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PLC可編程邏輯控制器,一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境應用而設計的。可編程式控制制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller),簡稱PLC,它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。PLC以它的高可靠性和易操作性,主導了工控行業數十年,它將繼續存在且壯大下去。並在越來越多的行業中應用。
1.2 C5116A單柱立式車床的概述
C5116A單柱立式車床由立柱、工作台及底座、十六級變速箱、橫梁、垂直刀架、側刀架、進給箱、橫梁升降機構組成。該機床是萬能型機床,它的控制的核心是:
1、對工作台(卡盤或主軸)的起動、停止、變速,採用PLC控制;
2、橫梁的升降採用PLC控制;
3、垂直刀架運動、側刀架運動兩部分採用傳統的繼電器、接觸器控制。
圖1-1 C5116A型單柱立式車床
1.3 本文的內容
本文主要內容是:
1、 分析C5116A型單柱立式車床的工作過程;
2、 選用PLC的型號及其各個功能模塊;
3、 設計控制系統的硬體連接電路,並且為系統分配I/O埠;
4、 利用PLC順序控制設計法,編寫PLC的梯形圖;
5、 對梯形圖程序進行調試。
二 系統控制過程分析
2.1 C5116A型單柱立式車床的控制過程
機床全部可動部位分別由七台三相交流電動機拖動,分別是油泵電動機、工作台(卡盤)旋轉拖動電動機、橫梁升降拖動電動機、垂直刀架的快速移動與進給移動拖動電動機。
1、工作台(卡盤)起動、停止的控制
為避免工作台電動機起動時對車間供電電源的沖擊,控制線路採用Y—Δ變換的降壓起動。首先須起動油泵電動機,油泵正常轉動後,信號燈HL1亮,標志機床液壓和潤滑系統正常,可以起動機床其它部位。工作台可實現正方向(順時針方向轉動)點動,反方向(逆時針方向轉動)點動,正方向(順時針方向轉動)長動。點動為電動機處於Y接狀態,按下按鈕時電動機運轉,工作台轉動,不按時電動機停轉,並處在自由停止狀態,工作台就會慢慢停止下來。長動時電動機進行Y—Δ降壓起動,即電動機先處於Y接狀態,10s後Y接接觸器脫開,Δ接接觸器吸合,電動機處於Δ接狀態運轉,工作台正常運轉。
工作台停止控制採用能耗制動,操作方式採用手動控制制動時間,即按壓停止按鈕時間為電動機制動時間,松開按鈕制動被解除。此時如始終按壓工作台電動機停止按鈕,電動機就一直處在制動狀態,則工作台就會很快停下來,如按壓工作台電動機停止按鈕瞬間後就松開,則電動機就處在自由停車狀態,則工作台停止所用時間就會拖長。
2、工作台(卡盤)變速的控制
機床使用液壓來實現工作台的變速,變速箱由油缸推動交換齒輪實現十六級的變換。而推動齒輪的油缸工作所需的液壓油由電磁閥的通斷來控制。
3、橫梁升降的控制
機床橫梁可沿床身導軌作上下移動,且根據行程要求設有終點限位開關,橫梁移動操作只作點動,且必須在工作台停止狀態下才能作上下移動。由於橫梁是被液壓油缸通過杠桿放大,將橫梁牢固的夾緊在立柱上,因此如果要移動橫梁,必須首先使其放鬆,且要放鬆到位才能運動。
4、垂直刀架的控制
垂直刀架的移動方式分為快速運動和進給運動兩類,它們分別由兩台三相交流電動機拖動,進給運動分為「Ⅰ檔」和「Ⅱ檔」 ,而且必須在工作台正方向長動過程中才能運動。刀架的運動方向分為上下左右,由十字開關選擇。為在加工過程中實現對工件的手動「趕工」 ,在操作上設有轉換開關,需要趕緊刀時將此轉換開關所控制的制動離合器斷開,即可實現一個方向由電動機拖動,另一個方向用手搬動機械操作手柄完成。
2.2 C5116A型單柱立式車床的動作流程圖
車床的動作流程圖如圖2-1所示。
圖2-1 車床的動作流程圖
三 立式車床控制系統設計
立式車床的控制的核心是對工作台(卡盤)的起動、停止、變速,橫梁的升降兩部分採用PLC控制;而對垂直刀架運動、側刀架運動兩部分採用傳統的繼電器、接觸器控制。
3.1 控制系統PLC的選型
對於本立式車床, 根據系統所要實現的功能及控制要求,計算所需要的I/O點數。輸入輸出點數是PLC組成控制系統時所能接入的輸入輸出信號的最大數量,表示PLC組成系統時可能的最大規模。
