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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 大型PLC可編程控制器

CPMlA型PLC在三面多軸鉆床中的應用

發布日期：2022-04-27 點擊率：79 品牌：小金井_Koganei

組合機床是能多機多刀同時工作，且具有工作自動循環，進行特定加工的一種高效率自動化專用加工設備。組合機床通常由標準通用部件和加工專用部件組合構成，動力部件采用電動機驅動或液壓系統驅動，由電氣系統進行自動循環的控制，是典型的機電或機電液一體化的自動化加工設備。三面多軸鉆床是用于加工全順卡車后橋殼總成及11B型后橋殼總成三面連接孔的組合機床，電氣控制較復雜。具體鉆削工作程序如下。

（1）將工件吊到工作臺上，工件以Φ85mm外圓柱面粗定位；
（2）人工將工件向前推靠到模板上，使內孔Φ227mm與定位銷配合，大平面粗定位；
（3）兩端鉆模板及兩彈性頂尖快進，兩彈性頂尖先頂到兩倒角處后，大平面定位；
（4）鉆模板繼續向前定Φ63.6±0.05mm及Φ82.5±0. 075 mm，并夾緊兩法蘭端面；
（5）反面夾緊大平面；
（6）三個鉆削頭快進→工進→快退，停各自的鉆削頭；
（7）先松開大平面來緊裝置，再松開兩法蘭端面，停機，循環完成。

機床三面都可單獨處于調整狀態，也可自動循環。機床有冷卻系統，導軌采用自潤滑。工件和刀具采用冷卻循環系統、鐵屑采用強力冷卻沖洗。

一、電氣硬件

根據機床加工要求，設有電動機：

（1）M1潤滑電動機，～380V，40W,0.17A；
（2）M2滑一臺液壓泵電動機，Y112M -4-B34kW,8.77A；
（3）M3定位夾緊液壓泵電動機，YlOOL1-4－B3,2.2kW,5.03A
（4）M4冷卻泵電動機，JCB-45，150W，0.47A
（5）M5冷卻泵電動機，JCR-45，150W,0.47A
（6）M6左動力頭電動機，Y132M2-6-B5，5.5kW,12.6A；
（7）M7右動力頭電動機，Y132M2-6-B5，5.5kW,12.6A；
（8）M8后動力頭電動機，Y100M-6-B5,

根據液壓動作要求，設有19個電磁鐵、10個信號燈、15個行程開關、4個壓力繼電器及11個左右按鈕，因此，該組合機床的電液控制顯得很重要。液壓傳動易獲得較大的力和轉矩，運動傳遞平穩，控制方便，易實現自動化，尤其在和電氣控制系統配合使用時易于實現復雜的自動工作循環。組合機床是典型的順序控制。我們采用歐姆龍CPMlA型PLC來控制。

主電路圖（較復雜，略）中，所有電動機均有斷路器保護，交流接觸器控制；機床、照明、控制電源、PLC電源、PLC直流負載電源PLC交流負載電源均設有變壓器，可以防止相互干擾。變壓器一、二次側各設有自動開關保護。

控制電路設有聯鎖保護，操作者不插人鑰匙按鈕SB4，或打開電氣柜前后門（門上裝有兩只門開關SAO）或按壓急停按鈕SBO，均將使電源總斷路器QFO的脫扣線圈得電而跳閘，保護人身及設備安全。另外，機床的潤滑和冷卻到位，才能起動液壓系統。

二、PLC控制原理

工作粗定位后按工作循環按鈕，左、右夾緊缸帶動滑臺快進，接近工件后停止，后端面定位缸向前靠定工件大平面，到位行程開關及莊力繼電器發出左、右夾緊缸慢靠信號。慢靠到位后，終點行程開關及壓力繼電器發出信號，后端面夾緊缸夾緊。夾緊后，壓力繼電器得電發信號，左、右、后工作滑臺同時快進、工進、快退，并壓合各自的原位行程開關。至此，完成一個工作循環。

共需48個輸人點，34個輸出點（I／Q分配表略）。選用一個40點CPMlA型CPU單元，帶三個擴展，即一個CPMlA-40CDR-A-V1,帶三個CPM1A-20EDR1。為避免PIC輸出點被燒壞，在輸出口與控制元件之間的一組COM之間加裝低壓斷路器。下面僅對比較重要的幾段梯形圖控制原理作一分析。

