PLC在平面磨床液壓傳動控制系統中的應用

劉曉花

（1.中南大學，湖南 長沙 410083；2.安徽工業職業技術學院，安徽 銅陵 244000）

PLC在平面磨床液壓傳動控制系統中的應用

劉曉花1，2

（1.中南大學，湖南 長沙 410083；2.安徽工業職業技術學院，安徽 銅陵 244000）

平面磨床液壓傳動控制系統讓液壓缸實現自由進退動作，以便實現平面磨床滑臺的進給運動。該系統用PLC代替繼電接觸式控制實現液壓缸的自由進退。采用可編程控制器作為其控制系統，提高系統的自動化程度，保證了工作滑臺有連續動作的高可靠性，使系統的通用性和靈活性達到了要求。

平面磨床；液壓傳動控制；電磁閥；組態軟件

磨床是用砂輪的周邊或端面對工件進行磨削加工的精加工機床。磨床種類很多，主要有：平面磨床、外圓磨床、內圓磨床、無心磨床及一些專用磨床，如：螺紋磨床、球面磨床、齒輪磨床等。平面磨床是用砂輪來磨削工件的平面，它的磨削精度和粗糙度都比較高，是應用較普遍的一種機床。平面磨床中的液壓傳動系統在繼電接觸式控制電路的控制下，驅動運動部件完成規定動作。液壓傳動是靠密封容器內的液體壓力能來進行能量轉換、傳遞與控制。它具有輸出力矩大，運動傳遞平穩、均勻，調整控制方便等優點。傳統的液壓傳動系統是由接觸器電氣控制線路控制，由于這種控制線路的可靠性差，靈活性差，而且維修困難，現采用PLC對此控制系統進行改進，能很方便的實現多種復雜的自動工作循環，使用簡單，編程方便，可靠性高，通用性和靈活性強，可實現控制的可視化。本系統是用上位機實現對液壓系統的控制，主要是控制液壓系統完成基本的動作——液壓缸的自由進退，從而實現動力滑臺的進給運動。總的控制系統的結構是：上位機用昆侖組態軟件做人機界面，實現各種控制的可視化；下位機用PLC實現電磁換向閥的控制，利用組態軟件對PLC的監控實現系統的實時控制。

1 .工藝簡介

本系統以液壓動力滑臺為例。液壓工作滑臺是平面機床用以實現進給運動的一種通用部件。其運動是靠液壓缸驅動的，該液壓動力滑臺的自動工作循環是：快進—工進—快退—原位停止。

下面簡要介紹本系統動作情況，如圖1所示：

（1）動力滑臺快進：液壓泵1輸出的液壓油經換向閥2（左位），進入液壓缸3的無桿腔，推動活塞桿右移，液壓缸3的有桿腔回油經換向閥2（左位），換向閥4（左位）進入液壓缸的無桿腔，形成差動連接。活塞桿快速右移，帶動動力滑臺快速進給。

（2）動力滑臺工進：換向閥2的左位和換向閥4的常態位（右位）進入系統。液壓泵1輸出的液壓油經換向閥2（左位），進入液壓缸3的無桿腔，推動活塞桿右移，有桿腔回油經換向閥2（左位），濾油器5，調速閥6流回油箱。由于回油路上接調速閥，使回油流量減少，從而使活塞桿右移速度減慢，帶動動力滑臺工作進給。

圖1 動力滑臺液壓傳動系統圖

（3）動力滑臺快退：換向閥2（右位），換向閥4的（常態位）進入系統。液壓泵1輸出的液壓油經換向閥2（右位），進入液壓缸3的無桿腔，推動活塞桿向左移動，無桿腔回油經換向閥2（右位）流回油箱。活塞桿有桿腔作用面積小，使活塞桿快速左移，帶動動力滑臺快退。

（4）動力滑臺原位停止：換向閥2、4都是常態位進入系統。液壓泵1輸出的液壓油經換向閥2（中位）流回油箱，實現卸荷。液壓缸內無液壓油流入，活塞桿不動，動力滑臺原位停止。

電磁閥和液壓缸動作關系如表1所示：

電磁閥工步 轉換指令 YA1 YA2 YA3快進 SB1 ＋ － ＋工進 SQ2 ＋ － －快退 SQ3 － ＋ －原位停止 SQ1 － － －

2 .PLC控制系統設計

2.1 硬件設計

根據現場需要，按鈕和行程開關可以直接與PLC的輸入端子相連，繼電器線圈與輸出端子相連，可知液壓部分所需的輸入、輸出點數共計10點（系統的主電機、進給電機、冷卻電機、通訊等所需點數不在本文中體現），考慮到今后擴大功能留有余地，參考三菱公司產品技術參數，選定PLC為FX2N—40MR。液壓系統輸入、輸出點的分配如下所示：

輸入信號 PLC輸入點 PLC輸出點 電磁閥SB1 X001 Y0 YA1 SB2 X002 Y1 YA2 SQ1 X002 Y2 YA3 SQ2 X003 SQ3 X004

圖2

2.2 工作原理

（1）工作滑臺快進

工作滑臺上的擋鐵壓下SQ1，X002常開觸點閉合，按下起動按鈕SB1，X000常開觸點閉合，M0線圈通電，M0常開觸點閉合，使電磁鐵線圈Y0，Y2同時通電，此時，圖1中的換向閥2和換向閥4的左位進入系統，活塞桿快速右移，帶動工作滑臺快速進給。

（2）工作滑臺工進

當擋鐵下壓行程開關SQ2時，X003常開觸點閉合，M2線圈得電動作，使電磁鐵線圈Y2失電。此時圖1中換向閥2的左位和換向閥4的常態位進入系統，從而使活塞桿右移速度減慢，帶動工作滑臺工作進給。

（3）工作滑臺快退

當工作滑臺工作進給到終點，擋鐵壓下行程開關SQ3時，X4常開觸點閉合，使電磁鐵線圈Y0，Y2同時失電，使Y1線圈得電。此時，圖1中的換向閥2（右位），換向閥4（常態位）進入系統使活塞桿快速左移，帶動工作滑臺快退。

（4）工作滑臺原位停止

當動力滑臺快退到原位，擋鐵壓下行程開關SQ1，X002常閉觸點斷開，使電磁鐵Y1失電，此時，圖1換向閥都是常態位進入系統液壓缸內無液壓油流入，活塞桿不動，工作滑臺原位停止。

2.3 程序設計

液壓系統的功能完成主要靠PLC程序來實現，有些控制可以由上位機來干預。由于PLC有著極好的穩定性，所以設備的大部分控制功能都由PLC來實現,程序的流程如圖2所示，按流程圖設計出梯形圖并調試運行。

2.4 人機界面設計

人機界面采用昆侖組態軟件作為開發平臺，通過組態軟件的PLC驅動，實現圖形與PLC內寄存器的動畫連接，從而可實時監控系統的運行狀態。

3 .結語

液壓動力滑臺工作循環是自動化程度較高的部件，通過PLC代替繼電接觸式控制及與上位機中進行組態和編程，下位機（PLC）實現電磁換向閥的控制，可以非常容易的滿足工藝要求。使操作人員非常方便、簡單的在人機界面上實現各種操作，提高了系統的穩定性和可靠性，降低了故障發生率，工作效率也大大提高。

郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應用技術[M].武漢：東南大學出版社，2009.

TM571.61

A

1672-0547（2010）01-0084-02

2009-12-11

劉曉花（1969-），女，陜西戶縣人，安徽工業職業技術學院電氣工程系講師，中南大學信息與工程學院在讀碩士，研究方向：控制工程。