滾絲機電氣控制系統中PLC的應用

陳樹艷，楊 永

1.中國海洋大學，山東 青島 266000

2.棗莊科技職業學院，山東 滕州 277500

1 滾絲機電氣系統控制簡介

滾絲機是一種很重要的螺紋加工設備，其主要作用為滾壓各種形式的外螺紋、普通螺紋以及梯形螺紋和模數螺紋，而且還可以矯直工件。其主要組成部分包括設備的機身、變速箱固定主軸座、進給機構、液壓系統以及PLC控制系統和活動主軸座等。

主軸電動機的主要作用是帶動兩根主軸，使其作同步、同向的回轉運動；其中右主軸則受到液壓系統的推動作進給運動，運動方向為水平方向，從而兩液絲輪對工件進行滾壓，加工成為設計需求的螺紋或者其它的形狀。冷卻電動的主要作用是帶動冷卻泵的運動，向滾牙輪和工件之間噴灑冷卻液，對其進行冷卻及潤滑。液壓電動機則是屬于本機的進給動力，利用電磁閥MF的作用，使得活動主軸可以作進給和退回等動作，并最終實現螺紋的滾壓加工工藝。

這些電機的功能均是由FX-PLC程序進行控制實現的，具體的工作過程如下：把冷卻泵、主軸以及主軸泵的按鍵同時啟動，然后再啟動液壓電機，作進給運動，進行螺紋工件的加工。進給的方法有三種，即手動循環操作以及半自動循環液壓操作和全自動循環操作。如果進給方式為手動循環操作，按照進給將按鍵啟動，從而活動主軸相應的做進給運動進行液壓；然后啟動進給退回按鍵，活動主軸就退回，于是一次滾絲加工就完成了。如果進給方式為自動循環液壓操作，則啟動一次進給按鍵，活動主軸就循環一次，完成一次滾絲加工，即啟動按鍵后直接進給，然后進行液壓，再退回，最后停止。如果進給方式為全自動循環操作，則只需啟動按鍵一次就會進行不斷循環，即啟動按鍵后直接進給，進行液壓再退回，停歇后再進行一次循環，如此往復；如果液壓進給需要停止，則啟動進給退回按鍵即可。如果加工過程中出現了緊急情況需要緊急停車，則按下急停鍵即可實現；如果停車的時間較長，則要啟動斷開總停按鍵。此外，本機床還具備急停控制以及照明控制系統和顯示系統等。

2 滾絲機液壓系統的設計

液壓系統的主要作用就是保證活動主軸機構的進給與退回動作得以實現。其具體的工作循環一共有進給、滾壓以及退回和停止4個步驟。整個工作循環過程由PLC對其進行控制，可以實現3種不同的循環方式，即手動、半自動以及全自動循環。當進給時，電磁換向閥通電，系統中的液壓油則流經換向閥后，再進入調速閥，最終流入液壓缸的右腔，完成進給運動。此時對壓力閥的壓力需要做出調整，使其符合工藝要求，可以觀察壓力表中所顯示的壓力度數進行調整。液壓缸左腔回油時同樣要流經電磁換向閥，然后再流入回油池。在液壓由退回油池時，電磁換向閥處于不通電的狀態，而壓力油經過電磁換向閥流入液壓缸的左腔，完成退回動用。此時要求溢流閥的壓力值可以退回活塞即可，也可以借助觀察液壓油壓力表的數值對溢流閥的壓力值進行調整。

退回的液壓油流入調速閥中的單向閥回油池，排氣壓力顯示，如果搬動手動轉向閥，而壓力表顯示出進給腔的壓力值，此時需要對退回腔進行排氣處理；如果壓力表顯示退回進給腔壓力值，也要同步對進給進行排氣。當調整完成后要把手動轉向閥歸至原位，才能夠開始工作。PLC程序可以實現滾壓及停歇的功能。

3 PLC控制系統的設計

3.1 硬件系統及分配I/O地址

整個系統合計需要12個開關量輸入點以及6個開關量輸出點，合計18個才可以實現上述滾絲機電氣系統的控制要求。本文所選擇的是一款24點輸入與24點繼電器輸出的PLC。而I/O的地址分配如下表1及表2所示：

表1 PLC輸入信號I/O地址分配表

表2 PLC輸出信號I/O地址分配表

3.2 硬件系統的連接

由于滾絲機的工作環境有著噪聲大且溫度高等特點，整體來說環境較差，所以PLC外部負載供電必須有相應的失壓保護措施。PLC外部負載供電通過接觸器以及對應的按鍵實現其通斷的控制。如果需到緊急情況需要急停，只需啟動急停鍵即可將負載電源及時切斷，提高了控制系統的安全系數。

3.3 軟件設計

以機床的工作、工藝要求以及I/O地址為基礎，再結合梯形圖設計相應的控制指令程序。限于篇幅此處不做贅述。

總之，滾絲機經過PLC的設計與改造，其加工精度未受到影響，且控制系統的運行也比較穩定，有較高可靠性，可以滿足生產工藝要求。

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