当KA吸合后，按下启动按钮SB3，接触器KM1通电吸合并自锁，液压油泵电机M1启动运转，HL2
灯亮。若按下停止按钮SB2，接触器KM1线圈断电释放，电动机MI断电停转。
（2）砂轮电动机M2及冷却泵电动机M3的控制 按下起动按钮SB5，接触器KM2线圈获电动作，砂轮电动机M2启动运转。由于冷却泵电动机M3通过接插器X1和M2联动控制，所以M2和M3同时启动运转，当不需要冷却时，可将插头拔出，按下停止按钮SB4时，接触器KM2线圈断电释放，M2与M3
同时断电停转。
两台电动机的热继电器FR2和FR3的常闭触头都串联在KM2控制线路中，只要有一台电动机过载，就使KM2线圈失电。因冷却液循环使用，经常混有污垢杂质，很容易引起电动机M3过载，故用热继电器
FR3进行过载保护。
（3）砂轮升降电动机M4的控制，砂轮升降电动机只有在调整工件和砂轮之间位置时使用，所以用点动控制，当按下点动按钮SB6，接触器KM3线圈获电吸合，电动机M4启动正传，砂轮上升。达到所需
位置时，松开SB6，KM3线圈断电释放，电动机M4停转，砂轮停止上升。
按下点动按钮SB7，接触器KM4线圈获电吸合，电动机M4启动反传，砂轮下降。达到所需位置时，
松开SB7，KM4线圈断电释放，电动机M4停转，砂轮停止下降。
为防止电动机M4的正反转线路同时接通，故在对方线路中串入接触器KM4和KM3的常闭触头进
行联锁控制。
3） 电磁吸盘电路分析
电磁吸盘是固定加工工件的一种夹具。利用通电导体在铁心中产生的磁场吸牢铁磁材料的工件，以便加工。他与机械夹具比较，具有加紧迅速，不损伤工件，一次能吸牢若干个小工件，以及工件发热能自
由伸缩等优点，因而电磁吸盘在平面磨床上用的十分广泛。电磁吸盘结构如图4-3所示 电磁吸盘的外壳是钢制箱体，中部的芯体上绕有线圈，吸盘的盖板用钢板制成，钢制盖板用非磁性材料如铅锡合金隔离成若干小块。当线圈通上直流电后，吸盘的芯体被刺化，产生磁场，磁通便以芯体和
工件作回路，工件被牢牢吸住。
电磁吸盘的控制电路包括整流装置、控制装置和保护装置三个部分。整流装置由变压器TC和桥式整
流器VD组成，供给110伏直流电源。
控制装置由按钮SB8、SB9、SB10和接触器KM5、KM6组成。充磁过程如下：按下充磁按钮SB9，接触器KM5线圈获电吸合，KM5主触头闭合，电磁吸盘YH获电，工作台充磁吸住工件。同时其自锁触
头闭合，联锁触头断开。
磨削加工完毕，在取下加工好的工件时，先按SB8，切断电磁吸盘YH的直流电源，由于吸盘和工
件都有剩磁，所以需要对吸盘和工件进行去磁。
去磁过程如下：先按点动按钮SB10，接触器KM6线圈获电吸合，KM6的两副主触头闭合，电磁吸盘通入反向直流电，使工作台和工件去磁。去磁时，为防止因时间过长使工作台反向磁化，再次吸住工件，
因而接触器KM6采用点动控制。
保护装置有放电电阻R和电容C以及零压继电器KA组成，电阻R和电容C的作用是：电磁吸盘是一个大电感，在充磁吸工件时，存储有大量磁场能量。当它脱离电源的一瞬间，吸盘YH的的两端产生较大的自感电动势，会使线圈和其他电器损坏，故用电阻和电容组成放电回路。利用电容C两端的电压不能突变的特点，使电磁吸盘线圈两端的电压变化趋于缓慢，利用电阻R消耗电磁能量。如果参数选配得当，此时R-L-C电路可以组成一个衰减震荡电路，对去磁将是非常有用的。零压继电器KA的作用是在加工过程中，若电源电压不足，则电磁吸盘将吸不牢工件，会导致工件被砂轮打出，造成严重事故。因此在电路中零压继电器KA将其线圈并联在直流电源上，其常开触头串联在液压泵电动机和砂轮电机的 控制电路中，若电磁吸盘将吸不牢工件，KA就会释放，使液压泵电动机和砂轮电机停转，保证了安全 。但目前生产中所用磨床的电磁吸盘电路采用的是单重保护，即只用一个欠流继电器JL作欠流保护，我们在实践中发现两个问题：一是当出现欠流故障时，而欠流继电器JL的常开接点JL因故又不能松开时，将失去保护作用，容易出现事故；二是当吸盘线圈出现断线（或接触不良）故障时，没有报警功能，一方面不能引起操
