基于PLC的液壓動力滑臺控制系統設計

目前液壓技術是機械設備中發展速度最快的技術之一，液壓傳動作為一個傳動方式，它是用液體作為工作介質來進行控制和傳遞能量。近幾年，液壓傳動可與計算機、微電子技術融為一體，使液壓傳動技術達到了一個新的上升時期，已普及應用在工業范疇。通用構件是動力滑臺，它是用液壓缸來驅動的，在進給工作可實現多種循環，主要應用在組合機床來實現進給運動的。安裝好動力頭和主軸箱后可滿足各類零件的加工孔，加工端面等加工技術。
因考慮到系統控制要求在快進快退速率相當，在快進時可采用液壓缸差動連接的工作方式，以保證它們的運動速度一致。在快進或工進時，它們相差速度較大，速度換接時會造成液壓沖擊，所以換接回路應采用行程閥控制。本文以PLC 在機電傳動控制系統中的應用為例，簡單說明PLC 在液壓動力滑臺系統的應用及編程PLC 梯形圖和程序的系統設計。
1 PLC 的液壓滑臺控制系統設計
1.1 PLC 的選擇及I/O 分配表
PLC 是一臺工業控制專業計算機，有定時、計數、邏輯控制、及在線監控等可控制的實現功能，PLC 可靠性高、操作方便，適合惡劣環境工作。除了PLC 應用選擇能夠滿足控制要求同時，根據動力滑臺的工作需要、控制要求及實際I/O 點數要求，最后選擇PLC 型號為三菱FX2N-32MR。具體I/O 的點數分配情況，見表1。

表1 I/O 地址分配表
1.2 PLC 的外部接線圖
PLC 的外部接線圖如圖1 所示。應用三菱PLC 所帶220V 電源做輸入信號的電源，輸入信號外接較少，選擇電磁閥的型號來確定輸出信號電源。本文中選擇24 V 電磁閥，可直接接入輸出回路。如果電磁閥的輸出功率較大，需在線圈兩端上接上二極管吸收回路，避免電流輸出回路的沖擊。

圖1 PLC 的外部接線圖
2 動力滑臺液壓系統實現
如圖2 所示為動力滑臺的液壓控制系統，該液壓系統采用了葉片泵為雙定量和活塞為單桿液壓缸的液壓傳動技術。通常實現的工作循環是:快進→工進→快退→原位停止。下面對其自動工作循環作簡單如下工作分析：

①動力滑臺快進：按下啟動按鈕QA，線圈KM1 電磁鐵接通，左位的電液換向閥2 接通，行程閥3 打開。液壓泵1 輸出的液壓油經電液換向閥2、行程閥3，進入液壓缸的無桿腔，活塞桿發生右移。液壓缸的有桿腔回油經電磁換向閥2、單向閥6、行程閥3 進入液壓缸的無桿腔。當液壓缸兩腔互通時，形成差動效應，快速左移活塞缸，使得動力滑臺快速進給。
②動力滑臺工進：當動力滑臺快進移動，并壓下行程開關SQ2 時，行程閥3 關閉。液壓泵1 輸出的液壓油經閥7、調速閥4，進入液壓缸的無桿腔，推動活塞缸左移，有桿腔回油經過電液換向閥2、調速閥4 流回無桿腔，滑臺轉為工進。
③動力滑臺快退：動力滑臺前進到終點后，液壓系統壓力漸漸升高，當達到設定壓力時，壓力繼電器14 閉合，發出信號使線圈KM1 斷開，線圈KM2 接通，右位的電液換向閥2 接通。液壓泵1 輸出的液壓油經右位的電磁換向閥2 進入液壓缸的有桿腔，使得活塞缸向左移動，無桿腔回油經調速閥4、單向閥5、電磁換向閥2 直接流回油箱，滑臺快速退回。
④動力滑臺原位停止：滑臺退回原位時，并壓到行程開關SQ1，線圈KM2 電磁鐵斷電,電液換向閥2 不接通。液壓泵1 輸出的液壓油經溢流閥9 直接流回油箱，實現卸荷。液壓缸內無液壓油流入，活塞缸靜止，原位停止動力滑臺。
3 液壓動力滑臺PLC 的程序設計
PLC 控制設有手動和自動控制兩種工作狀態。調試時用手動工作方式，連續工作時用自動工作方式。根據上述分析，可在三菱PLC 編程軟件對控制系統進行編程及監控，程序可進行模擬仿真，運行正確后，設置好通訊參數，下載程序到FX2N PLC，液壓滑臺PLC 控制系統的梯形圖如圖3 所示。

圖3 PLC 控制的梯形圖
4 結論
通過實踐表明，采用PLC 對液壓滑臺系統的運行控制，克服了繼電器可靠性運行差，響應時間反應慢的缺點，該系統運行安全可靠，控制系統設計簡單，改善控制系統復雜的控制要求，能夠滿足液壓動力滑臺在機床上的應用需求，提高機床機械加工工作效率。