磨削液自动循环控制系统

黄宗响，李春广，靳继勇

(中原工学院 机电学院，郑州 450007)

磨削加工中磨削液(乳化液)的供给方式影响磨削加工质量和现场的生产管理[1]。目前，国内大多数企业仍采用单台磨床自带磨削液箱，并自成冷却润滑系统，通常磨削液的更换要靠工艺纪律监督来实现，或者工件加工质量达不到工艺要求时才进行。因此，磨削液超期使用的问题普遍存在，而且逐台更换磨削液费工费时，不但影响生产效率和生产环境，更重要的是影响产品的加工质量。磨削加工低噪声轴承等高品质产品时，磨削液的供给方式尤为重要，传统的磨削液供给方式已不能适应企业现代化管理的需要[2]。

1 系统构成及主要功能

该自动循环控制系统构成如图1所示，主要由PLC(可编程逻辑控制器)、水泵、过滤机、加药机、上水机、搅拌器、控制阀门及上、下水系统等构成。通过PLC的输入/输出及内部继电器和计时功能[3]，控制各个动作，从而实现磨削液自动循环、自动过滤、自动补充及定期自动更换等功能。该系统实现了磨削液供给的网络化，可以把所有需要同样磨削液的磨床纳入网络，由中心泵房控制。因此，该系统特别适合产品较稳定，批量较大的磨削加工工序使用。

图1 自动循环控制系统网络框图

通过人机对话界面输入开始指令，PLC开始工作，启动水泵供液，通过上水管道到各个机床，磨削液连同磨屑、金属废末等通过下水管道流到过滤机，经过过滤的磨削液重新回到磨削液池，杂质等排出泵房外。其主要功能为：

(1)自动供液。

(2)由压力传感器监视系统压力，当系统压力不超过设定压力时(根据使用情况可设定两三个压力传感器的控制压力值)系统正常工作。当设备启动数量较少时，系统压力升高，此时，压力传感器动作，系统压力指令动作，使PLC控制泄流阀打开并泄流，从而维持供液系统压力的稳定。

(3)当磨削液蒸发和损耗到一定量时，液面低于规定高度，此时液面控制指令动作，按事先设定的配方制备并自动补充液体到规定液面高度。

(4)PLC的时间继电器计时，当磨削液达到使用期限时，系统自动报警并实现自动更换，更换过程中自动供液程序停止工作。

2 控制程序

2.1 主控制程序

系统主控制程序如图2所示。当开始指令成立时，PLC工作，子程序1开始运行；子程序4开始计时等待执行；压力传感器开始工作，当系统压力超过规定值时，泄流阀打开泄流；当液面低于规定液面时，中浮子开关(液面控制指令)动作，子程序2，3同时运行，实现磨削液的补充；当计时条件成立时，子程序4开始运行，同时关闭子程序1 完成自动更换磨削液程序。

图2 主控制程序

2.2 自动供液控制程序(子程序1)

自动供液控制程序如图3所示。输入开始指令，子程序1运行，为各个机床提供磨削液；同时，过滤机开始工作，一般采用无纺布和磁性分离器进行自动过滤，实现液、渣的自动分离；为了防止下水管道阻塞，在每条下水管道的始端布设有专门的冲刷管道，当计时条件成立时，专用冲刷水泵B启动，进行强力冲刷，到规定时间自动关闭；考虑到磨削液的日常维护，为尽量延长其使用寿命，通过搅拌器定期定时进行搅拌增氧。

图3 自动供液控制程序

2.3 自动加药、上水控制程序(子程序2，3)

自动加药、上水控制程序分别如图4、图5所示。当磨削液液面低于规定值时，中浮子开关接通，使子程序2，3同时运行。加药机上舱门打开，开始进药，当达到规定质量后，第1个压力开关接通使上舱门关闭；接着下舱门打开，并由时间继电器控制，定时关闭；同时，搅拌器开始工作将其搅拌均匀，并定时关闭。子程序3开始运行时，上水阀门打开上水，液面达到规定值时上浮子开关接通，上水阀门关闭，完成上水过程。

图4 自动加药控制程序

图5 自动上水控制程序

2.4 自动更换磨削液控制程序(子程序4)

自动更换磨削液控制程序如图6所示，由PLC内部时间继电器控制，当到达磨削液更换周期时，系统报警，提醒准备更换磨削液。子程序4开始运行时，排水阀门打开排水，同时中浮子开关功能丧失。当下浮子开关接通时(说明水已排完)，排水阀门关闭，回水口关闭，上水阀门打开(即子程序3运行)并恢复中浮子开关的功能；子程序2同时运行，由于更换磨削液时加药的质量(事先设定)与平时补充时加药的质量不同，因此，由下浮子开关控制加药机第2个压力开关工作，以控制加药量。

图6 自动换水控制程序

3 硬件系统原理

3.1 控制系统电气原理

磨削液自动循环控制系统的电气原理如图7所示，分别实现了电控柜内照明、称重传感器的直流供电、西门子S7-224XP可编程序控制器的供电，分别通过接触器控制供液泵、过滤机、冲刷水泵、搅拌器的运行。

图7 电气原理图

3.2 PLC的接线原理

根据系统特点，PLC选用西门子S7-224XP，其接线图如图8所示。I0.0与I0.1分别接启动、停止按钮，I0.2～I0.5接供液泵、过滤机、冲刷水泵、搅拌器的热继电器常开开关，I0.6接系统压力继电器，I0.7～I1.1接液面的上液位开关、中液位开关、下液位开关；Q0.0～Q0.3接供液泵、过滤机、冲刷水泵、搅拌器的接触器线圈，Q0.4接泄流电磁阀，Q0.5～Q0.6接磨削液配药机的上舱门电磁阀与下舱门电磁阀，Q0.7与Q1.0接配料液的进水电磁阀、排水电磁阀，Q1.1接磨削液更换周期到时的声光报警装置；S7-224XP自带的模拟量输入通道与称重传感器的变送器信号端连接。

图8 PLC的接线原理图

4 结束语

磨削液自动循环系统实现了供液、维护、补充、更换的自动控制，便于磨削液的质量监控，杜绝了超期使用现象。为加工高品质机械产品，推行精益生产方式，促进生产现场的现代化管理打下了良好的基础，同时也为网络化制造系统的建立创造了条件。