基于PLC的M7120平面磨床控制系統(tǒng)設(shè)計

馬舜

摘要：為了讓機床能夠快速響應(yīng)運動，穩(wěn)定的完成生產(chǎn)工作任務(wù)，邏輯的觸點與機械的觸點相比動作時間要縮短很多，連接快速而可靠，利用PLC（Programmable Logic Controller）對M7120平面磨床的控制部分進行改造。首先介紹M7120平面磨床的基本結(jié)構(gòu)、運動情況、加工工藝要求。然后對M7120平面磨床電氣控制部分進行分析，系統(tǒng)主要完成開門斷電功能、主軸電動機的正反轉(zhuǎn)控制功能、刀架的快速移動功能、冷卻泵電動機的控制。最后根據(jù)電氣控制電路的線路圖，編譯PLC的梯形圖，編譯通過后，利用PLC實驗臺進行實驗仿真。由于PLC極高的可靠性，極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實時特性。因此使M7120平面磨床在完成原有的功能特點外，還具有安裝簡便、穩(wěn)定性好、易于維修、擴展能力強等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：PLC；電力控制；M7120平面磨床

中圖分類號：TP202 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）06-0232-02

Design of M7120 Plane Grinding Machine Control System Based on PLC

MA Shun

（Science and Technology Energy， Mechanical and Electronic College，Hunan University of Humanities， Science and Technology， Loudi 417000， China）

Abstract： In order to let the machine can quickly response， stability of the complete production tasks， logical contact compared with mechanical contact action time to shorten a lot， fast and reliable， using PLC （Programmable Logic Controller） to modify control part of the plane grinder M7120. First introduce the basic structure， the movement of plane grinder M7120 and processing requirements. And then analyze the plane grinder M7120 electrical control part， open system mainly complete power function， the spindle motor and reversing control function， the head of fast moving function， the control of cooling pump motor. According to the electrical control circuit diagram of the circuit， the compiling of PLC ladder diagram， compiled by， using the PLC simulation test bench experiment. Due to the PLC， high reliability， extremely rich instruction set， easy to grasp， convenient operation， rich built-in integrated function， real-time characteristics. So make the plane grinder M7120 upon completion of the functions and characteristics of the original， also with the features of easy installation， good stability， easy maintenance and extension ability， etc.

Key words： PLC； electric control； M7120 grinder

1 背景

在社會經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，工業(yè)的機械化也得以迅猛發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中各種機床得到了廣泛的使用，但是不同的加工機床在自動化程度以及精密性上卻存在較大的區(qū)別。在日本，歐美這些國家里，機床的數(shù)控化程度都相對比較高，而我國的加工機床還處當一部分人任就處于繼電器控制下。因為用繼電控制的機床存在生產(chǎn)成本高、浪費能量、故障率也高的缺陷，所以導致了了大量的物力、人力和財力的浪費[1]。但是如果把這些機床全部都替換掉，將會浪費掉掉一比巨大的資金，顯然以現(xiàn)在的情況上來說是不現(xiàn)實的，所以人們開始試著著從控制部分的改進方面來下手，不僅提高了它們的性能，同時也可以解決了它的一些弊端[2]。

伴隨著加工工藝的日漸提高，對加工車床尤其是工作母機的要求越來越嚴格，因此人們也將關(guān)注都集中到了機床上，數(shù)控技術(shù)是信息技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等發(fā)展的產(chǎn)物，它是制造業(yè)的進步推動者。目前數(shù)控機床雖然加工性能完善，備受人們的贊賞，但是由于造價昂貴讓一般的用戶望而卻步，所以改造機床以達到規(guī)定要求不失為一個好的辦法。而實踐證明這樣的改造不僅可以滿足大部分情況下的精度和其他加工要求，并且在生產(chǎn)使用中取得非常好的經(jīng)濟效益。機床控制系統(tǒng)的優(yōu)越性是和機床的加工工藝精度分不開的，尤其是PLC被廣泛地使用在控制相關(guān)的領(lǐng)域后，已經(jīng)向人們展示出了它的優(yōu)越性。而在可編程控制器PLC被大范圍的使用在各種行業(yè)的自動控制后，尤其是在機械加工領(lǐng)域，機床的控制上更能突出它的特點[3]。由于平面磨床運動形式很多、控制邏輯比較復雜、相互的連鎖也比較繁多，當采用傳統(tǒng)的繼電控制，需要很多繼電器、接線也比較復雜，所以故障比較多維修也困難，需要浪費很多工時，不但加大其維修的成本，而且會影響其設(shè)備的功效。采用PLC控制可以使得接線簡單化，而且安裝也相對方面，工作也穩(wěn)定可靠、降低機床故障率、減小維修的工作量、提高工作效率[4]。

