大理石抛光机的电气控制系统设计

大理石抛光机的电气控制系统设计

由于天然大理石具有不规则性，有缺边，掉角，所以在很长一段时间内，大理石的表面抛光都采用人手进行抛光，成本高，效率低。为了更好的解决人力成本与效率的问题，本文展开对大理石大板抛光机的自动控制系统进行全面分析，以实现大理石板材的全自动抛光。

在天然石材墙地砖的加工史上，由于石材板面的不规则性，对加工设备的要求极高，导致很长一段时间内，还处在落后的人手进行打磨抛光。人工抛光的劳动强度极大，而且不是流水线作业，生产效率极低，石板材板面大，容易碎裂，对人生安全构成了一定威胁，固自动化的抛光生产线需求极大。

虽然我国石材设备制造业已初具规模，但是加工水平依然处于比较初级的阶段。多数设备功能单一，而且依赖

造价较高、对环境要求苛刻以及维修维护困难的进口设备。随着电气技术的快速发展，特别是高性能PLC,矢

量控制变频器的功能变的更加强大，为更好的适应石材加产业发展，提高石材抛光机的抛光效率，本设计从多方面为石材抛光机配备先进的自动化控制系统。

本机的电气系统主要用于控制皮带传动机构，横梁摆动机构，磨抛电机，磨抛电机升降机构，以及各机构监测

和保护，以实现抛光机的全自动控制。电气系统主要采用西门子300系列PLC,安川A1000系列变频器，辅以

电子尺、光电传感器、编码器、压力检测开关等低压电气构成。

安川 A1000 系列变频器

安川 A1000 系列变频器属于高性能矢量变频器，其具有出色转矩特性，能够实现高起动转矩，只有0.5HZ 的频率输出的情况下都有 200%力矩输出。而且采用过励磁制动，有效缩短了减速时间，使机械伤害降到最低。

西门子 PLC

本机采用的西门子 314C-2DP系列PLC运行速度快，而且采用profibus-dp通信协议，具有良好的抗干扰能力与

通用性。314C系列PLC本身带有4个高速计数器，4个模拟量输入，2个模拟量输岀，还有多个数字量输入输出点，具有良好的经济适用性。

进板扫描机构

采用64个光电开关对板材的横向规格进行扫描，再辅以编码器记录板材的纵向规格。两者均进入PLC,可以把在PLC内部把整个板材外形转化成矩阵的形式，记录下矩阵的那个点缺板掉角，就可以很简单的进行数据运算。

同时每个抛光磨头的位置也记录在大矩阵当中，当抛光磨头的矩阵与板材矩阵重叠的时候，就可以判断该板材已经到达该磨头下方，磨头可以降下来磨板。这就能实现板材缺损检测功能，使磨头能够自动避让。

横梁摆动机构

大理石抛光机摆动横梁上挂有 16个磨抛电机，负重极大，而且来回摆动，摆动幅度也只有 2.1 米。要使板材抛光后光洁亮丽，必须高速打磨，固摆动速度与磨头速都要很快。对横梁摆动机构的控制，是一个严酷的要求。

大本机采用安川 A1000系列变频器，变频器的选取必须满足PCN> KIKPM n cos①

K1:容量过载系数，通常取 1.1〜1.2 倍,

K:电流波形的修正系数，（PWM ）方式取1.05〜1.1

n电动机的效率，通常取约0.85 cos①：电动机的功率因数，通常约 0.75

PM:负载所需求的电动机轴的输岀功率（KW）

由于是横梁是短距离来回摆动，固会岀现频繁的高速换向，需要选用2个4045B，连接的电阻器型号为

20KW,13.6 欧姆，以释放换向时的巨大电流。由于惯性极大，而且刚启动时候要获得较大的起动转距，调试过程中都要实施电机参数自学习，达到最优化的运行模式。

PLC 的高速计数器模块，可用于记录横梁摆动的位置，通过 PLC 控制 PLC 也能通过编码器正确判断磨头是不是在板材上方。磨头在板材上

皮带传动机机构

皮带传动机构主要用于输送板材，采用变频控制，可以有效适应不同板材的加工工艺要求。传动辊筒上安装有 编码器，用于记录板材前行的位置，只有当板材到达该磨头，磨头才能下降。没有板材的时候，磨头自动升起 皮带传动变频器只采用简单的 V/F 控制，因为皮带是一直往前走，而且对速度等要求不高。

磨头升降机构与磨头电机

整机上共有16个抛光磨头电机，电机功率为 11KW ，同时启动的话电流冲击极大。固本系统采用按顺序启动,

为防止磨抛效果不好，需要在抛光磨头与横梁都完全启动的情况下才能够使传动皮带转动，板材行走，以使板 材行走过程中一定会磨到。

磨头升降采用气缸电磁阀控制，直接通过

PLC 输岀点驱动升降。除了保障输岀状态稳定状态外，气缸控制比液

压控制，更能避免刚性接触使板材碎裂。 各个磨头上都配有电子尺，采用模拟量输入到 PLC 通过线性转换，磨头升降高度 20mm 对应27648模拟量

磨头配有电子尺就能精确的检测到磨料磨损情况，当磨料用完的时候，报警停机，磨头自动升起，这样就磨头 就不会打烂板材，人也不用每时每刻观察磨料损耗程度。

保护机构

整机设有多个保护机构，以防止机器故障对人或机器带来不必要的伤害。整机上装有西门子

MP277触摸屏，用

于监控报警与生产运行状况。分别设有如下报警 a. 磨料缺损保护

横梁上安装有编码器进行闭环控制，通过

变频器在什么速度，什么位置换向。另外

方的时候，磨头才能下来磨板。

b.低气压保护

c.缺水保护

d.横梁前后限位保护

e.翻门保护

.编码器损坏保护

目前整机已经投入使用，而且使用效果很好，极大的提高了生产效率。当前高效、高质以及自动化程度高的机械越来越受到人们的青睐，伴随着市场的不断壮大，石材加工设备正朝着加工能力更强，性价比更高，更加智能化，人性化的方向发展。