某锯床的PLC电气控制系统设计.doc

某锯床的PLC电气控制系统设计 作者：刘峻峰 指导教师：马德贵 （安徽农业大学工学院 08级机械设计制造及其自动化 合肥 230036） 摘要：本论文是研究机械加工中常用的G607型圆锯床传统电气控制系统的改造问题,旨在解决传统继电器—接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。由于PLC电气控制系统与继电器—接触器电气控制系统相比，具有结构简单，编程方便，调试周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低等一系列优点。因此，本论文将把PLC控制技术应用到G607型圆锯床电气控制系统的设计方案中去，以便大大提高圆锯床的工作性能。论文分析了圆锯床的控制原理，制定了使用可编程逻辑控制器改造G607型圆锯床电气控制系统的设计方案，完成了电气控制系统硬件和软件的设计，其中包括PLC机型的选择、I/O端口的分配、I/O硬件接线图的设计、PLC梯形图程序的设计。对PLC控制圆锯床的工作过程作了详细阐述，论述了采用PLC取代传统继电器—接触器电气控制系统从而提高机床工作性能的方法，并对控制系统功能进行相应的模拟。 关键词： PLC； G607圆锯床； 梯形图； 三维力控 1 引言 ?G607型圆锯床系采用圆锯片作为切削工具的半自动型高效切割机床,进给采用液压传动控制，适用于锯割各种黑色金属材料及型材，能进行与材料母线成90度的锯割，实现切削半自动工件循环，具有性能稳定可靠，操作方便，效率高等特点，其最大的优势是使用成本低，因而广泛适应于冶金和机械制造行业。把PLC技术应用到G607型圆锯床的电气控制系统的改进方案中，大大提高了G607型圆锯床的工作性能和系统的工作稳定性，为工业生产的现代化带来生机，节省用户的开发时间和生产成本，而且在设计的过程中还能提高PLC的编程水平和实践能力，为今后在实际工作中熟练使用PLC进行工业系统的设计打好基础。 2 系统总体设计 G607型圆锯床的电气控制系统的设计方案由两部分组成，一部分为电气控制系统的硬件设计；另一部分是电气控制系统的软件设计，亦即PLC控制程序的编写。为了使重新设计后的圆锯床仍能够保持原有功能不变，此次设计的一个重要原则之一就是，不对原有机床的控制结构做过大的调整，只是将原继电器控制中的硬件接线改用软件编程来替代。 2.1 G607型圆锯床的结构和控制要求 G607型圆锯床的锯片规格???710mm，最大锯削尺寸?Φ240mm，最大方钢尺寸220×220mm，主电机功率：5.5KW，液压电机功率：1.5KW，冷却泵功率：0.15KW，进给速度：液压无级。锯床主要由底坐，床身，立柱；锯梁和传动机构；导向装置；工件夹紧、张紧装置；送料架；液压传动系统；电气控制系统；润滑及冷却系统组成。（如图1）底座为钢板焊接而成的箱形结构，床身、立柱固定其上，底座内腔有较大的空间，前左侧为电气按钮控制箱，右侧为电气配电板箱，中间为由钢板焊接成的液压油箱，腔内装有液压泵站，液压管路，右侧为冷却切削液箱及水泵，底四角有地脚螺栓孔。床身为铸铁件，固定在底座上，立柱由一大小圆柱组成，大圆立柱作为锯架运动的导轨，是用以支撑锯梁上下升降运动，并保证精确的导向，小圆柱起辅助作用，从而保证锯条的正常切削。中间为夹料虎钳和手动送料机构，虎钳前方连接有承接成品件的工作台，左侧的夹紧装置为夹紧丝杆穿过液压夹紧油缸杆内孔，转动手轮或按动按钮，使左钳口左右运动。 图1 G607型圆锯床外形图 Fig.1 Outside view of G607 circular sawing machine 圆锯床运动部件较多，为简化传动装置，提高传动的效率，常采用多台电动机控制，通常有主轴电动机、液压泵电动机、冷却泵电动机、上料升降电动机、小车升降电动机、小车左右电动机。主轴由机械摩擦片式离合器实现单向运转及调速的控制。上料升降结构由上料升降电动机拖动，要求电动机能够实现正、反转。小车由两台电动机进行拖动，要求能够实现上升、下降，左行、右行，故两台电动机都要求能够实现正、反转的点动控制。在进行锯削加工时，需要对刀具和工件进行冷却，为此需要设置冷却泵电动机来驱动冷却泵输送冷却液，用单级开关控制冷却泵电动机的接通、关断。此外上料升降结构和小车升降结构要有必要的限位、连锁保护，主轴电动机、液压泵电动机、冷却泵电动机应具有过载和短路保护装置，且电气控制电路中要具有通电指示和局部安全照明电路。 2.2 G607型圆锯床的PLC控制系统结构 G607型圆锯床的PLC电气控制系统结构由两部分组成：主电路和PLC的控制系统电路。主电路与传统的继电接触式控制系统中的主电路相同，仍为电源—熔断器—交流接触器的主触点—热继电器的发热元件—交流电动机这一主线，但控制电路部分由PLC编程所取代。PLC的控制系统结构框图