考慮到以上的情況，本文選用PLC來改造M7120平面磨床的傳統(tǒng)電氣控制部分，目的是讓機床能夠快速響應(yīng)運動，穩(wěn)定的完成生產(chǎn)工作任務(wù)，邏輯的觸點與機械的觸點相比動作時間要縮短很多，連接快速而可靠，而且它的工作壽命比機械的觸點有很大的增長，可以達到幾百萬次到千萬次。

本文首先介紹M7120平面磨床的基本結(jié)構(gòu)、運動情況、加工工藝要求。然后對M7120平面磨床電氣控制部分進行分析。最好根據(jù)電氣控制電路的線路圖，編譯PLC的梯形圖，編譯通過后，利用PLC實驗臺進行實驗仿真。由于PLC極高的可靠性，極豐富的指令集，易于掌握 ，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能 ，實時特性。因此使M7120平面磨床在完成原有的功能特點外，還具有安裝簡便、穩(wěn)定性好、易于維修、擴展能力強等特點。

2 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

M7120型平面磨床主要由它由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱、滑座、立柱等部分組成。平面磨床是用砂輪磨削加工各種零件平面的機床，M7120型平面磨床是平面磨床中使用較為普遍的一種，它的磨削精度高和表面較光潔，操作方便，適于磨削精密零件和各種工具，平面磨床的結(jié)構(gòu)如圖1所示[5]。

M7120型平面磨床工作臺的往返運動是靠液壓傳動來進行，液壓傳動相對是比較平穩(wěn)的，能保證加工精度。由液壓電動機拖動液壓泵，經(jīng)液壓傳動裝置實現(xiàn)工作臺的往復運動。冷卻泵電動機供給砂輪和工件冷卻液來對它們進行冷卻，也讓冷卻液帶走打磨下來的鐵屑。圖2為M7120平面磨床的主電路圖。

在主電路里面一共有四臺電動機，這其中M1是液壓泵電動機，它控制工作臺往返動作；M2為砂輪電動機，使砂輪轉(zhuǎn)動進行工件的打磨加工；M3是冷卻泵電動機；它均為單向旋轉(zhuǎn)，分別使用接觸器KM1、KM2進行控制。冷卻泵電機M3和砂輪電機M2同時運轉(zhuǎn)。M4是砂輪升降電動機，用于工件加工過程中調(diào)整砂輪和工件間的距離。

M1、M2、M3均為長期工作，故而均配置了過載保護，而M4是短期工作，所以不設(shè)過載保護，所有電動機共同使用一組熔斷器FU1進行短路保護。

對原控制系統(tǒng)進行詳細分析后，將兩地控制的按鈕先并聯(lián)后再和PLC的輸入點相連，輸入點有16點，輸出點11點，I/O分配如下表1所示。

根據(jù)上述I＼O分配，共有9個輸入端口，為X0到X10，分別控制急停按鈕液壓泵停止＼啟動按鈕，砂輪、冷卻停止，砂輪、冷卻啟動按鈕，電磁吸盤充磁＼去磁按鈕；有6個輸出端口，為Y0到Y(jié)5，分別控制液壓泵接觸器，砂輪、冷卻泵接觸器，砂輪上升＼下降接觸器，電磁吸盤去磁＼充磁接觸器。控制線路圖如圖3所示。

3 M7120平面磨床系統(tǒng)軟件設(shè)計

根據(jù)控制要求和I/ O 地址編制的控制系統(tǒng)，M7120平面磨床的PLC改造梯形圖如圖4所示。

4 結(jié)束語

由于M7120型平面磨床傳統(tǒng)的繼電器控制具有可靠性差，電氣故障頻繁等缺點，本文采用PLC對磨床的控制系統(tǒng)進行了改進。采用PLC控制使得接線簡單化，而且安裝也相對方面，工作穩(wěn)定可靠、降低了機床故障率、減小了維修的工作量，提高了系統(tǒng)的工作效率。

參考文獻：

[1] 楊金鼎， 戚丙申， 王驥， 等. 環(huán)形加熱爐的優(yōu)化設(shè)計[J]. 冶金能源， 2011 （02）： 44-47.

[2] 李大威， 張瑞芳. PLC和Kingview6.51在環(huán)形加熱爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 可編程控制器與工廠自動化， 2012（4）： 34-35.

[3] Sun H，Lee Y H， Lim S Y， et al.A Performance Estimation Model for AS/RSby M/G/1 Queuing System[M]. Computers and Industrial Engineering， 2004： 233-241.

[4] 馮貴斌， 肖曉， 郭強. 無縫鋼管廠熱軋線加熱爐控制系統(tǒng)[J]. 化工自動化及儀表， 2012（6）： 76-79.

[5] 吳波. 基于PLC箱式熱處理爐溫度控制方法的研究與實現(xiàn)[J]. 熱處理， 2007， 27（3）： 55-58.