基于PLC的金属切削机械控制系统的工作示意图

基于PLC的金属切削机械控制系统的工作示意图2.1 控制对象概述2.1.1 机床的基本结构本机床对零件进行钻孔、扩孔、攻丝等工序的加工，采用回转工作台传送零件，按照工艺流程分为三个工位进行加工，并安排一个装卸工位来装卸工件。其中钻孔、扩孔、攻丝这三个动力头由电动机拖动, 各工位动力头滑台、转位机构的运动由液压拖动.在加工过程中刀具会发热,因此配备一个冷却泵对刀具加工面降温。该机床的结构图如图2.1所示。2.1.2机床的工作原理当用人工将一个工件安装在夹具上，且三个加工工位的动力头已加工完成，并退回到原位后，回转工作台自动微抬。抬起到位，回转工作台自动转位。转位到位后，自动定位夹紧。夹紧后，即向各工位发出向前主令，各工位动力头按自己的程序进行加工。与此同时回转机构自动复位，为下次转位作准备。各工位加工完成，向系统汇报完成信号。同时各工位动力头自动退回原位，回到原位后，即向系统汇报原位信号。当所有工位动力头都回到原位，装卸工位又装好了新的工件时，则系统又可开始进行下一个循环的加工。2.1.3 机床的主要技术参数 金属切削机床各泵、动力头主轴消耗的最大功率,如表2.1所示表2.1 各泵、动力头主轴消耗的最大功率液压泵冷却泵钻孔动力头主轴扩孔动力头主轴攻丝动力头主轴3KW2KW1KW1KW1KW2.2 控制系统设计要求2.2.1 电动机拖动部分设计要求液压电动机、冷却泵电动机、钻孔和扩孔动力头主轴电动机：由于这些电动机空转时所消耗的功率非常低，且频繁停止和启动电机会降低电机使用寿命，在机床运行的整个过程中，它们不停机也不会影响机床的正常工作，因此，只要工作人员在机床现场就可以让它们一直启动运行，直到操作人员离开机床时才将它们停止。此外，在机床运行的整个过程中，也不需要这些电动机正、反转，因此，对这些电动机只要能实现启动、保持和停止控制即可。攻丝电动机：由于攻丝动力头主轴有“正转攻丝”和“反转攻丝”的要求，而其主轴的正、反转需由其拖动电机来实现，因此应能对攻丝动力脱主轴电动机实现“正转”与“反转”的控制。2.2.2液压拖动部分的控制要求液压拖动部分，（1）对于机床的各单机而言，要求具有手动和半自动两种工作方式。单机手动：即按下某个单机的某一步的手动按钮，该单机就进行该步的运行；松开该按钮，该步就停止运行。这种工作方式用来检查或调整各单机每一步的检测元件和运行状态。单机半自动：即按下某单机的启动按钮后，该单机即启动运行，在自动完成其一个循环，回到原位后自动停下来。这种工作方式主要用来对单机一个循环过程的检查与调试。（2）对于整个机床而言，要求具有全机半自动、全机全自动和全机自动回原点工作方式。 全机半自动：即在按下启动按钮后，机床启动，其各部分协调一致地运行一个循环并回到原位后自动停下来。这种工作方式用来对整个机床一个循环过程的检查和调试。全机全自动：即按下启动按钮后，机床启动，其各部分协调一致地运行，运行完一个循环时不停机，而是一个循环接着一个循环地运行下去，直至按下停止按钮为止。这种工作方式用来对产品零件进行批量加工。全机自动回原点：即按下自动回原点的启动按钮后，机床的各单机即从它们当前所处的任意位置启动，向它们各自的原位有步骤地返回，回到原位后自动停止。这种工作方式用来提高全机回原点的操作效率，为单机半自动、全机自动/半自动启动运行做准备。（3）保护环节：在控制系统中应该采用各种保护措施，以确保人身设备安全。因此，保护环节是机床电气控制系统不可缺少的组成部分。控制系统的保护环节应包括短路保护、过载保护、失压保护和超节拍保护。短路保护：用来防止电动机及其主电路和控制电路免遭短路电流的损坏。过载保护：电动机长期超载运行，会使得电机绕组温升超过允许值，机内材料寿命减小，甚至烧坏。因此应对机床应设置过载保护。失压保护：如果由于某种原因，电网电压突然消失，正在运行的电动机就会停止运行。但是，在电源重新恢复供电时，电动机又会自行启动。这种情况容易造成生产设备的损坏，甚至人身事故。因此，必须采起失压保护措施。超节拍保护：如果机床的刀具严重磨损，其加工零件的直径就会小于预定值，从而导致次品甚至废品的出现，为此需要超节拍保护。（4）信号显示与故障报警：为了准确地了解机床的工作状态、工作进程和迅速地找到故障点，需要设置信号显示，信号显示包括：工作方式显示、工作过程显示和故障显示。为了在出现故障后能使操作人员及时发现，需要设置故障报警。