(1)設(shè)備概況和控制要求

  鉆床結(jié)構(gòu)如圖6-52所示，主要由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)M1、切削電動(dòng)機(jī)M2、進(jìn)給絲桿、上限和下限行程開關(guān)(SQ1，5Q2)、旋轉(zhuǎn)編碼器和光電開關(guān)組成。

  M1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過進(jìn)給絲桿傳動(dòng)，使M2和鉆頭產(chǎn)生位移，M1正轉(zhuǎn)為進(jìn)刀，反轉(zhuǎn)為退刀。SQ1、SQ2之間的距離即為鉆頭的移動(dòng)范圍，并且SQ2提供下限位的超行程安全保護(hù)。安裝于進(jìn)給絲桿末端的旋轉(zhuǎn)編碼器MD是將進(jìn)給絲桿的進(jìn)給轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖數(shù)的元件，可對(duì)進(jìn)給量即鉆頭移動(dòng)距離進(jìn)行精確控制。光電開關(guān)SPH是結(jié)頭的檢測(cè)元件，從SPH光軸線至工件表面的距離稱為位移值，工件上的鉆孔深度稱為孔深值，位移值和孔深值之和就是脈沖數(shù)的控制值。如進(jìn)給絲桿的螺距為10mm，MD的轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生1000個(gè)脈沖，可知對(duì)應(yīng)于1個(gè)脈沖的進(jìn)給量就是10/1000=0.01mm。如果要求孔深為15.75mm，又已知工件表面至SPH光軸線的距離為10mm，那么將控制值設(shè)為(15.75 10)/0.01=2575個(gè)脈沖數(shù)就可以了?？梢娿@孔的深度可控制在0.01mm的精度內(nèi)。

  該鉆床的工作方式除自動(dòng)控制功能外，還要求設(shè)置手動(dòng)控制環(huán)節(jié)，以便進(jìn)行機(jī)械調(diào)整或在PLC故障時(shí)改用手動(dòng)操作。自動(dòng)貼削的控制要求如圖6-53的時(shí)序圖所示。

  具體工作步驟如下：

  ①按下啟動(dòng)按鈕SB3，正轉(zhuǎn)用接觸器KM3導(dǎo)通，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)MI正向啟動(dòng)，鉆頭下降，進(jìn)刀，旋轉(zhuǎn)編碼器開始產(chǎn)生脈沖。

  ②在光電開關(guān)SPH檢測(cè)到鉆頭尖的瞬間，便有導(dǎo)通信號(hào)輸出，使切削電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)，同時(shí)，PLC內(nèi)部計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。

  ③當(dāng)統(tǒng)計(jì)出的脈沖數(shù)達(dá)到所需“控制值”對(duì)應(yīng)的設(shè)定值時(shí)，KM3斷電，M1停轉(zhuǎn)，進(jìn)刀結(jié)束。

  ④正反轉(zhuǎn)用KM3和KM4經(jīng)過曬時(shí)電弧互鎖切換后，KM4接通，M1停轉(zhuǎn)，M1反向啟動(dòng)后退，鉆頭上升退刀。

  ③上升至鉆頭尖離開SPH光軸線的瞬間，SPH的輸出截止，KM2斷電，M2停轉(zhuǎn)。⑥上升退刀至最高的原位時(shí)，上限行程開關(guān)SQ1動(dòng)作，KM4斷電，M1停轉(zhuǎn)，自動(dòng)鉆削工作過程結(jié)束。

  手動(dòng)時(shí)由相應(yīng)的手動(dòng)按鈕SB4、SB5、SBS對(duì)KMI、KM2、KM3進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)挖制。同時(shí)為了便于“運(yùn)行準(zhǔn)備”的操作，設(shè)置“運(yùn)行準(zhǔn)備”指示燈PL，電源的引入使用電源接觸器KM1。在緊急情況下，只需操作"緊急停止"按鈕就可使PLC控制系統(tǒng)切險(xiǎn)電源。

  (2)機(jī)型選擇及PLC外部連接回路

  此控制系統(tǒng)中，因手動(dòng)部分較為簡(jiǎn)單，僅要求點(diǎn)動(dòng)控制，且只在PLC故障時(shí)使用，故可將手動(dòng)控制按鈕直接與負(fù)載相連，不再經(jīng)過PLC。需接入PLC的僅為與自動(dòng)控制相關(guān)的7個(gè)輸入信號(hào)和4個(gè)輸出信號(hào)。為充分利用PLC的內(nèi)部資源，且便于統(tǒng)計(jì)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的高頻脈沖數(shù)，現(xiàn)選用歐姆龍C20P型PLC為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

  如圖6-54所示為PLC的外部回路連接圖。

  在這個(gè)連接圖中有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

  ①在控制電源的引入側(cè)設(shè)置了“運(yùn)行準(zhǔn)備”電路，在緊急情況下操作“緊急停止”按鈕，即可使PLC控制系統(tǒng)切除電源。

  ②為消除電噪聲的侵入，提高系統(tǒng)的可靠性，使用了電源隔離變壓器。③手動(dòng)操作環(huán)節(jié)直接設(shè)在負(fù)載側(cè)。

  ④設(shè)置了一定的安全措施。如在接觸器線圈上并接RC吸收回路，防止感性負(fù)載對(duì)PLC輸出元件的不良影響；在KM3的輸出回路中串接5Q2的動(dòng)斷接點(diǎn)，以便在出現(xiàn)超行程進(jìn)給時(shí)，可由SQ2直接切斷KM3，強(qiáng)制M1停轉(zhuǎn)；在控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的KM3和KM4之間設(shè)置硬互鏡環(huán)節(jié)；利用接觸器動(dòng)合輔助觸點(diǎn)作為反饋信號(hào)接于PLC輸入端，一旦電動(dòng)機(jī)過載熱繼電器動(dòng)作面使其復(fù)位時(shí)，使PLC及時(shí)停止輸出等。

  這里，旋轉(zhuǎn)編碼器和光電開關(guān)信號(hào)的接入，可根據(jù)所選元件輸出回路的具體形式確定。