摘要：M型磨床是一種自動化程度要求較高的機(jī)電設(shè)備，用PLC和變頻調(diào)速技術(shù)改造傳統(tǒng)繼電器控制的無心磨床的控制電路，改變了過去傳統(tǒng)的以時間繼電器為核心的時間控制方式，實現(xiàn)了對無心磨床工序的自動控制，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：無心磨床；PLC；變頻器；自動控制

0 引言
    M型磨床是M1050型無心磨床的簡稱，是一種自動化程度要求較高的機(jī)床設(shè)備，主要對圓錐度小于1：20的圓錐體和各種成型回轉(zhuǎn)體零件的切入磨加工，附加通磨托架，可作通磨加工。磨床控制系統(tǒng)一直采用繼電器邏輯控制方式，導(dǎo)輪的速度調(diào)節(jié)由直流變換裝置控制直流電動機(jī)得到，既不方便，效率又低。
    為了解決上述磨床控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，決定對其電氣控制系統(tǒng)實行新的設(shè)計。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，改變了以時間繼電器為核心的繼電器邏輯控制方式，實現(xiàn)了對磨床工序的自動控制。用變頻器控制磨床導(dǎo)轉(zhuǎn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速后，把過去的直流電動機(jī)換成交流電動機(jī)，可大幅度提高傳動效率，簡單方便。

1 M型磨床控制的工藝要求及過程
    M型磨床由五臺交流電動機(jī)驅(qū)動，其中一臺電動機(jī)需無級變速控制，用變頻器控制該臺電動機(jī)得到無級變速。主控電機(jī)控制的對象分別是潤滑、冷卻、磨削輪、液壓和導(dǎo)輪。
    根據(jù)M型磨床切入磨學(xué)工藝要求，在一個運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)由3個電磁閥分別控制4個工作對象來完成，一個周期的操作流程如圖1所示。從圖1中可以看出，4個工作對象分別是導(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型磨床電動機(jī)主電路設(shè)計
    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)，液壓電動機(jī)M2和導(dǎo)輪電動機(jī)M5可以隨機(jī)啟停，磨削輪電動機(jī)M1和潤滑電動機(jī)M3二者之間為順序控制方式，即潤滑電動機(jī)M3先啟動，磨削輪電動機(jī)M1后啟動。導(dǎo)輪電動機(jī)M5由變頻器控制，無級調(diào)速。
    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。無級調(diào)速是由變頻器上一個外接的電位器調(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型無心磨床的一個工作周期，磨床的實際切入磨削循環(huán)是由3個液壓電磁閥的不同工作組合實現(xiàn)的，三個電磁閥分別是1CT、2CT、3CT，例如，導(dǎo)輪架的慢進(jìn)是由2CT、3CT同時接通實現(xiàn)的，推料桿的推料是由1CT接通實現(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。
    每個工序之間的轉(zhuǎn)換是由光電傳感器的信號或定時器決定的，光電傳感器共有4個，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)計出PLC硬件接線圖如圖3所示。

3 PLC程序設(shè)計
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)計出PLC的狀態(tài)圖，如圖4所示。

    在圖4中，共有6個狀態(tài)，S0狀態(tài)為等待啟動選擇狀態(tài)，PLC上電時M8000始終把S0打開，在此狀態(tài)下應(yīng)首先把潤滑和冷卻電動機(jī)啟動起來，然后才可以啟動磨削輪電動機(jī)。液壓電動機(jī)和導(dǎo)輪電動機(jī)根據(jù)加工需要實行隨機(jī)啟動，導(dǎo)輪電動機(jī)啟動后，其速度通過變頻器可以無級調(diào)速，一個可變電位器R與變頻器連接，如圖3所示，旋動R，可以改變導(dǎo)輪電動機(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，定時器T1定時10秒，磨床進(jìn)入光磨階段。光磨時間到，定時器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。推料到位，推料桿推料到底傳感器4XK(X13)閉合，推料停止，磨床進(jìn)入S0狀態(tài)，推料桿返回，回到第一步S0狀態(tài)，等待下一次的一個新的工作循環(huán)。
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原有控制系統(tǒng)進(jìn)行新的設(shè)計，使得該M型磨床適應(yīng)了自動化控制的要求，在實際使用中性能穩(wěn)定，操作方便，生產(chǎn)效率高，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。