应用PLC控制组合机床动力实验台论文

可编程控制器（PLC）是在传统的顺序控制器基础上引入微电子技术和计算机技术而产生的，用来取代传统的继电器控制系统，执行逻辑控制、计数、计时、数据处理及联网与通信等功能。大量采用传统继电控制系统的设备通过改造或更新，成了PLC控制的自动化系统。同时，又因为PLC改造成本低、简单易用等，使其在教学实验及老企业设备改造上使用越来越普及。本文介绍在设计制作组合机床动力实验台的控制系统中PLC的应用。

1实验台及控制要求

组合机床是由通用部件和部分专用部件所组成的高效率机床。而实验台是组合机床一种重要的通用部件，可以根据不同工件的加工要求，通过电气控制系统的配合实现动力头各种动作循环。传统实验台采用继电器控制系统，一旦控制系统接线完成，则控制功能即固定，如要改变控制系统控制功能，必须对继电器控制系统的硬件电路重新设计、安装和接线，费时费力又复杂。采用PLC控制后，只要通过可编程控制器改变相应的控制程序，而不需对外部电路接线进行改动，即可适应不同的控制要求，方便、高效又可靠。

实验台液压系统的工作原理图如图1所示。实验台可以通过改变电气控制功能，满足动力头以下多种动作循环要求：

①动力头快进→一工进→二工进→停留→快退→原位停止；

②动力头快进→工进→快进→工进→停留→快退→原位停止；

③动力头快进→工进→停留→快退→原位停止；

④动力头快进→停留→快退→原位停止；

本文以第一种动作循环要求为例，说明PLC控制系统的设计过程。

设计的PLC控制系统的控制功能要求如下：

①能满足动力头上述第一种动作循环要求；

②快进、一工进、二工进、延时停留等各阶段都有相应的工作指示灯；

③终点停留方式可选（有压力继电器检压退回或时间继电器延时退回两种）；

④为确保安全，液泵电机有过载保护，动力头在任何中间位置都可通过手动按钮快速退到原位；

2硬件系统设计

采用SE-11R-EX型整体式小型PLC。该型号PLC采用AC110/220V或DC24V电源供电，有自带24V直流电源的15点输入接口及9点继电器输出接口。输出接口可直接控制负载220V的小功率交流电磁铁工作。

由液压原理图可知，一工进、二工进是通过电磁铁3YA、4YA切断该液压分路来实现的。液压泵启动时3YA、4YA即处于通电工作状态。

3软件设计

根据实验台液压系统的控制要求，程序按照如下动作顺序设计：

①用按钮SB4选择终点停留方式（按下SB4，采用定时器延时后退回；否则采用压力继电器检压退回，此时，终点行程开关ST3不起作用）。

②按下按钮SB2时液压泵启动，为动力头前进提供压力油。

③按下按钮SB3，动力头快进。

④压下行程开关ST1，动力头转为一工进。

⑤压下行程开关ST2，动力头转为二工进。

⑥到终点压下行程ST3后动力头停止，延时计时开始。

⑦延时结束动力头快速回退，到原位时压下行程开关ST4，动力头停止。

程序采用PLC梯形图编写。该型号PLC输入继电器用I来表示，输出继电器用O来表示，中间继电器用S来表示。为使整个程序结构统一，方便阅读理解，该程序中所有自锁环节都通过中间继电器实现。

为了精简程序，提高编程效率，本程序采用了主控指令MCS和MCR，同时也起到了联锁控制的作用（即在液压泵没有启动时，后面的快进按钮SB3和快退按钮SB5不起作用）。程序中还用了很多中间继电器作为中间状态的记忆或过渡。

控制系统的梯形图程序如图3所示。本程序通过实际调试，使用效果良好。实验台在使用过程中如有不同的控制要求，可在不改动接线或改动很少的情况下，通过程序的改变来满足不同的控制要求，大大节省了安装调试时间，提高了效率。

4结论

应用PLC实现电气控制，可以充分发挥PLC可靠性高、接线简单、易学、使用灵活等优点，所以，PLC在设备改造、研制中可以发挥越来越大的作用。

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