基于PLC的M7130平面磨床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

潘杰

摘 要：本文基于PLC對(duì)M7130平面磨床的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)果表明：通過PLC控制，使原M7130平面磨床控制大大簡(jiǎn)化，出現(xiàn)故障便于檢查、維修。同時(shí)，節(jié)省了大量的繼電器元件，節(jié)約成本。PLC技術(shù)還可推廣應(yīng)用于其他機(jī)械輔助設(shè)備或領(lǐng)域控制中。

關(guān)鍵詞：M7130磨床;PLC;電氣設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TG596文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）16-0063-03

Abstract： In this paper， the electric control system of M7130 surface grinder was designed based on PLC. The results show that the control of the original M7130 surface grinder is greatly simplified by PLC control， and the failure is easy to check and maintain. At the same time， it saves a lot of relay elements and costs. PLC technology can also be applied to other mechanical auxiliary equipment or field control.

Keywords： M7130 grinding machine;PLC;electrical design

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的，具有編程、存儲(chǔ)、邏輯控制及數(shù)字運(yùn)算功能的可編程控制器（PLC）。平面磨床是磨床類機(jī)床中發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮臋C(jī)床。平面磨床主要以磨削為主，其可以演變成曲線、外圓、工具、無心等磨床。未來磨床更加趨向于模塊化，模塊化成為磨床的一大亮點(diǎn)[1-3]。為了降低磨床的制造成本，提高磨床的質(zhì)量，減少磨床故障率，提高磨床競(jìng)爭(zhēng)力，各個(gè)公司都在努力優(yōu)化自己的產(chǎn)品。模塊化產(chǎn)品還便于維修，安裝方便，體積小，模塊化設(shè)計(jì)將是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一條貫穿線。

1 研究目標(biāo)

通過PLC設(shè)計(jì)M7130平面磨床電氣控制系統(tǒng)，以提高平面磨床的精度，保證加工工件的合格率;設(shè)計(jì)電磁吸盤及欠電流保護(hù)，在電磁吸盤出現(xiàn)線圈電流或者斷電的情況發(fā)生，就會(huì)引起電磁吸盤的吸力不足或者是消失，造成工件的飛出，避免事故的發(fā)生。

2 平面磨床結(jié)構(gòu)及其作用

M7130平面磨床的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

砂輪架：安裝砂輪并帶動(dòng)砂輪作高速旋轉(zhuǎn)，砂輪架可沿滑座的燕尾導(dǎo)軌做手動(dòng)或液動(dòng)的橫向間隙運(yùn)動(dòng)。滑座：安裝砂輪架并帶動(dòng)砂輪架沿立柱導(dǎo)軌做上下垂直運(yùn)動(dòng)。立柱：支承滑座及砂輪架。工作臺(tái)：安裝工件并由液壓系統(tǒng)帶動(dòng)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。工作面及中央T型槽側(cè)面經(jīng)過精細(xì)的磨削，其精度和光潔度較高，是安裝工件或夾具的重要基面，應(yīng)小心使用和加以保護(hù)[4-7]。床身：用以安裝立柱、工作臺(tái)、液壓系統(tǒng)、電氣元件和其他操作結(jié)構(gòu)。冷卻液系統(tǒng)：向磨削區(qū)提供冷卻液（皂化油）。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件。其中動(dòng)力元件為油泵，供給液壓傳動(dòng)系統(tǒng)壓力油;執(zhí)行元件為油缸，帶動(dòng)工作臺(tái)等部件運(yùn)動(dòng);控制元件為各種閥，控制壓力、速度、方向等;輔助元件如油箱、壓力表等。

液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)相比具有傳動(dòng)平穩(wěn)、擁有過載保護(hù)以及能在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)。

3 PLC電氣控制的特點(diǎn)

3.1 可靠性

PLC電氣控制十分可靠，因?yàn)镮/O接口的輸入、輸出信號(hào)都采用了光電隔離，使得內(nèi)外部電路之間有了隔離。各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾。

3.2 實(shí)時(shí)性

由于控制器產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)是以控制為前提，所以信號(hào)處理時(shí)間短，速度快。基于信號(hào)處理和程序運(yùn)行的速度，PLC經(jīng)常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)[8-10]。

3.3 模塊化結(jié)構(gòu)

