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20 自動(dòng)化應(yīng)用www.auto- HMI 及 PLC 控制系統(tǒng) 三面鏜床自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 呂華央 （浙江四方集團(tuán)公司，浙江 永康 321315 ） 摘 要： 介紹利用歐姆龍 CPM1A 系列 PLC 改造機(jī)體生產(chǎn)線鏜床電控系統(tǒng)的方法和調(diào)試過程，改造后，系統(tǒng)運(yùn)行可靠， 生產(chǎn)效率提高。 關(guān)鍵詞： 改造；機(jī)床； PLC Design of Three Plane Boring Machine Automatic Control System LV Hua-yang (Zhejiang Sifang Group, Yongkang 321315, China) Abstract: The improvement and debug process of using Omron CPM1A series PLC to improve boring machine control system are introduced. After improvement, the system is reliable and the production efficiency is improved. Keywords: improvement; machine tool; PLC 收稿日期 ： 2010-08-03 0 引言 浙江四方集團(tuán)公司柴油機(jī)分廠于 20 世紀(jì) 70 年代建 立了 S195 等柴油機(jī)機(jī)體生產(chǎn)自動(dòng)線，南北二邊各一條， 對柴油機(jī)機(jī)體孔進(jìn)行粗?jǐn)U、粗鏜、半精鏜和精鏜。但是， 經(jīng)過多年運(yùn)行，其電氣故障日趨頻繁，維修貽誤時(shí)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(jī)床進(jìn)行了全方位的系統(tǒng)改造。 1 生產(chǎn)線改造概述 機(jī)體車間生產(chǎn)自動(dòng)線南北二線分別設(shè)有 3 面粗鏜， 3 面半精鏜， 3 面精鏜，對 S195 、 Z1100 、 Z1110 等柴油機(jī)機(jī)體 進(jìn)行加工生產(chǎn)。在流水線上，從上道工序到達(dá)粗鏜經(jīng)半 精鏜，最后達(dá)精鏜，一環(huán)扣一環(huán)，不可有任何閃失。這 6 臺鏜床是集機(jī)、電、液控制為一體的設(shè)備，其電控系統(tǒng) 采用歐姆龍 CP1MA PLC 為中心組件，實(shí)現(xiàn)臥式鏜床左 頭、右頭、后頭三方位全自動(dòng)控制，主要有啟動(dòng)自動(dòng)定 位夾緊，一個(gè)循環(huán)終了自動(dòng)定位；各滑臺自動(dòng)快進(jìn)、 1 工 進(jìn)、 2 工進(jìn)、快退；主轉(zhuǎn)電機(jī)雙變速自動(dòng)控制以及能耗制 動(dòng)控制等功能。 2 電控系統(tǒng)的改造 系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制如圖 1 所示。 根據(jù)鏜床運(yùn)行及控制要求，選用歐姆龍 CP1MA 系 列 PLC 對其進(jìn)行電控改造，該 PLC 集輸入 / 輸出一體化的 組件型 PC ，通過擴(kuò)展 I/O 單元可以增至 20 點(diǎn)× 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(shí)現(xiàn)，使維護(hù)簡單化。粗鏜的電控系統(tǒng)選用 CPM1A- 40CDR-A ， INPUT 24 點(diǎn)， OUTPUT 16 點(diǎn)；半精鏜床選用 CPM1A-40CDR-A 以及 CPM1A-20EDR-A 各一臺，其 INPUT 36 點(diǎn)， OUTPUT 20 點(diǎn)；精鏜床選用 CPM1A-40CDR-A 以及 CPM1A-20EDR-A 各一臺， INPUT 38 點(diǎn)， OUTPUT 22 點(diǎn)。 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(dòng)控制圖 按鈕、行程開關(guān) PLC 接觸器 電機(jī) 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(jìn)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(jìn)到行程開關(guān) 8 8AN 00007 油泵起動(dòng)開關(guān) 26 SQ6 00201 后滑臺原為進(jìn)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(dòng)開關(guān) 28 SQ8 00203 后滑臺進(jìn)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(dòng)開關(guān) 31 00206 左滑臺主軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(jī) 2 8CT 01001 側(cè)夾緊 12 KM5 01103 右主軸電機(jī) 3 10CT 01002 上松開 13 KM6 01104 后主軸電機(jī)高速 4 9CT 01003 側(cè)松開 14 KM60 01105 后主軸電機(jī)高速 5 5CT 01004 左滑臺向前 15 KM7 01106 后主軸電機(jī)低速 6 6CT 01005 左滑臺向后 16 KM80 01200 后主軸電機(jī)制動(dòng) 7 3CT 01006 右滑臺向前 17 KM8 01201 后主軸電機(jī)制動(dòng) 8 4CT 01007 右滑臺向后 18 KM1 01202 液壓電機(jī) 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(jī)高速 表 1 半精鏜床 I/O 分配表 HMI 及 PLC 控制系統(tǒng) 自動(dòng)化應(yīng)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(yīng)的 PLC 的 00106 輸入點(diǎn) ON ，程序開始工作，按如下 的先后順序動(dòng)作：側(cè)面定位；上夾緊；左、右、后滑臺 快進(jìn)；到達(dá)各自確定的位置后，左、右、后滑臺主軸電 機(jī)起動(dòng)，進(jìn)行粗鏜擴(kuò)孔；當(dāng)各滑臺進(jìn)到底，接近開關(guān) 發(fā)訊，各滑臺加工結(jié)束，此時(shí)延時(shí) 2s 快退，同時(shí)停止各 自電機(jī)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)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(dòng)結(jié)束，同時(shí)對夾緊裝置 進(jìn)行松開的動(dòng)作；為下一個(gè)循環(huán)作準(zhǔn)備。該程序編制 簡易，運(yùn)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(shè)計(jì)基礎(chǔ)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(jìn)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(gè)工件，都必須手動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)該電機(jī)主軸，使其停止在規(guī)定位置上。根據(jù)這個(gè) 現(xiàn)實(shí)問題，增加了“后頭主軸自動(dòng)定位停止程序”。在 后頭主軸電機(jī)主軸上，安裝一個(gè)接近開關(guān)，當(dāng)后頭完 成加工時(shí)，增加后頭能耗制動(dòng)的功能。當(dāng)后頭快退開 始時(shí)，檢測到開始定位的信號后，后頭電機(jī)開始能耗 制動(dòng)。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(jī)旋轉(zhuǎn)一周，接近開關(guān)發(fā) 訊，就能順利的產(chǎn)生制動(dòng)效果，停在準(zhǔn)確的位置上， 達(dá)到預(yù)期目的。 對于精鏜程序調(diào)試，在粗鏜、半精鏜床的基礎(chǔ)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(dá)到精鏜的加工要求。 3 結(jié)語 改造后的機(jī)體生產(chǎn)線裝置設(shè)計(jì)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(dòng) 化程度高，性能優(yōu)越，穩(wěn)定性、可靠性和擴(kuò)展性均大幅 度提高。 參考文獻(xiàn) [1] 元友德 . 電氣控制與 PLC 實(shí)訓(xùn)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