西門子S7—200系列PLC改造車床電氣控制系統(tǒng)

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，但是由于對加工效率的要求提高，對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)不能適應加工要求，針對這一情況，相關技術人員在原有機床基礎上，對其電氣控制系統(tǒng)進行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。下面就對這些方面進行分析，希望給有關人士一些借鑒。

關鍵詞：S7-200系列；PLC改造；電氣控制系統(tǒng)

中圖分類號： TM571 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）04-188-2

0 引言

通過對很多工廠現(xiàn)實情況調查，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)，技術人員通過對其繼電器控制系統(tǒng)進行改進，不僅改裝費用低，而且達到很好的效果，提高機床加工的自動化水平，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)改造為例進行分析。

1 分析車床改造在電力拖動方面的需求

C650普通臥式車床電氣控制中，有一個主動控制功能，動力來源于三相鼠籠型異步電動機M1拖動，設計應用功率是30KW，而且該裝置還可以在完全空載狀態(tài)下啟動。對于刀架橫向移動而言，需要進行左右移動的精確控制，進而保證刀具進給量在一個可以控制的范圍內，完成這一項工作不僅需要運動驅動，還需要掛輪箱傳給溜板箱的配合，這樣才能對刀架進行拖動。車床在車削螺紋的時候，主軸的旋轉運動和刀架移動有一個合理的比例關系，因此設計人員使用了一臺電動機進行拖動，主軸箱產(chǎn)生動力，動力依靠機械傳動鏈進行傳遞，這樣才能很好的拖動刀架。對于選用的主軸電動機而言，其可以正向旋轉和反向旋轉，在進行零件加工時，會產(chǎn)生非常大轉動慣量，因此必須應用速度繼電器對設備停車進行控制，為了調整和加工零件方便，使用主軸電動機還配備了電動功能。

2 分析主動電動機的控制特點

對于主軸電動機而言，在對其進行有效控制時，需要KM1、KM2、KM3接觸器的共同控制，電動機的接線主要由三部分組成，第一部分是KM1、KM2兩個觸點組成的，這樣電動機就可以進行正轉和反轉的調整，第二部分是互感器和電流表組成，都和主電動機的回路連通，通過時間繼電器就可以進行延時操作，在短路時間范圍內電流表會暫時短接，第三部分是通過交流接觸器主觸點對電阻進行控制。

除此之外，在原有的C650型臥式車床電氣控制系統(tǒng)中，還設置了輔助控制裝置，電動機單獨拖動溜板箱移動，這樣拖動的速度會更快，提高整體的工作效率，一線工作人員的強度也得到大幅度降低。結合實際需求，還可以轉換為手動控制，因此設計的M3屬于點動，KM5接觸器對其進行控制。

3 西門子S7-200系列PLC改造車床電氣控制系統(tǒng)的實施

3.1 分析設計的改造方案

技術人員通過全面了解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，對于原車床工藝、加工方法等都不需要進行改變，可以提高改造進度，降低改造成本。第二點，在改造過程中，將主電路的原有元件都予以保留，不對其電氣的操作方法進行改變。第三點，電氣控制系統(tǒng)控制元件主要有接觸器、熱繼電器、按鈕、行程開關等，這些元件的作用和之前的作用相同，因此不需要進行改變。第四點，主軸的進給啟動、變速沖動、低速、制動、高速等操作方法不需要進行改變，第五點，對于原油設備的繼電器控制硬件連接方式進行改變，變?yōu)镻LC編程模式，提高工作效率，第六點，在之前的線路中短接了一個時間繼電器KT，在改造時將其用KA進行替換，這樣就可以使用內部時間繼電器進行控制，KA完成動斷觸點之后，就可以對主電機進行正反轉的控制。

3.2 分析具體的改造內容

3.2.1 分析對I/O地址分配的改造方法

對于車床的電氣控制系統(tǒng)而言，不需要過多的復雜功能，只需要邏輯運算等一些簡單的控制功能，對于需要改造的車床而言，單機自動化控制系統(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際的元件加工。表1是I/O地址分配情況，對于該車床的電氣控制系統(tǒng)而言，共需要六個輸出信號，十個外部輸入信號，結合PLC現(xiàn)有的輸出點和輸入點，比改造后需要的有30%的冗余，這一為了以后的擴展，或者對該控制系統(tǒng)進行后續(xù)的完善工作，使用的PLC型號為SIEMENSS7-200CPU224[1]，使用供電系統(tǒng)為AC220V，輸入點是DC24V14，對于繼電器型在交流10點輸出，具體的分配情況如下所示[3]。

3.2.2 對主軸電動機的控制措施分析

技術人員對基床的各個部分進行了檢查，發(fā)現(xiàn)線路沒有問題后，就可以進行正常的通電操作，先將電動機的正轉按鈕按下，讓動合觸點處于一個閉合狀態(tài)，然后接通Q0.2，當PLC在通電狀態(tài)下，I1.1和I0.1都處于閉合狀態(tài)，那么整個線路就處于閉合狀態(tài)，這樣主軸電動機就開始正向轉動，當轉速達到120r/min時，繼電器的正轉動觸點開始閉合，為正向旋轉反向制動做好了準備，T37進行計時，在5s之后就開始動作，T37動合點觸點閉合，然后將Q0.5連通，電流表對主軸電動機運行電流進行檢測，保證其工作的正常。

3.2.3 分析對快速移動的改造

電動機在快速移動時，將SQ位置開關壓下，接通Q0.4電動機就會啟動運行，將開關SQ.I1.0釋放，動合觸點開始復位，電動機就會停止運行，當停電的時候，或者電壓不足的時候，KM5就開始復位，就可以對電機進行欠壓和失壓保護。

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

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

參 考 文 獻

[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].國外電子測量技術，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版機床電氣與PLC控制技術理實一體化教程[M].機械工業(yè)出版社，2012（3）：132-134.