作者注意，另一方面维修时一时判断不准。
右图改进前的控制电路
为了克服上述存在的问题，在原电磁吸盘电路的基础上进行改进，改进后的吸盘电路，如图2所示，
改进后的电路具有多重保护和报警功能。下图为改进后的电路
图中的电路N部分是新增的控制电路。它使吸盘电路增加了二重保护及声光报警功能。继电器KA1和电阻R1、RW1支路构成吸盘失（欠）压保护电路，RW1的串入是为了确保在KA1闭合的电压范围内，吸盘吸力在允许范围。若AB两端电压正常，KA1的常开接点闭合，为电机的启动作好准备；若AB两端无电压（或电压降低，如全波整流因故变成半波整流）时，KA1的常开接点断开，电机控制支路断电，电机停机，达到了失（欠）压保护作用。N的其余部分是吸盘线圈断线或接触不良时的保护及报警电路。若工作正常，N中的CD两端电压UCD＜0.9V，光电耦合器截止，三极管T也截止（由于光耦器输出电流较小，故用三极管T来放大电流作为驱动元件），继电器KA2线圈不通电，其常闭接点KA21闭合，为电机的启动做好准备，其常开接点KA22断开，电铃DL不响，报警指示灯XD不亮；若吸盘线圈断开（或接触不良），N中的CD两端电压UCD＞09V，光耦器导通，三极管饱和导通，KA2线圈获电，其常闭接点KA21断开，电机控制支路断电而使电机停机，达到了保护作用；同时常开接点KA22闭合，电铃DL响，
信号灯XD亮。起到声光报警的功能。欠流继电器JL的保护作用与原电路一样
4）照明和指示灯电路分析
图中EL为照明灯，其工作电压为24伏，由变压器TC供给，SA为照明负荷隔离开关。 HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6为指示灯，其工作电压为6伏，也由变压器TC供给，6个指示
灯的作用是：
HL1灯亮，表示电源正常，不亮，表示电源有故障。
HL2灯亮，表示油泵电机M1处于运转状态，工作台正在进行往复运动；不亮，表示M1停转。
HL3灯亮，表示砂轮电动机M2和冷却泵电动机M3处于运转状态；不亮，表示M2和M3停转。
HL4灯亮，表示砂轮升降电动机M4处于工作状态，不亮，表示M4停转。 HL5灯亮，表示电磁吸盘YH处于充磁状态，不亮，表示电磁吸盘未工作。 HL6灯亮，表示电磁吸盘YH处于退磁状态，不亮，表示电磁吸盘未工作。
4．5分析控制对象，进行系统的硬件设计
任何一种继电器系统都有三个部分组成，即输入部分，逻辑部分和输出部分。系统输入部分由所有行程开关、仪表触点、方式选择开关、控制按钮等组成。逻辑部分是指由各种继电器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路，输出部分包括电磁阀线圈，指示灯和接通各种负载的接触器线圈。在控制系统中使用PLC 就是代替继电器控制系统中的逻辑线路部分。原平面磨床的电气系统，所有转换开关SA1,断路器开关QS1，仪表触点KA1,控制按钮(SB1-SB10)等为系统的输入信号；而电磁阀线圈YV1,接触器线圈（KM1-KM6），指示灯（HL1-HL6）等为系统的输出信号。为了节省输出点数，各状态指示灯并联在相应线圈两端；为了保护PLC输出继电器，在电磁阀两端并联一只二极管，防止在电感性负载断开时产生很高的感应电动势或浪涌电流对PLC输出点及内部电源的冲击，二极管的额定电流通常选为1A，额定电压大
于电源电压的3倍。 4．6系统的软件设计
程序结构
机床要求磨头的垂直进给、工作台的纵向进给、工作台的横向进给三种运动均能采用手动和自动两种控制方式。由万能转换开关SA1选择。用PLC改造后,此部分的接线要重新安排，可选用转换开关的两
