磨削液自動循環控制系統

黃宗響，李春廣，靳繼勇

(中原工學院 機電學院，鄭州 450007)

磨削加工中磨削液(乳化液)的供給方式影響磨削加工質量和現場的生產管理[1]。目前，國內大多數企業仍采用單臺磨床自帶磨削液箱，并自成冷卻潤滑系統，通常磨削液的更換要靠工藝紀律監督來實現，或者工件加工質量達不到工藝要求時才進行。因此，磨削液超期使用的問題普遍存在，而且逐臺更換磨削液費工費時，不但影響生產效率和生產環境，更重要的是影響產品的加工質量。磨削加工低噪聲軸承等高品質產品時，磨削液的供給方式尤為重要，傳統的磨削液供給方式已不能適應企業現代化管理的需要[2]。

1 系統構成及主要功能

該自動循環控制系統構成如圖1所示，主要由PLC(可編程邏輯控制器)、水泵、過濾機、加藥機、上水機、攪拌器、控制閥門及上、下水系統等構成。通過PLC的輸入/輸出及內部繼電器和計時功能[3]，控制各個動作，從而實現磨削液自動循環、自動過濾、自動補充及定期自動更換等功能。該系統實現了磨削液供給的網絡化，可以把所有需要同樣磨削液的磨床納入網絡，由中心泵房控制。因此，該系統特別適合產品較穩定，批量較大的磨削加工工序使用。

圖1 自動循環控制系統網絡框圖

通過人機對話界面輸入開始指令，PLC開始工作，啟動水泵供液，通過上水管道到各個機床，磨削液連同磨屑、金屬廢末等通過下水管道流到過濾機，經過過濾的磨削液重新回到磨削液池，雜質等排出泵房外。其主要功能為：

(1)自動供液。

(2)由壓力傳感器監視系統壓力，當系統壓力不超過設定壓力時(根據使用情況可設定兩三個壓力傳感器的控制壓力值)系統正常工作。當設備啟動數量較少時，系統壓力升高，此時，壓力傳感器動作，系統壓力指令動作，使PLC控制泄流閥打開并泄流，從而維持供液系統壓力的穩定。

(3)當磨削液蒸發和損耗到一定量時，液面低于規定高度，此時液面控制指令動作，按事先設定的配方制備并自動補充液體到規定液面高度。

(4)PLC的時間繼電器計時，當磨削液達到使用期限時，系統自動報警并實現自動更換，更換過程中自動供液程序停止工作。

2 控制程序

2.1 主控制程序

系統主控制程序如圖2所示。當開始指令成立時，PLC工作，子程序1開始運行；子程序4開始計時等待執行；壓力傳感器開始工作，當系統壓力超過規定值時，泄流閥打開泄流；當液面低于規定液面時，中浮子開關(液面控制指令)動作，子程序2，3同時運行，實現磨削液的補充；當計時條件成立時，子程序4開始運行，同時關閉子程序1 完成自動更換磨削液程序。

圖2 主控制程序

2.2 自動供液控制程序(子程序1)

自動供液控制程序如圖3所示。輸入開始指令，子程序1運行，為各個機床提供磨削液；同時，過濾機開始工作，一般采用無紡布和磁性分離器進行自動過濾，實現液、渣的自動分離；為了防止下水管道阻塞，在每條下水管道的始端布設有專門的沖刷管道，當計時條件成立時，專用沖刷水泵B啟動，進行強力沖刷，到規定時間自動關閉；考慮到磨削液的日常維護，為盡量延長其使用壽命，通過攪拌器定期定時進行攪拌增氧。

圖3 自動供液控制程序

2.3 自動加藥、上水控制程序(子程序2，3)

自動加藥、上水控制程序分別如圖4、圖5所示。當磨削液液面低于規定值時，中浮子開關接通，使子程序2，3同時運行。加藥機上艙門打開，開始進藥，當達到規定質量后，第1個壓力開關接通使上艙門關閉；接著下艙門打開，并由時間繼電器控制，定時關閉；同時，攪拌器開始工作將其攪拌均勻，并定時關閉。子程序3開始運行時，上水閥門打開上水，液面達到規定值時上浮子開關接通，上水閥門關閉，完成上水過程。

圖4 自動加藥控制程序

圖5 自動上水控制程序

2.4 自動更換磨削液控制程序(子程序4)

自動更換磨削液控制程序如圖6所示，由PLC內部時間繼電器控制，當到達磨削液更換周期時，系統報警，提醒準備更換磨削液。子程序4開始運行時，排水閥門打開排水，同時中浮子開關功能喪失。當下浮子開關接通時(說明水已排完)，排水閥門關閉，回水口關閉，上水閥門打開(即子程序3運行)并恢復中浮子開關的功能；子程序2同時運行，由于更換磨削液時加藥的質量(事先設定)與平時補充時加藥的質量不同，因此，由下浮子開關控制加藥機第2個壓力開關工作，以控制加藥量。

圖6 自動換水控制程序

3 硬件系統原理

3.1 控制系統電氣原理

磨削液自動循環控制系統的電氣原理如圖7所示，分別實現了電控柜內照明、稱重傳感器的直流供電、西門子S7-224XP可編程序控制器的供電，分別通過接觸器控制供液泵、過濾機、沖刷水泵、攪拌器的運行。

圖7 電氣原理圖

3.2 PLC的接線原理

根據系統特點，PLC選用西門子S7-224XP，其接線圖如圖8所示。I0.0與I0.1分別接啟動、停止按鈕，I0.2～I0.5接供液泵、過濾機、沖刷水泵、攪拌器的熱繼電器常開開關，I0.6接系統壓力繼電器，I0.7～I1.1接液面的上液位開關、中液位開關、下液位開關；Q0.0～Q0.3接供液泵、過濾機、沖刷水泵、攪拌器的接觸器線圈，Q0.4接泄流電磁閥，Q0.5～Q0.6接磨削液配藥機的上艙門電磁閥與下艙門電磁閥，Q0.7與Q1.0接配料液的進水電磁閥、排水電磁閥，Q1.1接磨削液更換周期到時的聲光報警裝置；S7-224XP自帶的模擬量輸入通道與稱重傳感器的變送器信號端連接。

圖8 PLC的接線原理圖

4 結束語

磨削液自動循環系統實現了供液、維護、補充、更換的自動控制，便于磨削液的質量監控，杜絕了超期使用現象。為加工高品質機械產品，推行精益生產方式，促進生產現場的現代化管理打下了良好的基礎，同時也為網絡化制造系統的建立創造了條件。