基于組態(tài)和PLC技術(shù)的磨床改造系統(tǒng)設(shè)計(jì)

邵 輝（蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，215021）

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基于組態(tài)和PLC技術(shù)的磨床改造系統(tǒng)設(shè)計(jì)

邵 輝
（蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，215021）

摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)和自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，組態(tài)監(jiān)控技術(shù)和PLC技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)之中。傳統(tǒng)的由各種接觸器-繼電器等控制的磨床，線路繁瑣、外部容易老化、不易維修，已經(jīng)不能再適應(yīng)生產(chǎn)的需求了。在產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)生產(chǎn)效率的背景下，磨床的效率大幅度下降，失去競(jìng)爭(zhēng)力。本文探討了利用先進(jìn)的PLC技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的磨床進(jìn)行改造，并且同時(shí)結(jié)合先進(jìn)的組態(tài)技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，大大提高了磨床的工作效率和自動(dòng)化程度，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：PLC；組態(tài)；磨床

1　系統(tǒng)分析

本文研究對(duì)象選取了常用的M7130型平面磨床。M7130型平面磨床主要由床身、工作臺(tái)、電磁吸盤(pán)、砂輪箱、滑座和立柱等部分組成。在床身上固定有立柱，沿立柱的導(dǎo)軌上裝有滑座，在滑座內(nèi)部裝有液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給?；稍诹⒅鶎?dǎo)軌上作上下移動(dòng)，并可由垂直進(jìn)刀手輪操縱，砂輪箱能沿滑座水平導(dǎo)軌作橫向移動(dòng)。在床身中裝有液壓傳動(dòng)裝置，以使矩形工作臺(tái)在床身導(dǎo)軌上通過(guò)壓力油推動(dòng)活塞桿作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本次系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)中，利用PLC代替原有的控制回路，避開(kāi)原有復(fù)雜的接線，轉(zhuǎn)為PLC控制，再通過(guò)組態(tài)監(jiān)控技術(shù)，能夠更加有效的進(jìn)行人為的操作和監(jiān)控。PLC主要是用來(lái)對(duì)磨床電路中的電氣控制部分進(jìn)行改造。根據(jù)電氣原理圖，列出PLC的I/O分配表，確定PLC的硬件配置，選出其型號(hào)，繪制PLC的接線圖，最后采用組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。

2　電氣原理圖分析

2.1 主回路

電源總開(kāi)關(guān)控制我們整個(gè)磨床的電源通斷狀況，是整個(gè)機(jī)器運(yùn)作的必要條件。熔斷器FU是在主電路中起到了保護(hù)的作用，當(dāng)負(fù)載過(guò)大導(dǎo)致短路的同時(shí)，主電路的熔斷器會(huì)自動(dòng)切斷，以保護(hù)機(jī)器和人的安全。主電路中一共有三臺(tái)電機(jī)分別是砂輪水泵電機(jī)、油泵電機(jī)和磨頭升降電機(jī)。KM1同時(shí)控制著砂輪和水泵電機(jī)。KM2控制油泵電機(jī)。磨頭的升降是由KM3和KM4直接控制的，采用的是正反轉(zhuǎn)互鎖的原理來(lái)控制磨頭的上升和下降。在充退磁電路中，整流變壓器T1將220V的交流電壓降為145V，然后經(jīng)橋式整流器VC后輸出110V直流電壓。充退磁的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，有三個(gè)位置分別是吸合、放松和退磁。在放入工件后必須先充磁，在電流足夠的時(shí)候欠電流繼電器才能工作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，砂輪水泵等電機(jī)才能工作。照明電路中變壓器將380V電壓降為36V安全電壓供給照明電路