组触点SA1－1和SA1－2(对应PLC输入端子X15和X16)作为手动和自动控制旋钮。 1）确定I/O点数。找出PLC控制系统的输入、输出信号，共有16个输入信号，8个输出信号。 2）绘制I/O端子接线图 根据I/O分配结果，绘制I/O端子接线图。在端子接线图中热继电器和保护信号仍采用常闭触头作输入，主令电器的常闭触头可改用常开触头作输入，使编程简单。编程控制器和电
磁阀线圈用直流24V电源供给。
输入端子号
X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
输出端 子号
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
输入信号 急停按钮SB1
电动机M1停止按钮SB2 电动机M1启动按钮SB3 电动机M2停止按钮SB4 电动机M2启动按钮SB5 砂轮电机M4上升按钮SB6 砂轮电机M4下降按钮SB7 电磁吸盘充退磁总停止按钮SB8
输出信号 接触器KM1 接触器KM2 接触器KM3 接触器KM4 接触器KM5 接触器KM6 电磁阀YV 继电器KA
电磁吸盘充磁按钮SB9 电磁吸盘退磁按钮SB10 电动机M1过载保护FR1 电动机M2过载保护FR2 电动机M3过载保护FR3 行程开关SQ1
X8 X9 X10 X11 X12 X13
图4-4 I/O端子分配图
3）编制梯形图 根据继电-接触式控制系统工作原理，结合PLC编程特点，PLC控制程序如下：编
制梯形图，写出语句指令表。部分梯形图如图所示：
五 性能测试与分析 5．1 测试的环境与条件 5．1．1磨床改造后的调试
在调试前我们需要对线路进行检查，按照接线图检查电源线和接地线是否可靠，主线路和控制线路连接是否正确，绝缘是否良好，各开关是否处于“0”位，插头和各插接件是否全部插紧；检查工作台等部件的位置是否合适，防止通电时发生碰撞。在完成通电前的准备工作后，便可接上设备的工作电源，开始通
电调试（试车）了。 1） 确认输入电源。
合上为机床供电的电源开关，用万用表测量机床总电源开关进线端的电压，看一看电压是否正常，有无断相或三相电压特别不平衡的现象。如果一切正常，便可合上机床的总电源开关，并用万用表测量电
源能供到的各支路终端的电压是否正常。有无断相。
2）调试PLC
由于用PLC改造原机床电气系统是以不改变原控制功能为前提，此时可对原线路进行分块处理，对于平面磨床，可分成输出处理程序，输入处理程序和顺序控制逻辑程序，这种处理对于程序调试和设备维修都有很大的方便，根据手动和自动两种工作方式分别进行模拟运行。使用I／O表在输出表中“强制”调试,即检查输出表中输出端口为“1”状态时,外部设备是否运行；为“0”状态时,设备是否真的停止.也可以交叉做“1”与“0”的“强制”，观察输出端点指示灯在一个工作循环里的状态变化，并与工艺过程对照。进行模拟调试完成后,要对现场做一次完整的检查.其主要目的是去掉多余的中间检查用的临时配\\临时布置的信号,将现场处
于真正的使用状态.
六 结束语
用可编程控制器改造旧机床电气系统，在现有企业里是非常现实的技术改造方案，具有投资省、见效快的特点。通过使用PLC改造该机床电气系统后，去掉了原机床的中间继电器，时间继电器等等，使线路简化,维修方便。同时，由于PLC的高可靠性，输入输出部分还有信号指示，不仅使电气故障次数大大
减少，而且还给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。
致谢
在这篇论文完成之际，我衷心的感谢我的指导老师张化龙老师。感谢老师在百忙之抽出时间来为我指导讲解，悉心指教，在我的系统设计，程序编程，论文撰写的过程中给我提出了许多宝贵的意见和建议，使我顺利的完成了所有的工作。并且得到其他几位老师和同学的关心和帮助在此一并谨致谢忱。在即将离开学校之际，再次衷心感谢我系所有老师对我的帮助，谢谢你们为我的大学生活划上一个完满的句号！
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M7120型平面磨床电气元件明细表如图所示：