摘要：針對MQ6025A 磨（mó）床工作台（tái）在自動控製（zhì）方麵隻能進行液壓升降，或是手動操作，麵對打磨大量零件時效率過低且打磨精（jīng）度差。為了解決不（bú）足，達到節能降耗，提高加工效率（lǜ）和精度，對MQ6025A 萬能（néng）工具磨床的智能控製迫在眉睫。

   
     近年來，MQ6025A 萬能工具磨床由於功（gōng）能強大被廣泛用於打磨各種工具，但是（shì）在自（zì）動控製方麵隻能進行液壓控製，或是手動操作，導致打磨精度差。在（zài）自動（dòng）化高速發展的今天，萬（wàn）能工具磨床的非自動化缺點在麵對打磨大量零件（jiàn）時效（xiào）率過低、精度難以提（tí）高。為了（le）解決不足，達到（dào）節能降耗，提（tí）高加（jiā）工效率和精度（dù），對MQ6025A 萬能工具磨床的自動控製迫在
眉睫。在分析了磨床工作的原理後，根據打磨工（gōng）藝（yì），本文提出對萬能工具磨床橫移係（xì）統自動控製采用（yòng）PLC 手段進行改造，在精度提高方麵（miàn）采（cǎi）用智能（néng）控製手段進行改造。

     1 、改（gǎi）造方法分析選擇

     經（jīng）典的控製理論分析十分依賴精確地數學模型，而磨床的數（shù）學模型要根據不同工藝分別（bié）建立，十分複雜和不精確，所以並（bìng）不適用磨床改（gǎi）造。傳統控製係統采用繼電接觸器控製係統，不僅觸點多而且接線複雜，經（jīng）常出（chū）現故障，可靠性較差，不利於維修。隨著（zhe）PLC 技術的（de）完（wán）善，“軟繼電器”逐步替代了傳統（tǒng）的繼電器，因此（cǐ）本文采用三菱的FX2N 係列的PLC 可編程（chéng）控製器對萬能工具磨床的（de）橫移係統進行自動控製的設（shè）計改造，提高效率，降低能耗。在智能控製手（shǒu）段中，神經網絡控製雖然具有自學習（xí）、自適（shì）應（yīng）的特點，但依賴被控對象數學模型，其他智能控製結合手段又過於複雜，模糊控製具（jù）有不依賴被控對象數學模型，隻需要根據工藝控製（zhì）過程寫出規則，通過語言來控製。本文（wén）為了避免模糊子區間的劃分，選擇直接模糊（hú）控製進一步控製誤差，提高（gāo）精度。

      2 、PLC 技術及仿真

      可編程序邏輯控製器（PLC）是一種通用工業自動控（kòng）製裝（zhuāng）置，具有通用性強、靈活性好、接線簡（jiǎn）單、可靠（kào）性高及功能強大等特點 。其（qí）使用的梯形圖語言以圖形符號來表示控製關係；指令語句表編程語言使用與匯編（biān）語言類似的助記符語言並與梯形圖有嚴格的（de）對應（yīng）關係（xì）；順序功能圖編程語言可以將一個完整的控製過程分為若幹階（jiē）段，按照（zhào）不同時間各階段不同的動作，滿足轉換條件就實現（xiàn）階段轉移。本文將基於上述（shù）編（biān）程方法對MQ6025A 萬能工具磨床的橫移係統進行（háng）PLC 自動（dòng）控製改造。

      2.1 磨床改造設計思路

      根據磨床打磨工藝，PLC 控製磨床的橫向（xiàng）自動控製，主（zhǔ）要是對被打磨對象的（de）自動（dòng）控製（zhì），在（zài）原有的萬能工具磨床進行創造性的設計，在保（bǎo）留原有生產工藝過程基礎上（shàng），在打滑道上增（zēng）加限位開關（guān），通過PLC程序控製，具有較高的穩定性（xìng）和可靠性，較強的實時處（chù）理（lǐ）能力，使用簡單維護方便。程序的編成充分考慮操作指令和現場信號，整個操作變得比較簡單，被控對象左右橫向移動達到自動控製，在原有磨床的基礎上達到（dào）萬能工具磨（mó）床的自動控製。

