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M7120型平面磨床的电气控制电路

磨床是用砂轮周边或端面进行加工的精密机床。磨床种类很多，有平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床及一些专用磨床。平面磨床是用砂轮来磨削加工各种零件的平面的应用Z普遍的一种机床。M7120型平面磨床的结构。电力拖动形式和控制要求

（1）电力拖动形式

M7120型平面磨床采用分散拖动，共有四台电动机，即液压泵电动机、砂轮电动机、砂轮箱升降电动机和冷却泵电动机，全部采用普通笼型交流电动机。磨床的砂轮、砂轮箱升降和冷却泵不要求调速，工作台往返运动是靠液压传动装置进行的，采用液压无级调速，运行较平稳。换向是通过工作台上的撞块碰撞床身上的液压换向开关来实现的。

（2）控制要求

① 砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机只要求单方向旋转，因容量不大，故采用直接启动。

② 砂轮箱升降电动机要求能正反转。

③ 冷却泵电动机要求在砂轮电动机运转后才能启动。

④ 电磁吸盘需有去磁控制环节。

⑤ 应具有完善的保护环节，如电动机的短路保护、过载保护、零压保护、电磁吸盘的欠压保护等。

⑥ 有必要的信号指示和局部照明。

　电气控制电路分析

M7120型平面磨床的电气控制电路。该电路由主电路、控制电路、电磁吸盘控制电路和辅助电路四部分组成。

（1）主电路分析

主电路中有四台电动机。其中M1为液压泵电动机，由KM1主触点控制；M2为砂轮电动机，M3为冷却泵电动机，同由KM2的主触点控制；M4为砂轮箱升降电动机，由KM3、KM4的主触点分别控制。FU1对四台电动机和控制电路进行短路保护，FR1、FR2、FR3分别对M1、M2、M3进行过载保护。砂轮升降电动机因运转时间很短，所以不设置过载保护。

（2）控制电路分析

当电源电压正常时，合上电源总开关QS1，位于7区的电压继电器KV的常开触点闭合，便可进行操作。

① 液压泵电动机M1的控制　其控制电路位于6区7区，启动过程为：按下SB2→KM1得电→M1启动；停止过程为：按下SB1→KM1失电→M1停转。运动过程中若M1过载，则FR1常闭触点分断，M1停转，起到过载保护作用。

② 砂轮电动机M2的控制　其控制电路位于8区9区，启动过程为：按下SB4→KM2得电→M2启动；停止过程为：按下SB3→KM2失电→M2停转。

③ 冷却泵电动机控制　冷却泵电动机M3通过接触器KM2控制，因此M3与砂轮电动机M2是联动控制。按下SB4时M3与M2同时启动，按下SB3时M3与M2同时启动，按下SB3时M3与M2同时停止。FR2与FR3的常闭触点串联在KM2线圈回路中，M2、M3中任一台过载时，相应的热继电器动作，都将使KM2线圈失电，M2、M3同时停止。

④ 砂轮升降电动机控制　其控制电路位于10区11区，采用点动控制。砂轮上升控制过程为：按下SB5→KM3得电→M4启动正转。当砂轮上升到预定位置时，松开SB5→KM3失电→M4停转。砂轮下降控制过程为：按下SB6→KM4得电→M4启动反转。当砂轮下降到预定位置时，松开SB6→KM4失电→M4停转。

（3）电磁吸盘控制电路分析

电磁吸盘是固定加工工件的一种夹具。它是利用通电线圈产生磁场的特性吸牢铁磁性材料的工件，便于磨削加工。电磁吸盘的内部装有凸起的磁极，磁极上绕有线圈。吸盘的面板也用钢板制成，在面板和磁极之间填有绝磁材料。当吸盘内的磁极线圈通以直流电时，磁极和面板之间形成两个磁极即N极和S极，当工件放在两个磁极中间时，使磁路构成闭合回路，因此就将工件牢固地吸住。

① 电磁吸盘的组成　工作电路包括整流、控制和保护三个部分。位于原理图中的12～18区。

整流部分由整流变压器T和桥式整流器VC组成，输出110V直流电压。

② 电磁吸盘充磁的控制过程　按下SB8→KM5得电（自锁）→YH充磁。

③ 电磁吸盘的退磁控制过程　工件加工完毕需取下时，先按下SB7，切断电磁吸盘的电源，但因为吸盘和工件都有剩磁，所以必须对吸盘和工件退磁。退磁控制过程为：按SB9→KM6得电→YH退磁，此时电磁吸盘线圈通入反方向的电流，以消除剩磁。由于去磁时间太长会使工件和吸盘反向磁化，因此去磁采用点动控制，松开SB9则去磁结束。

电磁吸盘是一个较大的电感，当线圈断电瞬间，将会在线圈中产生较大的自感电动势。为防止自感电动势太高而破坏线圈的绝缘，在线圈两端接有RC组成的放电回路，用来吸收线圈断电瞬间释放的磁场能量。

当电源电压不足或整流变压器发生故障时，吸盘的吸力不足，这样在加工过程中，会使工件高速飞离而造成事故。为防止这种情况，在线路中设置了欠电压继电器KV，其线圈并联在电磁吸盘电路中，其常开触点串联在KM1、KM2线圈回路中。当电源电压不足或为零时，KV常开触点断开，使KM1、KM2断电，液压泵电动机M1和砂轮电动机停转，确保安全生产。

（4）辅助电路分析

辅助电路主要是信号指示和局部照明电路，位于图中19～25区，其中EL为局部照明灯，由变压器TC供电，工作电压为36V，由手动开关QS2控制。其余信号灯也由TC供电，工作电压为6.3V。HL为电源指示灯；HL1为M1运转指示灯；HL2为M2运转指示灯；HL3为M4运转指示灯；HL4为电磁吸盘工作指示灯。PLC控制与传统控制技术

PLC控制是在继电器控制的基础上发展而来的一种控制技术，因此PLC控制系统与电器控制系统相比，有许多相似之处，但也有许多不同，不同之处主要体现在以下几个方面。

（1）从控制方法上看，电器控制系统的控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器的触点数量有限，因此电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中的，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能。又由于其系统连线少、体积小、功耗小，而且PLC所谓的“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数量是无限的，PLC系统的灵活性和可扩展性好。

（2）从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中的所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行的，各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种工作方式称为串行工作方式。

（3）从控制速度上看，电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，时间为ms级，而且机械触点还会出现抖动问题。而PLC是通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，程序指令执行时间在μs级，且不会出现触点抖动问题。

（4）从定时和计数控制上看，电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路作为定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有计数功能，而电器控制系统一般不具备计数功能。

（5）从可靠性和可维护性上看，由于电器控制系统使用了大量的机械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系统的连线多，所以其可靠性和可维护性较差。而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高。PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。

尽管PLC控制有许多的优点，但值得我们注意的是，PLC和继电器逻辑控制在欧洲从20世纪70年代到现在从来没有抵触过。而且PLC和继电器在控制系统中是相辅相成的，直到现在，继电器从来没有停止进一步的发展，包括SIEMENS在内也从来没有承诺普通PLC是安全的，例如，设备的安全控制（停电、重起、人身防护）都是由专门安全继电器来保证的，因此至今欧洲还有许多专门生产商在生产、研发继电器。