田忠賀

摘 要：隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，在車床方面的需求量增加，使用量比較大的為西門子S7-200系列車床，但是由于對(duì)加工效率的要求提高，對(duì)加工精度要求的提高，普通的臥式車床電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)加工要求，針對(duì)這一情況，相關(guān)技術(shù)人員在原有機(jī)床基礎(chǔ)上，對(duì)其電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造，改造后零件加工精度得到提高，工作效率提高，降低了故障率。下面就對(duì)這些方面進(jìn)行分析，希望給有關(guān)人士一些借鑒。

關(guān)鍵詞：S7-200系列；PLC改造；電氣控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）04-188-2

0 引言

通過對(duì)很多工廠現(xiàn)實(shí)情況調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其現(xiàn)有的西門子S7-200系列PLC都處于閑置狀態(tài)，技術(shù)人員通過對(duì)其繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，不僅改裝費(fèi)用低，而且達(dá)到很好的效果，提高機(jī)床加工的自動(dòng)化水平，還可以有效利用一部分的西門子S7-200系列PLC，有效節(jié)約企業(yè)的資源，將資源合理化利用，下面就以C650普通臥式車床電氣控制系統(tǒng)改造為例進(jìn)行分析。

1 分析車床改造在電力拖動(dòng)方面的需求

C650普通臥式車床電氣控制中，有一個(gè)主動(dòng)控制功能，動(dòng)力來源于三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)M1拖動(dòng)，設(shè)計(jì)應(yīng)用功率是30KW，而且該裝置還可以在完全空載狀態(tài)下啟動(dòng)。對(duì)于刀架橫向移動(dòng)而言，需要進(jìn)行左右移動(dòng)的精確控制，進(jìn)而保證刀具進(jìn)給量在一個(gè)可以控制的范圍內(nèi)，完成這一項(xiàng)工作不僅需要運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，還需要掛輪箱傳給溜板箱的配合，這樣才能對(duì)刀架進(jìn)行拖動(dòng)。車床在車削螺紋的時(shí)候，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀架移動(dòng)有一個(gè)合理的比例關(guān)系，因此設(shè)計(jì)人員使用了一臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)，主軸箱產(chǎn)生動(dòng)力，動(dòng)力依靠機(jī)械傳動(dòng)鏈進(jìn)行傳遞，這樣才能很好的拖動(dòng)刀架。對(duì)于選用的主軸電動(dòng)機(jī)而言，其可以正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)，在進(jìn)行零件加工時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非常大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此必須應(yīng)用速度繼電器對(duì)設(shè)備停車進(jìn)行控制，為了調(diào)整和加工零件方便，使用主軸電動(dòng)機(jī)還配備了電動(dòng)功能。

2 分析主動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制特點(diǎn)

對(duì)于主軸電動(dòng)機(jī)而言，在對(duì)其進(jìn)行有效控制時(shí)，需要KM1、KM2、KM3接觸器的共同控制，電動(dòng)機(jī)的接線主要由三部分組成，第一部分是KM1、KM2兩個(gè)觸點(diǎn)組成的，這樣電動(dòng)機(jī)就可以進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的調(diào)整，第二部分是互感器和電流表組成，都和主電動(dòng)機(jī)的回路連通，通過時(shí)間繼電器就可以進(jìn)行延時(shí)操作，在短路時(shí)間范圍內(nèi)電流表會(huì)暫時(shí)短接，第三部分是通過交流接觸器主觸點(diǎn)對(duì)電阻進(jìn)行控制。

除此之外，在原有的C650型臥式車床電氣控制系統(tǒng)中，還設(shè)置了輔助控制裝置，電動(dòng)機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)溜板箱移動(dòng)，這樣拖動(dòng)的速度會(huì)更快，提高整體的工作效率，一線工作人員的強(qiáng)度也得到大幅度降低。結(jié)合實(shí)際需求，還可以轉(zhuǎn)換為手動(dòng)控制，因此設(shè)計(jì)的M3屬于點(diǎn)動(dòng)，KM5接觸器對(duì)其進(jìn)行控制。