1、PLC的輸入點有:
(1)急停按鈕:用於緊急狀態時停止整台機床的電源;
(2)油泵的起動、停止按鈕:用於控制油泵的起動、停止;
(3)油泵過載保護裝置:當油泵電機過載時,自動切斷油泵的控制線路電源,起到保護油泵的作用;
(4)油壓保護裝置:當油壓未達到設計的壓力時,自動切斷油泵的控制線路電源,要求操作者檢查油量、油路後重新起動機床。
(5)卡盤正方向點動、反方向點動、正方向長動、停止按鈕:用於控制卡盤電機的起動、停止;
(6)卡盤電動機過載保護裝置:當卡盤電動機過載時,自動切斷卡盤電動機的控制線路電源,起到保護電動機的作用;
(7)卡盤變速起動按鈕:用於起動的卡盤變速;
(8)卡盤變速鎖桿行程開關:用於檢測變速是否完成;
(9)卡盤變速信號指令:共4個,用於給出十六級變速各級對應的信號;
(10)橫樑上升、下降按鈕:控制橫樑上升、下降;
(11)橫樑上極限位、下極限位限位開關:當橫梁到達上極限位或下極限位時,自動切斷橫梁電動機的控制線路電源,使橫梁不超程。
2、PLC的輸出點有:
油泵接觸器線圈、卡盤電機正轉接觸器線圈、卡盤電機反轉接觸器線圈、卡盤電機Y型聯接接觸器線圈、卡盤電機Δ型聯接接觸器線圈、卡盤電機能耗制動(直流側)接觸器線圈、卡盤電機能耗制動(交流側)接觸器線圈、油泵信號燈、卡盤變速信號燈、橫梁電動機上升接觸器線圈、橫梁電動機下降接觸器線圈、控制變速箱各軸齒輪動作的電磁閥(4隻)、控制變速鎖桿動作電磁閥、控制橫梁夾緊液壓放鬆電磁閥。
計算結果得到,立式車床共需22個輸入點和17個輸出點。綜合經濟性能及可靠性等幾大因素,選用三菱公司高性能小型機的代表作FX2N—48MR為系統主控機。它屬繼電器輸出型,輸入輸出點數各(24V DC)為24,擴展模塊最大I/O點數為32。可以根據需要配置I/O擴展單元。
3.2 系統I/O分配表
PLC程序的地址碼分為輸入部分、輸出部分以及定義程序中各延時時間繼電器的作用三個部分,各部分具體如下:
(1)輸入部分:
表2 PLC程序輸入部分地址碼
地址碼
受控制對象
用途
備注
X000
SB1
急停按鈕
X001
SB2
油泵起動按鈕
X002
SB3
油泵停止按鈕
X003
FR1
油泵過載保護
X004
SL1
油壓保護
X005
SB4
卡盤正方向點動按鈕
X006
SB5
卡盤反方向點動按鈕
X007
SB6
卡盤正方向長動按鈕
X010
SB7
卡盤停止按鈕
X011
FR2
卡盤電動機過載保護
X012
SB8
卡盤變速起動按鈕
X013
SQ1
卡盤變速鎖桿行程開關
X014
SA-1
卡盤變速信號Ⅰ指令
X015
SA-2
卡盤變速信號Ⅱ指令
X016
SA-3
卡盤變速信號Ⅲ指令
X017
SA-4
卡盤變速信號Ⅳ指令
X020
SB9
橫樑上升按鈕
X021
SB10
橫梁下降按鈕
X022
SQ2
橫樑上極限位限位開關
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②軌道
軌道的形狀有一字型、L型、U型、梯形好幾種,根據自己家窗檯的實際形狀進行選擇,不規則形狀的,可以咨詢商家能否定做。
按照開合方式,軌道又分為單開和雙開兩種方式。根據自己家的實際情況和生活習慣選就行了。
軌道材質最好選鋁合金的。軌道壁厚越厚越好,吊輪、吊臂最好選不銹鋼材質的。
很多品牌都是將電機、軌道、以及安裝服務搭配套餐賣的,不過他們的軌道價格都比較貴,1米價格都在100元以上。
也可以自己單獨買軌道,不過注意一定要購買與所選電機兼容的軌道。淘寶上就有很多可以兼容杜亞、綠米Aqara電機的軌道,每米價格40元到60元不等,比電機廠家便宜。
有的品牌電機必須搭配軌道一塊出售,不單賣,比如奧科。
安裝費,有單算的,大概100元/套(商家一般都不會免費安裝)。
③窗簾
滌綸、混紡屬於遮光性比較強的,閉上就是一片漆黑,適合睡覺,但打開就沒有隱私了;麻、紗則屬於半遮光的,打開的同時既能讓光線進來,又能保護隱私,外面基本上看不到裡面的情況。
所以很多人都會弄一個雙軌,將兩種面料的窗簾組合起來使用。
不過要提醒一點,一個電機只能驅動一條軌道上的窗簾,如果是雙軌組合的話,就需要兩個電機。
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