西門子S7—200系列PLC改造M7130電氣控制系統(tǒng)

張文輝

【摘 要】論文對M7130電氣控制線路進(jìn)行了西門子S7-200系列改造處理，基于該線路改造升級的需要充分設(shè)計(jì)了主要控制程序與控制系統(tǒng)硬件配置。改造取得了較為良好的經(jīng)濟(jì)效益，減少了電氣故障的發(fā)生，有效提升了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

【Abstract】The M7130 electrical control system has been transformed by Siemens S7-200 series. The main control program and hardware configuration of the control system are fully designed based on the need of upgrading the line. The transformation has achieved better economic benefits， reduced the occurrence of electrical faults， and has effectively improved the production efficiency of the system.

【關(guān)鍵詞】西門子S7-200系列；PLC；M7130平面磨床； 電氣控制

【Keywords】 Siemens S7-200 series； PLC； M7130 surface grinder； electric control

【中圖分類號】TG51；TP273 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）04-0144-02

1 引言

M7130磨床在長期的使用與運(yùn)行中會出現(xiàn)一定的故障問題，對機(jī)械加工企業(yè)的日常生產(chǎn)造成了不良影響。為提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，需對M7130磨床進(jìn)行升級改造，充分結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)需求運(yùn)行最新的生產(chǎn)工藝技術(shù)，可以對M7130電氣控制用PLC的S7-200系列進(jìn)行改造。

2 M7130電氣控制系統(tǒng)概述

M7130電氣控制是目前很多機(jī)械加工企業(yè)在生產(chǎn)過程中所使用的系統(tǒng)，主要運(yùn)用在M7130 平面磨床電氣控制層面上。M7130是一種平面臥軸矩臺磨床，采用了矩形的工作臺，在工作過程中砂輪旋轉(zhuǎn)，對放置在工作臺上的工件表面進(jìn)行磨削處理，對于厚度較小以及結(jié)構(gòu)較為簡單的工件端面有良好的磨削效果，實(shí)現(xiàn)了多零件同時(shí)加工處理，由冷卻泵電機(jī)、砂輪電機(jī)以及液壓泵電機(jī)組成，均采用單向運(yùn)轉(zhuǎn)方式，冷卻泵電機(jī)要求能夠單獨(dú)斷開冷卻泵電機(jī)。在出現(xiàn)短路以及零電壓的狀態(tài)下能夠進(jìn)行有效保護(hù)，避免突然斷電對電路中電氣元件的損壞[1]。

3 對M7130電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行西門子S7-

200系列PLC改造

3.1 選擇合適的PLC系統(tǒng)

在機(jī)械加工企業(yè)中為了促進(jìn)M7130磨床電氣控制線路的改造，需要結(jié)合具體方法的使用情況選用最佳的PLC系統(tǒng)，由接觸器KM3來代替接插件XP1，由按鈕SB6與SB5來進(jìn)行控制液壓泵電機(jī)的冷卻工作。使用過程中增加了SB7作為總停按鈕，PLC的輸入信號中有效運(yùn)用了SQ2作為充退磁開關(guān)以及電流繼電器KA。為了便于操作控制比較，可以保留原有的電氣控制線路，以整流橋直流供電的電磁吸盤來進(jìn)行有效處理。由三臺電機(jī)的KM1、KM2、KM3接觸器來共同控制PLC的輸出端。對有效的電磁吸盤控制，利用反向接通、斷電以及正向接通等方式，以轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1來達(dá)到良好的吸盤控制效果。要求電磁吸盤能夠?qū)ぜa(chǎn)生足夠的吸引力對工件充分吸緊。將按下SB2 和SB4，通過啟動電機(jī)M1、M2 和M3來進(jìn)行磨削加工處理。

因此，基于PLC 改造的需求，設(shè)置M7130磨床操作的相關(guān)參數(shù)數(shù)值。10路輸入，3路輸出的點(diǎn)數(shù)設(shè)置，充分滿足M7130的線路改造要求。運(yùn)用CPU為西門子公司S7-200系統(tǒng)來進(jìn)行改造。結(jié)合具體工作量的開展情況進(jìn)行有效擴(kuò)展，滿足機(jī)械企業(yè)的線路升級改造需要，能夠?qū)崿F(xiàn)超過余量1/3的輸出，近1/3余量的輸入設(shè)置，該P(yáng)LC系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能夠?qū)崿F(xiàn)10路輸出以及14路輸入，設(shè)備改造優(yōu)勢較為明顯。

3.2 PLC系統(tǒng)的輸入點(diǎn)分配與輸出點(diǎn)分配

在輸入與輸出點(diǎn)的分配上，PLC系統(tǒng)采用了I/O的點(diǎn)數(shù)分配表。電流繼電器的輸入點(diǎn)編號為I0.0，砂輪電機(jī)1M 啟動按鈕為SB1，輸入點(diǎn)編號為I0.1。砂輪電機(jī)1M停止按鈕為SB2，輸入點(diǎn)編號為I0.2。液壓泵電動機(jī)3M 啟動按鈕為SB3，輸入點(diǎn)編號為I0.3。液壓泵電機(jī)3M 停止按鈕為SB4，輸入點(diǎn)編號為I0.4。冷卻泵電機(jī)M2，啟動按鈕為SB5，輸入點(diǎn)編號為I0.5。冷卻泵電機(jī)2M 停止按鈕為SB6，輸入點(diǎn)編號為I0.6。熱繼電器為KR1、KR2，輸入點(diǎn)編號為I0.7，退磁轉(zhuǎn)換開關(guān)為QS2，輸入點(diǎn)編號為I1.0。總停止按鈕為SB7，輸入點(diǎn)編號為I1.1。砂輪電機(jī)1M ，控制接觸器KM1，輸出點(diǎn)編號為Q0.0，液壓泵電機(jī)3M ，控制接觸器為KM2，輸出點(diǎn)編號為Q0.1，冷卻泵電機(jī)2M 控制接觸器為KM3，輸出點(diǎn)編號為Q0.2[2]。

