引 言

　　在機(jī)械工業(yè)中，傳統(tǒng)普通車床仍占有相當(dāng)比例，其中部分車床采用液壓系統(tǒng)來控制刀具的自動(dòng)切換，機(jī)床電氣控制部分多應(yīng)用繼電器——接觸器控制來實(shí)現(xiàn)，這類系統(tǒng)元器件多，體積大，連線復(fù)雜，可靠性和可維護(hù)性低，故障率高，工作效率低，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在液壓傳動(dòng)控制中也得到了廣泛的應(yīng)用。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的PLC(可編程序控制器)具有抗干擾性強(qiáng)，運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。本文即是利用PLC控制技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)液壓回路進(jìn)行系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)，變傳統(tǒng)電氣控制為PLC控制。

1 工作原理

　　1.1車床液壓控制回路的液壓元件構(gòu)成

　　此車床液壓控制回路主要由以下原件組成：左夾緊液壓缸用于夾緊工件和卸下工件，中橫向進(jìn)給液壓缸帶動(dòng)刀具橫向進(jìn)給，右縱向進(jìn)給液壓缸帶動(dòng)刀具縱向進(jìn)給，6個(gè)電磁換向閥控制進(jìn)給液壓缸的前進(jìn)與后退，2個(gè)調(diào)速閥控制進(jìn)給液壓缸進(jìn)給速度，雙聯(lián)泵提供液壓油輸出，另外采用3個(gè)單向閥控制液壓油流動(dòng)方向，減壓閥和壓力繼電器監(jiān)控夾緊缸的油壓。

　　1.2 車床液壓控制回路的工作原理

　　液壓控制回路如圖1所示，其作用主要是能夠控制車床完成完整的切削加工過程，并且工作一個(gè)循環(huán)，分為8個(gè)步聚：1、裝件夾緊；2、橫快進(jìn)；3、橫工進(jìn)；4、縱工進(jìn)；5、橫快退；6、縱快退；7、卸下工件；8、原位停止；各步驟的切換分別由行程開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7控制，具體工作循環(huán)如圖2所示。行程開關(guān)用于控制液壓回路中6個(gè)電磁換向閥電磁鐵的通電與否，進(jìn)而改變液壓油流向，影響液壓缸實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序，完成切削過程。斷電情況如表1所示。

圖1 車床液壓控制系統(tǒng)

　　(1)裝件夾緊。接通液壓回路電源，按下啟動(dòng)按鈕SB1，電磁鐵6YA、7YA通電，5YA失電，兩閥右位接人液壓回路，雙聯(lián)泵左側(cè)高壓小流量泵提供高壓液壓油，保證夾緊力；此時(shí)夾緊液壓缸右腔進(jìn)油，活塞左移，完成工件的夾緊。

　　(2)橫快進(jìn)。活塞左移到一定位置，工件夾緊后，壓下行程開關(guān)SQ1，此時(shí)7YA斷電使雙聯(lián)泵右側(cè)低壓大流量泵提供大流量液壓油，1YA通電使該閥左位接通，橫向進(jìn)給液壓缸下腔進(jìn)油，帶動(dòng)刀具快進(jìn)，實(shí)現(xiàn)橫向快進(jìn)動(dòng)作。

圖2 工作循環(huán)圖

　　(3)橫工進(jìn)。當(dāng)橫向進(jìn)給液壓缸到達(dá)切削加工區(qū)域時(shí)，壓下行程開關(guān)SQ2，此時(shí)電磁鐵1YA、3YA、6YA、7YA通電，此處快速油路切斷，液壓油從其右側(cè)調(diào)速閥經(jīng)過，從而控制橫向液壓缸進(jìn)給速度，完成橫向工進(jìn)，對(duì)工件進(jìn)行橫向切削加工。

　　(4)縱工進(jìn)。橫向進(jìn)給液壓缸到達(dá)一定位置時(shí)，壓下行程開關(guān)SQ3，此時(shí)電磁鐵1YA、2YA、3YA、4YA、6YA、7YA通電，縱向進(jìn)給液壓缸右腔進(jìn)油，回油從調(diào)速閥經(jīng)過，液壓缸帶動(dòng)刀具進(jìn)行縱向切削加工，完成縱工進(jìn)給動(dòng)作。

　　(5)橫快退。縱向切削加工完成后，進(jìn)給液壓缸壓下行程開關(guān)SQ4，IYA、3YA、7YA斷電，使雙聯(lián)泵低壓大流量提供液壓油，橫向液壓缸帶動(dòng)刀具快速后退。

　　(6)縱快退。橫快退完成后，液壓缸壓下行程開關(guān)SQ5，此時(shí)電磁鐵2YA、4YA斷電，使兩閥右位接通，縱向進(jìn)給液壓缸左腔進(jìn)油，帶動(dòng)刀具完成縱向快速后退動(dòng)作。

　　(7)卸下工件。縱快退動(dòng)作完成后，液壓缸壓下行程開關(guān)SQ6，此時(shí)電磁鐵5YA、7YA得電，6YA斷電。使雙聯(lián)泵左側(cè)高壓小流量泵提供高壓液壓油，保證卸下工件動(dòng)作平穩(wěn)進(jìn)行；完成卸下工件動(dòng)作。

　　(8)原位停止。卸下T件后，活塞桿退回原位，壓下行程開關(guān)SQ7，此時(shí)所有電磁鐵都斷電，液壓系統(tǒng)恢復(fù)原始停止?fàn)顟B(tài)。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了廣泛的發(fā)展。PLC具有自己的特點(diǎn)：1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)問高達(dá)30萬小時(shí)。2、配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。目前已經(jīng)滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，接口容易，編程語言簡單，容易掌握。4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；5、體積小，重量輕，能耗低 。

　　本設(shè)計(jì)采用三菱FX2N-32MR型PLC進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。

　　2.1 液壓回路控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)中輸入信號(hào)由行程開關(guān)及按鈕產(chǎn)生，其中按鈕SB1控制系統(tǒng)啟動(dòng)，按鈕SB2控制系統(tǒng)停止；輸出信號(hào)主要控制液壓回路中的7個(gè)電磁閥。PLC硬件具體輸入輸出分配如表2所示。

　　2.2 液壓回路控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)前文所述的控制要求，可繪制出PLC梯形圖如圖3所示。

圖3 PLC 控制梯形圖

3 結(jié)束語

　　對(duì)傳統(tǒng)的液壓回路控制由繼電器——接觸器控制系統(tǒng)變?yōu)镻LC控制，可充分利用PLC控制的優(yōu)點(diǎn)，增加控制的靈活性。讓電磁閥與計(jì)算機(jī)相聯(lián)接，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，使得自動(dòng)化程度越來越高。PLC控制系統(tǒng)具有很好的柔性，特別是改變工藝路線時(shí)，只需改變控制程序，系統(tǒng)元件不需重新安裝，不需改變電氣控制柜中繼電器硬接線邏輯，投資較少，靈活性大大提高，故障率低，使用起來更加方便。