潘杰

摘 要：本文基于PLC对M7130平面磨床的电气控制系统进行设计。结果表明：通过PLC控制，使原M7130平面磨床控制大大简化，出现故障便于检查、维修。同时，节省了大量的继电器元件，节约成本。PLC技术还可推广应用于其他机械辅助设备或领域控制中。

关键词：M7130磨床;PLC;电气设计

中图分类号：TG596文献标识码：A文章编号：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

近年来，随着计算机技术的发展，出现了以微型计算机为基础的，具有编程、存储、逻辑控制及数字运算功能的可编程控制器（PLC）。平面磨床是磨床类机床中发展潜力最大的机床。平面磨床主要以磨削为主，其可以演变成曲线、外圆、工具、无心等磨床。未来磨床更加趋向于模块化，模块化成为磨床的一大亮点[1-3]。为了降低磨床的制造成本，提高磨床的质量，减少磨床故障率，提高磨床竞争力，各个公司都在努力优化自己的产品。模块化产品还便于维修，安装方便，体积小，模块化设计将是产品设计的一条贯穿线。

1 研究目标

通过PLC设计M7130平面磨床电气控制系统，以提高平面磨床的精度，保证加工工件的合格率;设计电磁吸盘及欠电流保护，在电磁吸盘出现线圈电流或者断电的情况发生，就会引起电磁吸盘的吸力不足或者是消失，造成工件的飞出，避免事故的发生。

2 平面磨床结构及其作用

M7130平面磨床的结构如图1所示。

砂轮架：安装砂轮并带动砂轮作高速旋转，砂轮架可沿滑座的燕尾导轨做手动或液动的横向间隙运动。滑座：安装砂轮架并带动砂轮架沿立柱导轨做上下垂直运动。立柱：支承滑座及砂轮架。工作台：安装工件并由液压系统带动做往复直线运动。工作面及中央T型槽侧面经过精细的磨削，其精度和光洁度较高，是安装工件或夹具的重要基面，应小心使用和加以保护[4-7]。床身：用以安装立柱、工作台、液压系统、电气元件和其他操作结构。冷却液系统：向磨削区提供冷却液（皂化油）。

液压传动系统包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件。其中动力元件为油泵，供给液压传动系统压力油;执行元件为油缸，带动工作台等部件运动;控制元件为各种阀，控制压力、速度、方向等;辅助元件如油箱、压力表等。

液压传动与机械传动相比具有传动平稳、拥有过载保护以及能在较大范围内实现无级调速等优点。

3 PLC电气控制的特点

3.1 可靠性

PLC电气控制十分可靠，因为I/O接口的输入、输出信号都采用了光电隔离，使得内外部电路之间有了隔离。各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。

3.2 实时性

由于控制器产品设计和开发是以控制为前提，所以信号处理时间短，速度快。基于信号处理和程序运行的速度，PLC经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护[8-10]。

3.3 模块化结构

随着工业的发展，为了满足工业控制的要求，除了单元式的小型控制器外，大部分控制器都采用模块化结构。控制器的各个部件，包括CPU、I/O接口、电源等均采用模块化结构，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

4 M7130 型平面磨床电气控制线路

M7130型平面磨床电气控制线路由主电路、控制电路、电磁吸盘控制电路和机床照明电路4部分组成[11-12]。

4.1 主电路

主电路有4台电动机M1、M2、M3、M4，M1为砂轮电动机，M2为冷却泵电动机，M3为液压泵电动机，M4为砂轮箱电动机。其中，M1、M2、M3这3台电动机都只要求单向旋转，且不需要电气制动;M4为砂轮箱电动机，需要正反转控制。由接触器KM1、KM2、KM3和KM4的主触点控制4台电动机的旋转和停止，如图2所示。

4.2 控制电路

控制电路如图3所示。当电磁吸盘处于吸合或者转换开关SA闭合时，按下起动按钮SB2，接觸器KM1线圈得电，砂轮电动机M1起动;按下按钮SB4，接触器KM2线圈得电，液压泵电动机起动，机床进入正常加工工作状态，其中，只有KI线圈得电，表明电磁吸盘已经正常吸持工件，这时才能起动M1、M2，或者将转换开关SA闭合，表明进行机床调整状态，工作台上没有工件，这时可以起动M1、M2。按下按钮SB5，接触器KM3线圈得电，砂轮箱正转上升，按下按钮SB6，接触器KM4线圈得电，砂轮箱正下降。如图3所示。

4.3 电磁吸盘控制电路

电磁吸盘控制电路中，电磁吸盘的正向接通（充磁）、断电和反向接通（去磁），是通过转换开关SA1来进行控制的。如图4所示。

电磁吸盘控制电路中的欠电流保护保护装置：电磁吸盘线圈中串入的欠电流继电器KI作为电磁吸盘的欠电流保护。KI的作用之一是在磨削加工过程中，当电磁线圈中的电流大大减小或消失时，电流继电器因欠电流而动作，使它断开，接触器KM1、KM2线圈断电，电动机M1、M2停止转动。这能防止工件因为失去足够的吸引力而被高速转动的砂轮撞飞，造成事故。作用之二是当工件放在电磁吸盘上，当开关SA没有扳到充磁位置，或者电磁线圈回路出现故障，或者电流不合理，电流继电器KI不闭合，常开触电处于断开位置，这时无论按下按钮SB2还是SB4，都不能起动电动机M1、M2，防止工件未吸牢就开动砂轮，使工件甩出造成危险。

但是，当吸盘没有充磁，要单独对砂轮或者工作台进行调整（如调整砂轮对工件的相对位置）时，砂轮和工作台是无法起动的。而一般在调整工件与砂轮的相对位置时是不需要电磁吸盘工作的。这时利用开关SA与KI并联，且在开关扳到SA去磁位置上，通过SA触点调整砂轮。

4.4 机床照明电路

机床照明电路中，控制变压器TC1的二次侧输出24 V电压，作为车床低压照灯的电源。E1为车床的低压照明灯，由开关SA2控制，如图5所示。

5 结论

通过PLC控制使原M7130平面磨床控制大大简化，并且便于维修，出现故障易于检查。该项技术还可推广应用于其他辅机设备或其他领域的自动化控制改造中。

参考文献：

[1]申桂英.可编程序控制器原理及应用基础教程[M].武汉：华中科技大学出版社，2013.

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