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一、前言

以往的油石超精機(jī)床是采用繼電器進(jìn)行控制的，控制部分元件較多，體積龐大，接線復(fù)雜，且可靠性不高，經(jīng)常出現(xiàn)故障。近年來(lái)，機(jī)床行業(yè)的自動(dòng)控制水平在逐步提高。現(xiàn)決定對(duì)油石超精機(jī)床進(jìn)行改造升級(jí)，用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制，工作周期變短，使工作更可靠，而且編程簡(jiǎn)單，診斷方便，抗干擾能力強(qiáng)。

二、電氣控制要求

油石超精機(jī)床的工作原理是把加工工件放在兩個(gè)導(dǎo)輥之間，工件會(huì)勻速向固定的方向運(yùn)動(dòng)，超精頭在氣壓下振動(dòng)的同時(shí)來(lái)摩擦工件表面，提高工件的光潔度和圓度等。手動(dòng)調(diào)整好機(jī)械的各項(xiàng)指標(biāo)，用旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)把工作方式調(diào)節(jié)到自動(dòng)，按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕，PLC開(kāi)始運(yùn)行，在程序控制下，冷卻啟動(dòng)后導(dǎo)輥開(kāi)始在變頻器無(wú)級(jí)調(diào)速控制下旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始加工工件。

機(jī)床配有緊急停止和警示功能，一旦發(fā)生機(jī)械故障用戶可以方便地按急停按鈕來(lái)停止機(jī)床動(dòng)作；由于過(guò)載等原因出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)點(diǎn)亮報(bào)警燈來(lái)提醒操作者。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、主電路的設(shè)計(jì)

導(dǎo)輥采用變頻控制，PLC控制繼電器的吸合作為變頻控制正轉(zhuǎn)的條件，而導(dǎo)輥調(diào)速采用電位器進(jìn)行模擬控制；冷卻泵由PLC控制接觸器KM的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)起停；油石的上升和下降由PLC控制電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2、PLC系統(tǒng)購(gòu)置

根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)的要求，選用20點(diǎn)的三菱PLC即可以滿足要求。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1、零件加工可以方便的進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)不起作用，系統(tǒng)通過(guò)操作面板上不同的手動(dòng)控制按鈕來(lái)完成機(jī)床調(diào)整或手動(dòng)加工；類似的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，PLC則按預(yù)先設(shè)計(jì)的符合工藝要求的程序運(yùn)行。系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

機(jī)床控制系統(tǒng)中，手動(dòng)部分占用6個(gè)輸入點(diǎn)，用于零件自動(dòng)加工前的調(diào)整或手動(dòng)加工；自動(dòng)控制部分涉及6個(gè)輸入點(diǎn)，用于零件的程序順序加工。

自動(dòng)控制部分的輸入、輸出點(diǎn)的分布如表1所示

輸入設(shè)備 輸入地址 輸出設(shè)備 輸出地址
過(guò)載保護(hù)QM X000 報(bào)警燈HL Y000
緊急停止SB1 X001 導(dǎo)輥啟動(dòng)KA Y001
復(fù)位SB2 X002 冷卻啟動(dòng)KM Y002
自動(dòng)啟動(dòng)SB3 X003 油石上升YV Y003
自動(dòng)停止SB4 X004
接地保護(hù) X005

自動(dòng)控制的程序如圖2所示，為了避免啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，用延時(shí)0.5 s來(lái)避開(kāi)冷卻泵與導(dǎo)輥電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。

2、故障檢測(cè)與報(bào)警電路

一旦機(jī)械部分或控制電路發(fā)生故障，報(bào)警燈會(huì)被點(diǎn)亮，同時(shí)油石抬起來(lái)避免誤動(dòng)作造成損失；故障解除后，可按復(fù)位鈕清除報(bào)警。報(bào)警的程序如圖3所示。

五、總結(jié)

PLC有豐富的指令集，編程非常靈活，控制相當(dāng)方便。用PLC對(duì)超精機(jī)床進(jìn)行升級(jí)改造后，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，加工效率高，維修方便，可靠性大大提高。