切斷K1，按下SB6（x22）接通K3快退。（自動工作循環(huán)時為：當(dāng)壓力繼電器KP動作使K7動作，K7常開接通K1，再當(dāng)液壓缸返回原位后，SQ9被壓合，動力頭開始進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)、延時停留、快退。）四、總結(jié) 經(jīng)過幾個星期的努力，將6年的所有學(xué)習(xí)成果都發(fā)揮出來，加上老