引言

　　M型磨床是M1050型無心磨床的簡(jiǎn)稱，磨床（grinder,grinding machine）是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。 大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。自動(dòng)測(cè)量裝置于1908年開始應(yīng)用到磨床上。到了1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機(jī)和超精加工機(jī)床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達(dá)60～80米/秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機(jī)的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。

　　用PLC和變頻調(diào)速技術(shù)改造傳統(tǒng)繼電器控制的磨床控制電路，改變了以時(shí)間繼電器為的繼電器邏輯控制方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磨床工序的自動(dòng)控制。用變頻器控制磨床導(dǎo)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速后，把過去的直流電動(dòng)機(jī)換成交流電動(dòng)機(jī)，電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

　　1 M型磨床控制的工藝要求及過程

　　M型磨床由五臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中一臺(tái)電動(dòng)機(jī)需無級(jí)變速控制，用變頻器控制該臺(tái)電動(dòng)機(jī)得到無級(jí)變速。

　　根據(jù)M型磨床切入磨學(xué)工藝要求，在一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)由3個(gè)電磁閥分別控制4個(gè)工作對(duì)象來完成，一個(gè)周期的操作流程如圖1所示。從圖1中可以看出，4個(gè)工作對(duì)象分別是導(dǎo)輪架快慢進(jìn)、導(dǎo)輪架快退、推料桿推料、推料桿返回。

　　2 M型磨床電氣控制系統(tǒng)

　　2.1 M型磨床電動(dòng)機(jī)主電路設(shè)計(jì)

　　為M型磨床變頻調(diào)速控制主電路接線原理圖，如圖2所示。

　　圖中，QS為空氣開關(guān)，液壓電動(dòng)機(jī)M2和導(dǎo)輪電動(dòng)機(jī)M5可以隨機(jī)啟停，磨削輪電動(dòng)機(jī)M1和潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)M3二者之間為順序控制方式，即潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)M3先啟動(dòng)，磨削輪電動(dòng)機(jī)M1后啟動(dòng)。

　　變頻器設(shè)定為外部控制方式2，方法是把Pr.79的內(nèi)容寫為2即可。無級(jí)調(diào)速是由變頻器上一個(gè)外接的電位器調(diào)節(jié)得到。

　　2.2 PLC的I／O地址分配

　　變頻器選用日本三菱FR—E500系列變頻器，PLC選用日本三菱FX系列FX2N-48MR型PLC。

　　根據(jù)圖1所示M1050型無心磨床的一個(gè)工作周期，磨床的實(shí)際切入磨削循環(huán)是由3個(gè)液壓電磁閥的不同工作組合實(shí)現(xiàn)的，三個(gè)電磁閥分別是1CT、2CT、3CT，推料桿的推料是由1CT接通實(shí)現(xiàn)的。磨床的切入磨削循環(huán)如表1所示。

　　注：0表示工作，-表示停止。

　　每個(gè)工序之間的轉(zhuǎn)換是由光電傳感器的信號(hào)或定時(shí)器決定的，光電傳感器共有4個(gè)，分別是：導(dǎo)輪架進(jìn)給快轉(zhuǎn)慢傳感器1XK，導(dǎo)輪架進(jìn)給到底傳感器2XK，導(dǎo)輪架后退到底傳感器3XK，推料桿推到底傳感器4XK。

　　如上所述，確定PLC的I／O地址分配如表2所示。

　　2.3 PLC硬件接線圖

　　根據(jù)圖2和表2所示內(nèi)容，設(shè)計(jì)出PLC硬件接線圖如圖3所示。

　　3 PLC程序設(shè)計(jì)

　　3.1 PLC狀態(tài)圖

　　根據(jù)圖1、圖2、表1和表2所示內(nèi)容，設(shè)計(jì)出PLC的狀態(tài)圖，如圖4所示。

　　在圖4中，共有6個(gè)狀態(tài)，S0狀態(tài)為等待啟動(dòng)選擇狀態(tài)，PLC上電時(shí)M8000始終把S0打開，在此狀態(tài)下應(yīng)首先把潤(rùn)滑和冷卻電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)起來，然后才可以啟動(dòng)磨削輪電動(dòng)機(jī)。液壓電動(dòng)機(jī)和導(dǎo)輪電動(dòng)機(jī)根據(jù)加工需要實(shí)行隨機(jī)啟動(dòng)，導(dǎo)輪電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，其速度通過變頻器可以無級(jí)調(diào)速，一個(gè)可變電位器R與變頻器連接，如圖3所示，旋動(dòng)R，可以改變導(dǎo)輪電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

　　S10-S14狀態(tài)為M1050型無心磨床的切入磨削循環(huán)。按下切入磨削循環(huán)啟動(dòng)按鈕X8，無心磨床進(jìn)入S10狀態(tài)。S10狀態(tài)下，Y5通，電磁閥2CT得電，導(dǎo)輪架快速進(jìn)給?？爝M(jìn)到位，導(dǎo)輪架進(jìn)給快轉(zhuǎn)慢傳感器1XK（X10）閉合，快進(jìn)停止，磨床進(jìn)入S11狀態(tài)。S11狀態(tài)下，Y5、Y6通，電磁閥2CT、3CT得電，導(dǎo)輪架快轉(zhuǎn)慢進(jìn)給。慢進(jìn)到位，導(dǎo)輪架進(jìn)給到底傳感器2XK（x11）閉合，慢進(jìn)停止，磨床進(jìn)入S12狀態(tài)。S12狀態(tài)下，Y5、Y6通，電磁閥2CT、3CT得電，定時(shí)器T1定時(shí)10秒，磨床進(jìn)入光磨階段。光磨時(shí)間到，定時(shí)器T1閉合，光磨結(jié)束，磨床進(jìn)入S13狀態(tài)。S13狀態(tài)下，電磁閥全部失電，導(dǎo)輪架快速退回。導(dǎo)輪架后退到位，導(dǎo)輪架后退到位傳感器3XK（X12）閉合，快退停止，磨床進(jìn)入S14狀態(tài)。S14狀態(tài)下，Y4通，電磁閥1CT得電，推料桿推料。

　　3.2 PLC步進(jìn)梯形圖

　　根據(jù)圖4所示的PLC的狀態(tài)圖，可以設(shè)計(jì)出PLC的步進(jìn)梯形圖，進(jìn)而可以寫出PLC程序清單，此處從略。

　　4 結(jié)束語

　　系統(tǒng)結(jié)合了機(jī)械、PLC、變頻器等方面的技術(shù)，用較低的成本成功地對(duì)原有控制系統(tǒng)進(jìn)行新的設(shè)計(jì)，使得該M型磨床適應(yīng)了自動(dòng)化控制的要求，在實(shí)際使用中性能穩(wěn)定，操作方便，生產(chǎn)效率高，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。