圖一：M7130型平面磨床控制電路電氣原理

2.2 控制回路

如圖一所示，控制電路是有兩個(gè)熱繼電器FR1、FR2作為電路的保護(hù)作用。急停按鈕SB7負(fù)責(zé)控制電路的通斷。在按下轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)QS2的時(shí)候，開(kāi)始進(jìn)行充磁，在充磁足夠的時(shí)候工件吸合，可以進(jìn)行操作。按下按鈕SB1，進(jìn)行的是磨頭的上升，磨頭上升電機(jī)運(yùn)行；按下按鈕SB2，進(jìn)行的是磨頭的下降，磨頭下降電機(jī)運(yùn)行。按下SB3，KM2線圈得電自鎖，油泵電機(jī)運(yùn)行；SB6是油泵電機(jī)的停止按鈕。按下SB4，KM1線圈得電自鎖，砂輪水泵電機(jī)運(yùn)行；SB5是控制砂輪水泵電機(jī)的按鈕。

3　PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 I/O分配表

根據(jù)M7130磨床控制電路圖，我們可以歸納出PLC控制磨床的輸入點(diǎn)以及輸出點(diǎn)，同時(shí)考慮以后的擴(kuò)展需要，預(yù)留部分空余的輸入輸出點(diǎn)。I/O分配表如下表一所示：

表一：PLC控制M7130磨床輸入輸出分配表

3.2 外部接線圖

根據(jù)輸入輸出分配，可以方便的畫(huà)出系統(tǒng)的接線圖。為了安全起見(jiàn)，在本次設(shè)計(jì)中，在連接線圈前串聯(lián)了低電壓的中間繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)。如圖二所示

4　組態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

組態(tài)技術(shù)處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)，使用靈活的組態(tài)方式，可以為用戶(hù)提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)視和控制功能。本文采用GOT系列觸摸屏提供上位機(jī)的監(jiān)控任務(wù)。利用GTDesigner2軟件進(jìn)行控制界面的繪制，再利用GT-Simulator2軟件結(jié)合PLC的仿真軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，確認(rèn)無(wú)誤后將組態(tài)軟件與PLC進(jìn)行聯(lián)機(jī)測(cè)試。如圖三所示

圖三：PLC控制M7130磨床系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控界面

4　結(jié)束語(yǔ)

圖二：PLC控制M7130磨床系統(tǒng)外部接線圖

PLC在工業(yè)化中已近站立了主導(dǎo)的地位，很多公司早就擺脫了傳統(tǒng)復(fù)雜的接線機(jī)器，改用PLC控制機(jī)器，簡(jiǎn)單的程序就能夠免去很多的麻煩。PLC的優(yōu)點(diǎn)更是不用介紹，體積小能耗低等等，它的應(yīng)用已經(jīng)遍布各個(gè)行業(yè)，石油，煤炭，鋼材等等。

除了PLC的應(yīng)用之外，這次我們采用了組態(tài)監(jiān)控的設(shè)備，利用觸摸屏我們就可以很安全的進(jìn)行監(jiān)控操作，更加值得一提的是，觸摸屏不僅僅可以反映出機(jī)器在運(yùn)作的整個(gè)過(guò)程和狀態(tài)，還可以人為的提供控制數(shù)據(jù)。這樣的技術(shù)比傳統(tǒng)的改變參數(shù)要簡(jiǎn)單方便的多。將組態(tài)軟件和PLC連接之后就可以在電腦上對(duì)磨床進(jìn)行方便操作，大大提高了磨床工作效率和自動(dòng)化程度，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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Design of grinding machine reconstruction system based on configuration and PLC Technology

Shao Hui
（SuZhou University School of mechanical and electrical engineering，215021）

Abstract：With the rapid development of modern industrial and automation technology, the configuration monitoring technology and PLC technology has been widely used in production.Traditional by a variety of contacts - relays and other control of the grinder,the line is cumbersome,easy to aging,not easy to repair,has been unable to meet the needs of production.In the context of the production efficiency of the product competition,the efficiency of the grinding machine is greatly reduced,and the loss of competitiveness.Are discussed in this paper using the advanced PLC technology to transform the traditional grinding machine,and at the same time,combined with advanced configuration technology of remote monitoring and control equipment,greatly improves the work efficiency of the grinding machine and the degree of automation, has broad application prospects.

Keywords：PLC configuration grinder