基于PLC 控制多工位自動鉆床系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

林祖正，農(nóng)萬華，韋洪喜，劉長彬

（柳州工學(xué)院，廣西 柳州 545616）

引言

某型汽車保險(xiǎn)杠骨架橫梁孔系加工，利用普通鉆床按傳統(tǒng)工藝加工：劃線-打眼定位-鉆孔加工或利用搖臂鉆床+鉆模，過度依賴工人技能熟練程度，不僅質(zhì)量難保證，而且勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。為解決以上問題，本文提出一種基于PLC 多工位自動鉆床設(shè)計(jì)方案，既可以提高生產(chǎn)效率，又可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

1 自動鉆床組成

多工位自動鉆床的設(shè)計(jì)方案如圖1 所示，主要由控制柜、鉆削動力裝置、防護(hù)板、支撐定位裝置、夾緊裝置、控制按鈕工作臺等組成，實(shí)現(xiàn)鉆削精準(zhǔn)定位、自動夾緊、自動鉆削加工等功能。

2 自動鉆床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，著眼實(shí)際，考慮設(shè)備安裝調(diào)試和后期維護(hù)，鉆床的動作由自動控制和手動控制兩部分組成，用檔位開關(guān)切換。

2.1 自動控制部分設(shè)計(jì)

如圖2 所示，自動控制電路圖，檔位開關(guān)SB7 打到自動檔，按下啟動按鈕線路接通，PLC 接到信號，信號傳遞到夾緊氣缸繼電器KM2，KM2 得電，氣缸開始伸出推動桿夾緊工件，當(dāng)氣缸壓力達(dá)到壓力繼電器PS 設(shè)定的壓力值時(shí)，氣缸停止伸出，完成夾緊。夾緊完成的同時(shí)，PLC 傳遞信號到電機(jī)接觸器KM1，KM1 接到信號鉆削電機(jī)啟動，電機(jī)啟動的同時(shí)，PLC 內(nèi)部時(shí)間繼電器T1 開始計(jì)時(shí)，待T1 計(jì)時(shí)結(jié)束電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，觸動鉆削進(jìn)給時(shí)間繼電器KM4 得電，進(jìn)給氣缸伸出，進(jìn)給開始。當(dāng)進(jìn)給到前限位行程開關(guān)SQ1 時(shí)，時(shí)間繼電器T2 計(jì)時(shí)，電機(jī)停頓，T2計(jì)時(shí)結(jié)束，觸動繼電器KM5 得電，氣缸縮回進(jìn)給回退，當(dāng)回退到后行程限位開關(guān)SQ2 加工結(jié)束，電磁閥失氣缸停止，同時(shí)電機(jī)接觸器KM1 斷開，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。電機(jī)停止的同時(shí)時(shí)間繼電器KM3 得電夾緊電磁閥失電，氣缸縮回夾緊松開，當(dāng)氣缸下降到下限位行程開關(guān)SQ3 時(shí)，氣缸停止，松開動作結(jié)束，取出工件，加工結(jié)束。其工作流程如圖3 所示。

圖3 自動控制工作流程圖

考慮到系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和后期可擴(kuò)展性，選用三菱FX2N-32MR 型PLC，應(yīng)用范圍廣，成本低。PLC I/O分配如表1 所示，PLC I/O 接線圖如圖4 所示。

綜上所述，根據(jù)控制要求，編寫控制程序，T 型圖如圖5 所示，按下啟動按鈕X0，夾緊缸Y1 得電開始工作，并且自鎖；壓力繼電器開始工作，壓力繼電器檢測夾緊缸的壓力達(dá)到一定的壓力值時(shí)，主電機(jī)得電，同時(shí)，時(shí)間繼電器T1 開始計(jì)時(shí)；1.5s 后時(shí)間繼電器線圈閉合，進(jìn)給缸開始進(jìn)給加工零件；當(dāng)?shù)竭_(dá)進(jìn)給前限位開關(guān)時(shí)，進(jìn)給缸停止工作；同時(shí)，時(shí)間繼電器T2 開始工作；當(dāng)時(shí)間繼電器計(jì)時(shí)到0.5s 時(shí)，進(jìn)給缸開始退回；當(dāng)進(jìn)給缸到達(dá)進(jìn)給后限位開關(guān)時(shí)，進(jìn)給缸松開。X1 是急停按鈕，在任何時(shí)候出現(xiàn)問題，按下X1 按鈕都可以急停。

圖4 PLC I/O 接線圖

圖5 自動控制T 型圖

表1 PLC I/O 分配表

圖6 手動控制電路圖

圖7 手動控制T 型圖

2.2 手動控制部分設(shè)計(jì)

如圖6 所示，擋位按鈕SB7 打到手動擋位，再打到電機(jī)擋位，按啟動SB1，KM1 得電自鎖，電機(jī)啟動，按SB3停止，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的手動控制，每個(gè)電機(jī)都有一個(gè)對應(yīng)手動開關(guān)“SA1”“SA2”“SA3”控制，便與對每個(gè)電機(jī)的單獨(dú)使用。擋位按鈕打到夾緊缸擋位SB5，由SB1 點(diǎn)動控制KM2 得電，SB3 點(diǎn)動控制 KM3 得電，上下行程由SQ3 和SQ4，控制，實(shí)現(xiàn)夾緊缸的手動控制，可檢驗(yàn)夾緊缸。擋位按鈕SB7 打到進(jìn)給缸擋SB6，由SB1點(diǎn)動控制KM4 得電，SB3 點(diǎn)動控制KM5 得電，前后行程由 SQ1，SQ2 控制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給缸的手動控制，可檢驗(yàn)進(jìn)給缸。其T 型圖如圖7 所示，檔位開關(guān)打到電機(jī)檔X11，按鈕X0 控制電機(jī)啟動，形成自鎖，由Y0 控制其停止。檔位開關(guān)打到夾緊缸檔X12，按鈕X0 點(diǎn)動控制夾緊缸上升，按鈕X7 點(diǎn)動控制夾緊缸下降，由上限為和下限位開關(guān)來控制上下行程。檔位開關(guān)打到進(jìn)給缸檔X13，按鈕X0 點(diǎn)動控制進(jìn)給缸進(jìn)給，按鈕X7 點(diǎn)動控制進(jìn)給缸退回，由前限位和后限位開關(guān)來控制前后行程。X11，X12，X13 三位互鎖。

3 結(jié)束語

本文簡要提出一種自動鉆床的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)自動鉆床設(shè)備功能要求，設(shè)計(jì)基于PLC 控制系統(tǒng)，不僅可以提高設(shè)備自動化生產(chǎn)程度，而且提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低勞動成本。