基于-plc的三面钻组合机床控制系统设计

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1、来源：本站原创作者：陈扬　熊捷　秦付军日期：2009年04月27日访问次数：2840引言　　组合机床是一种在制造领域中用途广泛的半自动化专用机床，由通用部件（如动力头、动力滑台、床身、立柱等）和专用部件（如专用动力箱、专用夹具等）组成。这种机床既可以单机使用，也可以多机配套组成加工自动线，用于大批量机械产品的高效自动化生产，如汽车零部件制造中的许多生产线。三面钻组合机床由三个液压动力滑台和液压传动的工作台组成。左、右动力头和后动力头分别由其主轴电机拖动，左、右动力头滑台和后动力滑台由液压缸驱动前进或后退。工件通过液压夹具安装在工作台上。左、右动

2、力头和后动力头同时工作、依次工作或选择其中任意一个滑台进行一轮自动加工循环。1三面钻组合机床控制系统现状分析　　目前，三面钻组合机床动力滑台及夹紧机构的控制传统上普遍采用液压结合电气控制，电气控制采用传统的继电器（RLC）硬布线逻辑控制。这种控制方式具有很大的局限性，即一种控制系统只能控制特定的对象。当控制对象变化时，需要重新设计、重新布线；另外，这种控制系统可靠性差，需经常维修。而可编程控制器（PLC）是工业控制当中的通用设备，当控制对象变化，只需改变程序软件就能满足控制要求。同时，PLC相对于RLC具有可靠性高、抗干扰能力强、性能价格比高、

3、硬件配套齐全，适应性强、用户使用方便等优势。因此，随着近几年来数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，在三面钻组合机床的控制系统中用PLC代替传统的RLC是必然的趋势。2控制系统的设计2.1PLC的选取　　由于PCL的品种、型号、规格、功能各不相同，综合多种因素考虑，本控制系统的主控设备选用西门子公司的S7-200系列小型可编程序控制器。S7-200型是一个小型模块化的PLC系统，它能满足中等性能要求的应用，具有功能完善、结构紧凑、使用方便、易于掌握、性价比高等特点。并且具有多种功能模块和人机界面可供选择，可以很容易地组成PLC网络，它同时具有

4、功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，非常适用于本系统。2.2硬件设计2.2.1系统主电路的设计　　控制系统的主电路主要由刀开关、熔断器、接触器的主触点、热继电器的热元件和电动件构成。　　对于三面钻组合机床来说，机床上有四台电动机：液压泵电动机M1（整个系统提供油液）、左刀具电动机M2、右刀具电动机M3、后刀具电动机M4（对工件进行钻孔加工）。各电动机的控制如下：液压泵电动机M1接触器KM1控制；左动力头电动机M2由接触器KM2控制；右动力头电动机M3由接触器KM3控制；后动力头电动机M4由接触器KM4控制。四台

5、电动机功率不是很大，启动电流不大，无须采用降压启动，同时也无正反转要求，均为直接启动，单向旋转。2.2.2系统控制回路的设计　　PLC控制系统中的控制回路，是指由继电器、接触器等低压电器构成的强电控制回路。在常见的控制系统中，控制回路一般有AC220V与DC24V两种。具体设计步骤如下：　A）控制系统的I/O点数的确定　　对三面钻组合机床的要求进行分析，可以确定的输入/输出量有：液压泵启动/停止按钮、系统启动按钮、工作台前进/后退点动按钮、滑台前进/后退点动按钮、动力头电机启动/停止按钮、急停按钮、手动/自动选择开关、自动工作模式选择开关、滑台

6、选择开关、工作台选择开关以及各执行元件的位置检测行程开关等输入量。四个电机的接触器线圈、工作台前进/后退电磁阀、夹具夹紧电磁阀、左右后滑台的快进/快退电磁阀、指示灯等输出量。具体分配如表1所示。表1三面钻组合机床部分I/O定义表输入量输出量1液压泵启动按钮SB11四电动机接触器线圈KM1-KM42液压泵停止按钮SB22工作台前进电磁阀YA13系统启动按钮SB33工作台后退电磁阀YA24液压夹具夹紧按钮SB44夹具夹紧电磁阀YA35液压夹具松开按钮SB55左滑台快进电磁阀YA46主轴电机启动按钮SB66左滑台工进电磁阀YA57主轴电机停止按钮SB

7、77左滑台快退电磁阀YA68工作台前进点动按钮SB88右滑台快进电磁阀YA79工作台后退点动按钮SB99右滑台工进电磁阀YA810滑台前进点动按钮SB1010右滑台快退电磁阀YA9主机单元CPU224AC/DC继电器扩展单元EM22116点DC输入扩展单元EM2238DC输入/8继电器输出扩展单元EM2234DC输入/4DC输出　B）中央处理单元和扩展模块的选择　　从上表的分析可以知道，系统共有开关量输入点38个，开关输出点19个；无模拟量的输入和输出点，因此可以选择CPU224PLC作为主机单元。参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，

8、选用主机为CPU224（14输入/10输出）一台，加上一台纯输入模块EM221（16DC输入），一台混合扩展模块EM223（8DC输入/8继电器输出）