隨著工業(yè)的發(fā)展，為了滿足工業(yè)控制的要求，除了單元式的小型控制器外，大部分控制器都采用模塊化結(jié)構(gòu)?？刂破鞯母鱾€(gè)部件，包括CPU、I/O接口、電源等均采用模塊化結(jié)構(gòu)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。

4 M7130 型平面磨床電氣控制線路

M7130型平面磨床電氣控制線路由主電路、控制電路、電磁吸盤控制電路和機(jī)床照明電路4部分組成[11-12]。

4.1 主電路

主電路有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4，M1為砂輪電動(dòng)機(jī)，M2為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，M3為液壓泵電動(dòng)機(jī)，M4為砂輪箱電動(dòng)機(jī)。其中，M1、M2、M3這3臺(tái)電動(dòng)機(jī)都只要求單向旋轉(zhuǎn)，且不需要電氣制動(dòng);M4為砂輪箱電動(dòng)機(jī)，需要正反轉(zhuǎn)控制。由接觸器KM1、KM2、KM3和KM4的主觸點(diǎn)控制4臺(tái)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)和停止，如圖2所示。

4.2 控制電路

控制電路如圖3所示。當(dāng)電磁吸盤處于吸合或者轉(zhuǎn)換開關(guān)SA閉合時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電，砂輪電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng);按下按鈕SB4，接觸器KM2線圈得電，液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，機(jī)床進(jìn)入正常加工工作狀態(tài)，其中，只有KI線圈得電，表明電磁吸盤已經(jīng)正常吸持工件，這時(shí)才能起動(dòng)M1、M2，或者將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA閉合，表明進(jìn)行機(jī)床調(diào)整狀態(tài)，工作臺(tái)上沒有工件，這時(shí)可以起動(dòng)M1、M2。按下按鈕SB5，接觸器KM3線圈得電，砂輪箱正轉(zhuǎn)上升，按下按鈕SB6，接觸器KM4線圈得電，砂輪箱正下降。如圖3所示。

4.3 電磁吸盤控制電路

電磁吸盤控制電路中，電磁吸盤的正向接通（充磁）、斷電和反向接通（去磁），是通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1來進(jìn)行控制的。如圖4所示。

電磁吸盤控制電路中的欠電流保護(hù)保護(hù)裝置：電磁吸盤線圈中串入的欠電流繼電器KI作為電磁吸盤的欠電流保護(hù)。KI的作用之一是在磨削加工過程中，當(dāng)電磁線圈中的電流大大減小或消失時(shí)，電流繼電器因欠電流而動(dòng)作，使它斷開，接觸器KM1、KM2線圈斷電，電動(dòng)機(jī)M1、M2停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這能防止工件因?yàn)槭プ銐虻奈Χ桓咚俎D(zhuǎn)動(dòng)的砂輪撞飛，造成事故。作用之二是當(dāng)工件放在電磁吸盤上，當(dāng)開關(guān)SA沒有扳到充磁位置，或者電磁線圈回路出現(xiàn)故障，或者電流不合理，電流繼電器KI不閉合，常開觸電處于斷開位置，這時(shí)無論按下按鈕SB2還是SB4，都不能起動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1、M2，防止工件未吸牢就開動(dòng)砂輪，使工件甩出造成危險(xiǎn)。

但是，當(dāng)吸盤沒有充磁，要單獨(dú)對(duì)砂輪或者工作臺(tái)進(jìn)行調(diào)整（如調(diào)整砂輪對(duì)工件的相對(duì)位置）時(shí)，砂輪和工作臺(tái)是無法起動(dòng)的。而一般在調(diào)整工件與砂輪的相對(duì)位置時(shí)是不需要電磁吸盤工作的。這時(shí)利用開關(guān)SA與KI并聯(lián)，且在開關(guān)扳到SA去磁位置上，通過SA觸點(diǎn)調(diào)整砂輪。

4.4 機(jī)床照明電路

機(jī)床照明電路中，控制變壓器TC1的二次側(cè)輸出24 V電壓，作為車床低壓照燈的電源。E1為車床的低壓照明燈，由開關(guān)SA2控制，如圖5所示。

5 結(jié)論

通過PLC控制使原M7130平面磨床控制大大簡(jiǎn)化，并且便于維修，出現(xiàn)故障易于檢查。該項(xiàng)技術(shù)還可推廣應(yīng)用于其他輔機(jī)設(shè)備或其他領(lǐng)域的自動(dòng)化控制改造中。

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