      2.2 磨床控製的過程

     梯形圖裏麵使用的不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元即編程元件，用（yòng）觸電的開閉和線圈的狀態來（lái）表示控製過程[2]。磨床的左右移動是由手動二位四通換向閥操作的，PLC 的軟件設計是將磨床的打磨（mó）零件（jiàn）的工藝轉換為編程符號，根據原繼電接觸器控製圖和PLC 外部接線圖編寫出程序梯形圖，將實際（jì）的操作過程轉變為程序（xù）語言。具體（tǐ）打磨橫向移動過程如下：

     （1）旋轉控製磨床左右移動的搖把，當搖把順時針旋轉時被打磨零件右移；
     （2）旋轉控製（zhì）磨床左右（yòu）移動的搖把，當搖把逆時針旋轉時被打磨零件左移；
     （3）打磨不同零件需要橫（héng）向移動時，用（yòng）搖把來控製時間。

      2.3 磨床控製的（de）順序功能圖（tú）及梯形圖設計

      根據控製規則以及編程規則 ，磨床控製的順序功（gōng）能圖如圖1 所示（shì），磨床控製的梯形圖如圖2 所示。

                  圖1 磨床控（kòng）製順序功能圖

                          圖2 磨床控製梯形圖

          3 、模糊控製及（jí）仿真

     模糊控製是對以（yǐ）往專家工作的總（zǒng）結，利用大量的先驗知識，建立模糊的、推理（lǐ）的邏輯的（de）知（zhī）識庫和控製（zhì）規則 。

      3.1 模糊調節器（qì）設計

     輸入為橫移位置偏移量，輸出PLC 控製的調節量，用於調節（jiē）磨床的橫移（yí）。通過模糊措施，檢測橫移位置，當偏移量超過允許偏差時，控製器對其進行（háng）校正，提高精度，並且避免係統建模的困難。磨（mó）床橫移模糊控製框圖如圖（tú）3 所示。

    
                                       圖3 磨床橫移模糊控製

      圖（tú）3 中L 是工件位置距離（lí），E 是（shì）模糊（hú）化後的位置偏移量，Ee 是位（wèi）置偏移量的變化量，U 是調節量（liàng）。模糊子集如果選（xuǎn）的過多，控製精度較好，但是計算量（liàng）大實時性較差，模糊子集選的少，控製精度就得（dé）不到保證[5]，因此本方案中模糊子集（jí）選擇7、5、7 個（gè），既保證了控製精度問題，又使計算量不會過多，實時性得到（dào）保證。模糊變量的模糊化子集如下：
 
     偏移量：{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}；
     偏移變化量：{NM，NS，0，PS，PM}；
     調節量：{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。

  
      3.2 模糊規則確定

     根據專家經驗得知電弧弧長和電弧電流是成反比的關係，總結專家經（jīng）驗得出模糊規則如下：
 
     IF EisNM AND EcisNM THEN UisPM
     IF EisNS AND EcisNS THEN UisPS
     IF EisZ AND EcisZ THEN UisZ
     ……
     IF EisPS AND EcisPM THEN UisZ
     IF EisPB AND EcisPS THEN UisNB

   
     根據專家經驗編寫出一共35 條規則（zé），按照以上規則進行控製，合理調整參數，可以磨床橫移自（zì）動控製係統達到進一步精確控製。

     3.3 仿真驗證

   
     根據編寫出的解耦規則在Simulink 中（zhōng）進行仿真，仿真（zhēn）框圖如圖4 所（suǒ）示，仿真結果如圖5 所示。

                                      圖4 Simulink 控製仿真框圖

                                      圖5 仿真波形圖

      4 、結束語

     通過采（cǎi）用PLC 技術和模糊智（zhì）能控製手段對（duì）MQ6025A 萬能工具磨床自動控製改造，具有操作（zuò）簡單，控製（zhì）過（guò）程不依賴與人工操作和不依賴磨床數學模型的特點，在麵對大量打（dǎ）磨零件時可以提高效（xiào）率、精度和降低能耗。未來將對其（qí）進行實物化，進一步使企業生產更加合（hé）理化，保證零件加工（gōng）精度和產品質量穩定，提高了生產效率，從而提（tí）高加工的可靠性和經濟效益。