专用榫齿铣电气控制系统设计研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇专用榫齿铣电气控制系统设计研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】以传统榫齿铣床为对象，在对其工作方式及控制方法进行研究，分析其控制方式对加工效率的影响，采用三菱PLC控制取代传统榫齿铣床的人工控制，对传统的榫齿铣床进行改造。依据PLC自动控制的原理，通过对专用榫齿铣系统的分析设计，确定主控制器为三菱FX1N-24MR-001，基于GXworks2软件，编程采用顺序功能图SFC，设计思路为顺序控制，通过对传统榫齿铣的改造，论证PLC自动控制在专用榫齿铣电气控制系统的可行性。

【关键词】专用榫齿铣；改造；PLC；SFC图；顺序控制

基于三菱PLC专用榫齿铣电气控制系统是一种效率高，自动化的专用铣床，主要用于某型发动机叶片根部榫齿铣削加工。采用PLC（ProgrammableLogicController）作为专用榫齿铣床的主控制器，控制过程为顺序控制，通过修改PLC程序以及调整系统结构可以对专用榫齿系统电气控制系统进行优化或者加工其他型号的发动机叶片根部榫齿。设计了三菱FX1N-24MR系列PLC针对专用榫齿铣的I/O分配表、外部接线图和SFC图，并按照实际工作要求，进行了现场调试，其结果与实际要求一致。

1、分析系统结构和控制要求

基于三菱PLC专用榫齿铣电气控制系统结构紧凑，加工过程自动化，高效加工某种发动机叶片根部榫齿。其工作流程为：接通电源，按下主轴转动开关-按下快进开关，铣刀架快进-长挡铁压住SQ1，铣刀架工进-SQ1松开，铣刀架快进-长挡铁压住SQ2，铣刀架快退-长挡铁压住SQ3，进入下一循环。技术要求如下：（1）接通电源，按下主轴转动开关打开电源，按下主轴转动开关后，铣刀主轴拖动电机开始转动，带动主轴转动。（2）按下快进开关，铣刀架快进按下快进开关后，铣刀架由铣刀架快进拖动电机拖动，铣刀架快进。（3）长挡铁压住SQ1，铣刀架工进铣刀架快进到指定位置压下行程开关SQ1，铣刀架快进拖动电机停转，铣刀架工进拖动电机转动，铣刀架工进。（4）SQ1松开，铣刀架快进行程开关SQ1松开，铣刀架工进拖动电机停转，铣刀架快进拖动电机转动，铣刀架快进。（5）长挡铁压住SQ2，铣刀架快退铣刀架快进到指定位置压下行程开关SQ2，铣刀架快进拖动电机反转，带动铣刀架快退。（6）长挡铁压住SQ3，进入下一循环当铣刀架快退到指定位置压下行程开关SQ3，回到原始启动状态，如需再加工，按下快进开关，进入下一循环。

2、I/O口的确定与分配

2.1I/O口估算

在对专用榫齿铣电气控制系统工作过程以及实际要求进行分析后，计算出该专用榫齿铣电气控制系统约有5个输入端子，约有9个输出端子。表1为I/O分配表及其对应的实际现场器件。

2.2PLC的选型

三菱FX系列PLC是小型化、高速度、高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置。具有系统配置既固定又灵活、编程简单、品种丰富、外部机器通讯简单化等诸多优点，同时还适用于多个基本组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。该专用榫齿铣电气控制系统需要14个I/O，根据PLC选用原则，点数上大约留20%的余量，查三菱PLC编程手册可知，选用型号为FX1N-24MR-001的PLC即可满足要求，FX1N-24MR-001有14个输入点，10个输出点，而且为继电器输出，可以满足专用榫齿铣电气控制系统实际工作要求。系统的外部接线图如图2所示。

3、控制程序设计

控制程序基于三菱PLC，具体PLC型号为FX1N-24MR-001，使用三菱GXworks2编程软件进行编程，采用了顺序功能图SFC编程方式，如图3所示，程序描述如下：（1）主轴转动接通电源，照明灯HL5点亮，按下开关SB2，对应的内部继电器地址X000置1，其对应的Y000置1，铣刀主轴拖动电机开始转动，带动主轴转动，同时主轴转动显示灯HL1点亮；若使主轴停转，按下开关SB1即可。（2）铣刀架快进按下开关SB3，对应的内部继电器地址X001置1，其对应的Y001置1，铣刀架快进拖动电机拖动，铣刀架快进，主轴转动显示灯HL1熄灭，快进显示灯HL2点亮。（3）铣刀架工进铣刀架快进到指定位置压下行程开关SQ1，对应的内部继电器地址X002置1，其对应的Y002置1，铣刀架快进拖动电机停转,铣刀架工进拖动电机转动，铣刀架工进，快进显示灯HL2熄灭，工进显示灯HL3点亮。（4）铣刀架快进铣刀架工进到指定位置，压下的行程开关SQ1被松开，对应的内部继电器X002置0，其对应的Y002置0，而X001置1，对应的Y001置1，铣刀架工进拖动电机停转，铣刀架快进拖动电机转动，铣刀架快进，同时工进显示灯HL3熄灭，快进显示灯HL2点亮。（5）铣刀架快退铣刀架快进到指定位置压下行程开关SQ2，对应的内部继电器地址X003置1，其对应的Y003置1，铣刀架快进拖动电机反转，带动铣刀架快退，快进显示灯HL2熄灭，快退显示灯HL4点亮。（6）循环工作铣刀架快退到指定位置压下行程开关SQ3，对应的内部继电器地址X004置1，若辅助继电器M0接通，系统停止，若辅助继电器M0不接通，主轴转动，按下开关SB3即可进入下一循环。

4、结束语

基于三菱PLC专用榫齿铣电气控制系统是强电、弱点混合的系统，因此在控制箱柜中对元件布置与线路的走向安置有相应的要求与考虑。基于三菱PLC专用榫齿铣电气控制系统在加工某种发动机叶片根部榫齿时，加工自动化，效率很高，减少了加工成本，符合工业自动化的宗旨，具有很好的发展前景。

参考文献

[1]周亚军.电气控制与PLC原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3]廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.

作者：胡晨 刘红梅 马登峰 张丹妮 单位：湖北文理学院机械与汽车工程学院