3.3 對M7130進(jìn)行PLC改造的控制線路圖分析

在機(jī)械企業(yè)的生產(chǎn)過程中對M7130進(jìn)行技術(shù)改造的PLC控制線路圖具體如下圖1所示。在完成改造之后的照明燈安全電壓為24V，要求將380V接觸器線圈電壓重新設(shè)置為220V，以滿足線路改造的各項(xiàng)設(shè)置要求。

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圖1 M7130 磨床PLC改造線路圖

3.4 對M7130進(jìn)行PLC改造的控制梯形圖程序分析

在對M7130進(jìn)行PLC改造的過程中要求建立程序梯形圖，為PLC改造運(yùn)行提供了保障。下圖2展示了M7130 平面磨床的PLC 控制梯形圖程序。不同的PLC元件分別代表了不同的功能，在系統(tǒng)改造過程中分別發(fā)揮著不同的作用。KA是欠電流繼電器觸點(diǎn)，SB1是砂輪啟動按鈕，SB2是砂輪停止按鈕，SB4是液壓泵起動按鈕，SB3是液壓泵停止按鈕，SB5是冷卻泵起動，SB6是冷卻泵停止按鈕，SA1-1是電磁吸盤充磁按鈕。SA1-2能夠?qū)崿F(xiàn)電磁吸盤去磁，SA2進(jìn)行砂輪調(diào)整，SB7為總停按鈕，KM1是砂輪電機(jī)控制接觸器，KM2是液壓泵電機(jī)控制接觸器，KM3是冷卻泵電機(jī)控制接觸器，KM4是工作臺充磁控制接觸器，KM5是工作臺去磁控制接觸器。

以S7-200 可編程控制器進(jìn)行系統(tǒng)的改造優(yōu)化升級，設(shè)置220V的PLC 電源電壓，采用220V的接觸器線圈作為負(fù)載電源，對 M7130控制系統(tǒng)中的照明線路不進(jìn)行改造，以繼電器輸出方式繼續(xù)進(jìn)行使用，采用CPU224的處理方式，能夠有效滿足輸入輸出總點(diǎn)數(shù)的各種使用需求。由PLC來控制接觸器的開關(guān)，這種操作方式能夠有效避免由于轉(zhuǎn)換開關(guān)開閉而可能出現(xiàn)的電火花現(xiàn)象，在電磁吸盤電路的開關(guān)或者閉合上采用的是接觸器的觸點(diǎn)進(jìn)行操作，從而對電磁吸盤的控制電路起到良好的改造升級作用。利用兩個(gè)接觸器觸點(diǎn)來進(jìn)行電磁吸盤的吸合與退磁操作。以PLC定時(shí)器來有效控制去磁時(shí)間，不需工作人工即可完成相應(yīng)操作，在具體的使用過程中能夠做到有效而準(zhǔn)確地控制不同工件的剩磁情況，從而結(jié)合其具體運(yùn)行情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。以接觸器KM3取代冷卻泵電機(jī)的接觸器，同時(shí)在冷卻泵的起動與停止控制上運(yùn)用兩個(gè)按鈕來進(jìn)行操作控制。通過接觸器KM4與KM5來控制電磁吸盤的吸合、放松以及退磁回路，以達(dá)到良好的改造效果。在KM4 線圈得電狀況下，正向接通電磁吸盤YH直流電源時(shí)，吸合工作狀態(tài)以YH進(jìn)行表示。在KM5 線圈得電狀態(tài)下，直流電源反接以YH符號表示，顯示出退磁的工作狀態(tài)。

通過對M7130進(jìn)行西門子S7-200系列PLC改造升級處理之后促進(jìn)了電氣設(shè)備的良好運(yùn)行，降低了故障的發(fā)生率，在一定程度上提升了生產(chǎn)效率，取得了良好的改造經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，對其他機(jī)床電氣控制線路的改造提供了理論參考價(jià)值。

4 結(jié)語

M7130 平面磨床電氣控制線路進(jìn)行改造處理是系統(tǒng)長期運(yùn)行的改革需要，采用S7-200 PLC系統(tǒng)具有較大的應(yīng)用空間，在使用過程中能夠有效減少故障的發(fā)生率，提升生產(chǎn)效率。

【參考文獻(xiàn)】

【1】田忠賀. 西門子S7—200系列PLC改造車床電氣控制系統(tǒng)[J]. 中小企業(yè)管理與科技， 2017（4）：188-189.

【2】卞和營， 王軍敏. 基于S7-200PLC的C650型臥式車床電氣控制系統(tǒng)改造[J]. 煤礦機(jī)械， 2013， 34（11）：183-185.