基于PLC的M7120平面磨床控制系统设计

马舜

摘要：为了让机床能够快速响应运动，稳定的完成生产工作任务，逻辑的触点与机械的触点相比动作时间要缩短很多，连接快速而可靠，利用PLC（Programmable Logic Controller）对M7120平面磨床的控制部分进行改造。首先介绍M7120平面磨床的基本结构、运动情况、加工工艺要求。然后对M7120平面磨床电气控制部分进行分析，系统主要完成开门断电功能、主轴电动机的正反转控制功能、刀架的快速移动功能、冷却泵电动机的控制。最后根据电气控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真。由于PLC极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性。因此使M7120平面磨床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等优点。

关键词：PLC；电力控制；M7120平面磨床

中图分类号：TP202 文献标识码：A 文章编号：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

在社会经济高速发展的今天，工业的机械化也得以迅猛发展，工业生产中各种机床得到了广泛的使用，但是不同的加工机床在自动化程度以及精密性上却存在较大的区别。在日本，欧美这些国家里，机床的数控化程度都相对比较高，而我国的加工机床还处当一部分人任就处于继电器控制下。因为用继电控制的机床存在生产成本高、浪费能量、故障率也高的缺陷，所以导致了了大量的物力、人力和财力的浪费[1]。但是如果把这些机床全部都替换掉，将会浪费掉掉一比巨大的资金，显然以现在的情况上来说是不现实的，所以人们开始试着着从控制部分的改进方面来下手，不仅提高了它们的性能，同时也可以解决了它的一些弊端[2]。

伴随着加工工艺的日渐提高，对加工车床尤其是工作母机的要求越来越严格，因此人们也将关注都集中到了机床上，数控技术是信息技术、计算机技术、现代控制技术等发展的产物，它是制造业的进步推动者。目前数控机床虽然加工性能完善，备受人们的赞赏，但是由于造价昂贵让一般的用户望而却步，所以改造机床以达到规定要求不失为一个好的办法。而实践证明这样的改造不仅可以满足大部分情况下的精度和其他加工要求，并且在生产使用中取得非常好的经济效益。机床控制系统的优越性是和机床的加工工艺精度分不开的，尤其是PLC被广泛地使用在控制相关的领域后，已经向人们展示出了它的优越性。而在可编程控制器PLC被大范围的使用在各种行业的自动控制后，尤其是在机械加工领域，机床的控制上更能突出它的特点[3]。由于平面磨床运动形式很多、控制逻辑比较复杂、相互的连锁也比较繁多，当采用传统的继电控制，需要很多继电器、接线也比较复杂，所以故障比较多维修也困难，需要浪费很多工时，不但加大其维修的成本，而且会影响其设备的功效。采用PLC控制可以使得接线简单化，而且安装也相对方面，工作也稳定可靠、降低机床故障率、减小维修的工作量、提高工作效率[4]。

考虑到以上的情况，本文选用PLC来改造M7120平面磨床的传统电气控制部分，目的是让机床能够快速响应运动，稳定的完成生产工作任务，逻辑的触点与机械的触点相比动作时间要缩短很多，连接快速而可靠，而且它的工作寿命比机械的触点有很大的增长，可以达到几百万次到千万次。

本文首先介绍M7120平面磨床的基本结构、运动情况、加工工艺要求。然后对M7120平面磨床电气控制部分进行分析。最好根据电气控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真。由于PLC极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握 ，便捷的操作，丰富的内置集成功能 ，实时特性。因此使M7120平面磨床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。

2 控制系统硬件电路设计

M7120型平面磨床主要由它由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座、立柱等部分组成。平面磨床是用砂轮磨削加工各种零件平面的机床，M7120型平面磨床是平面磨床中使用较为普遍的一种，它的磨削精度高和表面较光洁，操作方便，适于磨削精密零件和各种工具，平面磨床的结构如图1所示[5]。

M7120型平面磨床工作台的往返运动是靠液压传动来进行，液压传动相对是比较平稳的，能保证加工精度。由液压电动机拖动液压泵，经液压传动装置实现工作台的往复运动。冷却泵电动机供给砂轮和工件冷却液来对它们进行冷却，也让冷却液带走打磨下来的铁屑。图2为M7120平面磨床的主电路图。

在主电路里面一共有四台电动机，这其中M1是液压泵电动机，它控制工作台往返动作；M2为砂轮电动机，使砂轮转动进行工件的打磨加工；M3是冷却泵电动机；它均为单向旋转，分别使用接触器KM1、KM2进行控制。冷却泵电机M3和砂轮电机M2同时运转。M4是砂轮升降电动机，用于工件加工过程中调整砂轮和工件间的距离。

M1、M2、M3均为长期工作，故而均配置了过载保护，而M4是短期工作，所以不设过载保护，所有电动机共同使用一组熔断器FU1进行短路保护。

对原控制系统进行详细分析后，将两地控制的按钮先并联后再和PLC的输入点相连，输入点有16点，输出点11点，I/O分配如下表1所示。

根据上述I＼O分配，共有9个输入端口，为X0到X10，分别控制急停按钮液压泵停止＼启动按钮，砂轮、冷却停止，砂轮、冷却启动按钮，电磁吸盘充磁＼去磁按钮；有6个输出端口，为Y0到Y5，分别控制液压泵接触器，砂轮、冷却泵接触器，砂轮上升＼下降接触器，电磁吸盘去磁＼充磁接触器。控制线路图如图3所示。

3 M7120平面磨床系统软件设计

根据控制要求和I/ O 地址编制的控制系统，M7120平面磨床的PLC改造梯形图如图4所示。

4 结束语

由于M7120型平面磨床传统的继电器控制具有可靠性差，电气故障频繁等缺点，本文采用PLC对磨床的控制系统进行了改进。采用PLC控制使得接线简单化，而且安装也相对方面，工作稳定可靠、降低了机床故障率、减小了维修的工作量，提高了系统的工作效率。

参考文献：

[1] 杨金鼎， 戚丙申， 王骥， 等. 环形加热炉的优化设计[J]. 冶金能源， 2011 （02）： 44-47.

[2] 李大威， 张瑞芳. PLC和Kingview6.51在环形加热炉控制系统中的应用[J]. 可编程控制器与工厂自动化， 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] 冯贵斌， 肖晓， 郭强. 无缝钢管厂热轧线加热炉控制系统[J]. 化工自动化及仪表， 2012（6）： 76-79.

[5] 吴波. 基于PLC箱式热处理炉温度控制方法的研究与实现[J]. 热处理， 2007， 27（3）： 55-58.