（1）聯鎖與解鎖（IL ILC）。在循環操作方式下，輸入點00004、00005、00006、0007必須有一點閉合，而且必須是兩臺液壓泵均已起動。解決這一問題的辦法是將這兩個接觸器的常開輔助觸點作為輸人點弓PLC輸人口00000（即00000是閉合的），也就是說CNT007必須是閉合的；所有的運動滑臺還必須均在原位，即20000～20005全部閉合。只有在此時按壓循環按鈕00008才會閉合，也只有在上述條件全部滿足時，才會發出循環信號即20006有輸出，這是循環的條件。

（2）自動潤滑泵的控制梯形圖。機床導軌必須要有潤滑，否則導軌磨損，夾軌發熱。導軌還有一定密封性，因此潤滑油流必須要有一定的壓力。為此，潤滑管路上裝有壓力繼電器，接在00311輸人點上，還要保證必須時刻有足夠的潤滑油油量。在油面上設油面開關SQ15，接在00001輸人點上，控制梯形圖見圖1。

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控制原理是：當機床停電重新開動時，不管是調整還是循環，只要潤滑系統油壓不夠，00314輸人點不閉合，在通電瞬間，即一個掃描周期內，由于特殊輔助繼電器25315閉合一次，計數器CNT007就被清零。在有潤滑油的情況下，00001“ON”, TIM008“ON”, CNT007 “0N”。此時，輸出繼電器01402“ON”，，交流接觸器K1線圈得電吸合，潤滑泵電動機M1得電運轉。3s后，TIM008的常閉點變為“OFF”K1因此失電，M1停止轉動。當M1轉動時，由于油壓升高，油壓壓力繼電器常開接點，閉合，00311由“OFF”變為“ON”，計數器CNT007計數次。油壓下降時，又重復上面的過程。當CNT007計數6次時，CNT007有輸出，01402變成“OFF”，Ml不再轉動，直到下次機床再初次得電時為止。潤滑泵每次運行3s，共運行7次，完全可以保證機床導軌連續工作4h以上，潤滑良好。

（3）原位程序設計。這是一個設計經驗問題，必須對液壓缸的運動過程很了解。由于三面多軸鉆各種液壓缸有七只之多，如不對原位的程序設計進行巧妙處理，調試、運行，就有可能發生偶有不順利的情況。因為由于種種原因，比如電磁閥的關閉、壓力繼電器的抖動等，會造成液壓缸回原位時不一定每次都政壓著原位行禪勝府時魂回過琳但又不能讓它撞缸，故以此來定原位。因此，凡在調整狀態下，原位指示均由原位行程開關的閉合使原位信號燈亮（程序見圖2）。

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在循環狀態下，設計成另一種軟件原位信號，如圖2的左夾緊原位信號。當左夾緊缸回到原位，不管有無超原位，只有壓合了原位行程開關00009“ON”，20000有輸出，并自鎖；只有當左夾緊缸前進，01106變成“OFF”，20000才由“ON ”變成“OFF”，無輸出；指示左夾緊缸不在原位。

這種設計，一方面能在調整狀態下（不受IC、ICL聯鎖）通過觀察01006信號燈是否亮，來方便地確定原位行程開關安裝位置是否合適；另一方面，又能保證在循環狀態下不會由于個別行程開關被壓合后，油缸行程沖過頭，確保循環良好。

三、電器元件的選用

（1）低壓斷路器、交流接觸器、變壓器等主要外購電器元件一律選用進口產品或符合IEC標準的國產品。

（2）工作選擇開關選用萬能轉換開關，調整按鈕一律選用選擇鈕。這樣，操作面板上大大減少了開孔個數，使操作簡單明了。

（3）根據I/0分配圖及其線路上的交接點，在計數接線座時，選取適當的“聯接型”座子，以利施工、維護。

四、注意事項

（l）由于三面幾同時多軸鉆孔加工鋼鑄件，產生熱量較大，需要強力冷卻，因此造成各限位的接近開關使用環境較惡劣，接近開關成了電器元件中的易損件，需重點維護。

（2）該機床有兩套液壓系統，減少了液壓缸之間壓力的干擾，但調節液壓壓力及流量時，應很好地與電氣系統協調，充分發揮機電一體化的優勢。

五、使用效果

沒有三面多軸鉆組合機床之前，全順卡車后橋殼總成及11B型后橋殼總成均是分別由三臺以上機床，由三人以上依次完成三面多孔的加工，多次裝夾，多次加工完成，質量難以保證。有了該機床后，生產效率提高將近10倍，人員減少為三分之一，產品質量也有保證。

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