3 西門子S7-200系列PLC改造車床電氣控制系統(tǒng)的實(shí)施

3.1 分析設(shè)計(jì)的改造方案

技術(shù)人員通過全面了解C650型臥式車床電氣控制電路，確定了以下基本改造方案，第一點(diǎn)，對(duì)于原車床工藝、加工方法等都不需要進(jìn)行改變，可以提高改造進(jìn)度，降低改造成本。第二點(diǎn)，在改造過程中，將主電路的原有元件都予以保留，不對(duì)其電氣的操作方法進(jìn)行改變。第三點(diǎn)，電氣控制系統(tǒng)控制元件主要有接觸器、熱繼電器、按鈕、行程開關(guān)等，這些元件的作用和之前的作用相同，因此不需要進(jìn)行改變。第四點(diǎn)，主軸的進(jìn)給啟動(dòng)、變速?zèng)_動(dòng)、低速、制動(dòng)、高速等操作方法不需要進(jìn)行改變，第五點(diǎn)，對(duì)于原油設(shè)備的繼電器控制硬件連接方式進(jìn)行改變，變?yōu)镻LC編程模式，提高工作效率，第六點(diǎn)，在之前的線路中短接了一個(gè)時(shí)間繼電器KT，在改造時(shí)將其用KA進(jìn)行替換，這樣就可以使用內(nèi)部時(shí)間繼電器進(jìn)行控制，KA完成動(dòng)斷觸點(diǎn)之后，就可以對(duì)主電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的控制。

3.2 分析具體的改造內(nèi)容

3.2.1 分析對(duì)I/O地址分配的改造方法

對(duì)于車床的電氣控制系統(tǒng)而言，不需要過多的復(fù)雜功能，只需要邏輯運(yùn)算等一些簡單的控制功能，對(duì)于需要改造的車床而言，單機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)非常適合，不僅改造成本低，而且現(xiàn)有控制功能就可以滿足實(shí)際的元件加工。表1是I/O地址分配情況，對(duì)于該車床的電氣控制系統(tǒng)而言，共需要六個(gè)輸出信號(hào)，十個(gè)外部輸入信號(hào)，結(jié)合PLC現(xiàn)有的輸出點(diǎn)和輸入點(diǎn)，比改造后需要的有30%的冗余，這一為了以后的擴(kuò)展，或者對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)的完善工作，使用的PLC型號(hào)為SIEMENSS7-200CPU224[1]，使用供電系統(tǒng)為AC220V，輸入點(diǎn)是DC24V14，對(duì)于繼電器型在交流10點(diǎn)輸出，具體的分配情況如下所示[3]。

3.2.2 對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)的控制措施分析

技術(shù)人員對(duì)基床的各個(gè)部分進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)線路沒有問題后，就可以進(jìn)行正常的通電操作，先將電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)按鈕按下，讓動(dòng)合觸點(diǎn)處于一個(gè)閉合狀態(tài)，然后接通Q0.2，當(dāng)PLC在通電狀態(tài)下，I1.1和I0.1都處于閉合狀態(tài)，那么整個(gè)線路就處于閉合狀態(tài)，這樣主軸電動(dòng)機(jī)就開始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min時(shí)，繼電器的正轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)開始閉合，為正向旋轉(zhuǎn)反向制動(dòng)做好了準(zhǔn)備，T37進(jìn)行計(jì)時(shí)，在5s之后就開始動(dòng)作，T37動(dòng)合點(diǎn)觸點(diǎn)閉合，然后將Q0.5連通，電流表對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流進(jìn)行檢測(cè)，保證其工作的正常。

3.2.3 分析對(duì)快速移動(dòng)的改造

電動(dòng)機(jī)在快速移動(dòng)時(shí)，將SQ位置開關(guān)壓下，接通Q0.4電動(dòng)機(jī)就會(huì)啟動(dòng)運(yùn)行，將開關(guān)SQ.I1.0釋放，動(dòng)合觸點(diǎn)開始復(fù)位，電動(dòng)機(jī)就會(huì)停止運(yùn)行，當(dāng)停電的時(shí)候，或者電壓不足的時(shí)候，KM5就開始復(fù)位，就可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行欠壓和失壓保護(hù)。

3.2.4 改造后故障情況分析

經(jīng)過改造之后，車床故障有了明顯降低。

4 總結(jié)

通過以上對(duì)西門子S7-200系列PLC車床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，雖然改造整體投入很大，但是設(shè)備運(yùn)行的故障率有效降低，設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性都有很大提高，日常維護(hù)成本降低，降低了操作故障。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 邱利軍，王凱，李勇.西門子S7-200系列PLC改造車床電氣控制系統(tǒng)[J].國外電子測(cè)量技術(shù)，2010，29（11）：63-67.

[2] 孫紹晟.西門子S7-200PLC改造半軸殼液壓外圓車床電氣系統(tǒng)[J].中小企業(yè)管理與科技，2010（33）：279-280.

[3] 高安邦，石磊，高曉輝.德國西門子S7-200PLC版機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)理實(shí)一體化教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2012（3）：132-134.