PLC在平面磨床液压传动控制系统中的应用

刘晓花

（1.中南大学，湖南 长沙 410083；2.安徽工业职业技术学院，安徽 铜陵 244000）

PLC在平面磨床液压传动控制系统中的应用

刘晓花1，2

（1.中南大学，湖南 长沙 410083；2.安徽工业职业技术学院，安徽 铜陵 244000）

平面磨床液压传动控制系统让液压缸实现自由进退动作，以便实现平面磨床滑台的进给运动。该系统用PLC代替继电接触式控制实现液压缸的自由进退。采用可编程控制器作为其控制系统，提高系统的自动化程度，保证了工作滑台有连续动作的高可靠性，使系统的通用性和灵活性达到了要求。

平面磨床；液压传动控制；电磁阀；组态软件

磨床是用砂轮的周边或端面对工件进行磨削加工的精加工机床。磨床种类很多，主要有：平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床及一些专用磨床，如：螺纹磨床、球面磨床、齿轮磨床等。平面磨床是用砂轮来磨削工件的平面，它的磨削精度和粗糙度都比较高，是应用较普遍的一种机床。平面磨床中的液压传动系统在继电接触式控制电路的控制下，驱动运动部件完成规定动作。液压传动是靠密封容器内的液体压力能来进行能量转换、传递与控制。它具有输出力矩大，运动传递平稳、均匀，调整控制方便等优点。传统的液压传动系统是由接触器电气控制线路控制，由于这种控制线路的可靠性差，灵活性差，而且维修困难，现采用PLC对此控制系统进行改进，能很方便的实现多种复杂的自动工作循环，使用简单，编程方便，可靠性高，通用性和灵活性强，可实现控制的可视化。本系统是用上位机实现对液压系统的控制，主要是控制液压系统完成基本的动作——液压缸的自由进退，从而实现动力滑台的进给运动。总的控制系统的结构是：上位机用昆仑组态软件做人机界面，实现各种控制的可视化；下位机用PLC实现电磁换向阀的控制，利用组态软件对PLC的监控实现系统的实时控制。

1 .工艺简介

本系统以液压动力滑台为例。液压工作滑台是平面机床用以实现进给运动的一种通用部件。其运动是靠液压缸驱动的，该液压动力滑台的自动工作循环是：快进—工进—快退—原位停止。

下面简要介绍本系统动作情况，如图1所示：

（1）动力滑台快进：液压泵1输出的液压油经换向阀2（左位），进入液压缸3的无杆腔，推动活塞杆右移，液压缸3的有杆腔回油经换向阀2（左位），换向阀4（左位）进入液压缸的无杆腔，形成差动连接。活塞杆快速右移，带动动力滑台快速进给。

（2）动力滑台工进：换向阀2的左位和换向阀4的常态位（右位）进入系统。液压泵1输出的液压油经换向阀2（左位），进入液压缸3的无杆腔，推动活塞杆右移，有杆腔回油经换向阀2（左位），滤油器5，调速阀6流回油箱。由于回油路上接调速阀，使回油流量减少，从而使活塞杆右移速度减慢，带动动力滑台工作进给。

图1 动力滑台液压传动系统图

（3）动力滑台快退：换向阀2（右位），换向阀4的（常态位）进入系统。液压泵1输出的液压油经换向阀2（右位），进入液压缸3的无杆腔，推动活塞杆向左移动，无杆腔回油经换向阀2（右位）流回油箱。活塞杆有杆腔作用面积小，使活塞杆快速左移，带动动力滑台快退。

（4）动力滑台原位停止：换向阀2、4都是常态位进入系统。液压泵1输出的液压油经换向阀2（中位）流回油箱，实现卸荷。液压缸内无液压油流入，活塞杆不动，动力滑台原位停止。

电磁阀和液压缸动作关系如表1所示：

电磁阀工步 转换指令 YA1 YA2 YA3快进 SB1 ＋ － ＋工进 SQ2 ＋ － －快退 SQ3 － ＋ －原位停止 SQ1 － － －

2 .PLC控制系统设计

2.1 硬件设计

根据现场需要，按钮和行程开关可以直接与PLC的输入端子相连，继电器线圈与输出端子相连，可知液压部分所需的输入、输出点数共计10点（系统的主电机、进给电机、冷却电机、通讯等所需点数不在本文中体现），考虑到今后扩大功能留有余地，参考三菱公司产品技术参数，选定PLC为FX2N—40MR。液压系统输入、输出点的分配如下所示：

输入信号 PLC输入点 PLC输出点 电磁阀SB1 X001 Y0 YA1 SB2 X002 Y1 YA2 SQ1 X002 Y2 YA3 SQ2 X003 SQ3 X004

图2

2.2 工作原理

（1）工作滑台快进

工作滑台上的挡铁压下SQ1，X002常开触点闭合，按下起动按钮SB1，X000常开触点闭合，M0线圈通电，M0常开触点闭合，使电磁铁线圈Y0，Y2同时通电，此时，图1中的换向阀2和换向阀4的左位进入系统，活塞杆快速右移，带动工作滑台快速进给。

（2）工作滑台工进

当挡铁下压行程开关SQ2时，X003常开触点闭合，M2线圈得电动作，使电磁铁线圈Y2失电。此时图1中换向阀2的左位和换向阀4的常态位进入系统，从而使活塞杆右移速度减慢，带动工作滑台工作进给。

（3）工作滑台快退

当工作滑台工作进给到终点，挡铁压下行程开关SQ3时，X4常开触点闭合，使电磁铁线圈Y0，Y2同时失电，使Y1线圈得电。此时，图1中的换向阀2（右位），换向阀4（常态位）进入系统使活塞杆快速左移，带动工作滑台快退。

（4）工作滑台原位停止

当动力滑台快退到原位，挡铁压下行程开关SQ1，X002常闭触点断开，使电磁铁Y1失电，此时，图1换向阀都是常态位进入系统液压缸内无液压油流入，活塞杆不动，工作滑台原位停止。

2.3 程序设计

液压系统的功能完成主要靠PLC程序来实现，有些控制可以由上位机来干预。由于PLC有着极好的稳定性，所以设备的大部分控制功能都由PLC来实现,程序的流程如图2所示，按流程图设计出梯形图并调试运行。

2.4 人机界面设计

人机界面采用昆仑组态软件作为开发平台，通过组态软件的PLC驱动，实现图形与PLC内寄存器的动画连接，从而可实时监控系统的运行状态。

3 .结语

液压动力滑台工作循环是自动化程度较高的部件，通过PLC代替继电接触式控制及与上位机中进行组态和编程，下位机（PLC）实现电磁换向阀的控制，可以非常容易的满足工艺要求。使操作人员非常方便、简单的在人机界面上实现各种操作，提高了系统的稳定性和可靠性，降低了故障发生率，工作效率也大大提高。

郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术[M].武汉：东南大学出版社，2009.

TM571.61

A

1672-0547（2010）01-0084-02

2009-12-11

刘晓花（1969-），女，陕西户县人，安徽工业职业技术学院电气工程系讲师，中南大学信息与工程学院在读硕士，研究方向：控制工程。