西門(mén)子S7-200系列PLC改造M7130電氣控制系統(tǒng)

張文輝

（廣州市藍(lán)天技工學(xué)校，廣州 510000）

1 引言

M7130磨床在長(zhǎng)期的使用與運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)一定的故障問(wèn)題，對(duì)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(duì)M7130磨床進(jìn)行升級(jí)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(duì)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(guò)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(tái)磨床，采用了矩形的工作臺(tái)，在工作過(guò)程中砂輪旋轉(zhuǎn)，對(duì)放置在工作臺(tái)上的工件表面進(jìn)行磨削處理，對(duì)于厚度較小以及結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)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(kāi)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(duì)電路中電氣元件的損壞[1]。

3 對(duì)M7130電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行西門(mén)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(lái)代替接插件XP1，由按鈕SB6與SB5來(lái)進(jìn)行控制液壓泵電機(jī)的冷卻工作。使用過(guò)程中增加了SB7作為總停按鈕，PLC的輸入信號(hào)中有效運(yùn)用了SQ2作為充退磁開(kāi)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(pán)來(lái)進(jìn)行有效處理。由三臺(tái)電機(jī)的KM1、KM2、KM3接觸器來(lái)共同控制PLC的輸出端。對(duì)有效的電磁吸盤(pán)控制，利用反向接通、斷電以及正向接通等方式，以轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1來(lái)達(dá)到良好的吸盤(pán)控制效果。要求電磁吸盤(pán)能夠?qū)ぜa(chǎn)生足夠的吸引力對(duì)工件充分吸緊。將按下SB2和SB4，通過(guò)啟動(dòng)電機(jī)M1、M2和M3來(lái)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(mén)子公司S7-200系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行改造。結(jié)合具體工作量的開(kāi)展情況進(jìn)行有效擴(kuò)展，滿足機(jī)械企業(yè)的線路升級(jí)改造需要，能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)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(guò)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(shì)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(hào)為I0.0，砂輪電機(jī)1M啟動(dòng)按鈕為SB1，輸入點(diǎn)編號(hào)為I0.1。砂輪電機(jī)1M停止按鈕為SB2，輸入點(diǎn)編號(hào)為I0.2。液壓泵電動(dòng)機(jī)3M啟動(dòng)按鈕為SB3，輸入點(diǎn)編號(hào)為I0.3。液壓泵電機(jī)3M停止按鈕為SB4，輸入點(diǎn)編號(hào)為I0.4。冷卻泵電機(jī)M2，啟動(dòng)按鈕為SB5，輸入點(diǎn)編號(hào)為I0.5。冷卻泵電機(jī)2M停止按鈕為SB6，輸入點(diǎn)編號(hào)為I0.6。熱繼電器為KR1、KR2，輸入點(diǎn)編號(hào)為 I0.7，退磁轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為 QS2，輸入點(diǎn)編號(hào)為I1.0?？偼Ｖ拱粹o為SB7，輸入點(diǎn)編號(hào)為I1.1。砂輪電機(jī)1M，控制接觸器KM1，輸出點(diǎn)編號(hào)為Q0.0，液壓泵電機(jī)3M，控制接觸器為KM2，輸出點(diǎn)編號(hào)為Q0.1，冷卻泵電機(jī)2M控制接觸器為KM3，輸出點(diǎn)編號(hào)為Q0.2[2]。

3.3 對(duì)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(guò)程中對(duì)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。

圖1 M7130磨床PLC改造線路圖

3.4 對(duì)M7130進(jìn)行PLC改造的控制梯形圖程序分析

在對(duì)M7130進(jìn)行PLC改造的過(guò)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(guò)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(dòng)按鈕，SB2是砂輪停止按鈕，SB4是液壓泵起動(dòng)按鈕，SB3是液壓泵停止按鈕，SB5是冷卻泵起動(dòng)，SB6是冷卻泵停止按鈕，SA1-1是電磁吸盤(pán)充磁按鈕。SA1-2能夠?qū)崿F(xiàn)電磁吸盤(pán)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(tái)充磁控制接觸器，KM5是工作臺(tái)去磁控制接觸器。

圖2 M7130控制系統(tǒng)的PLC控制梯形圖

以S7-200可編程控制器進(jìn)行系統(tǒng)的改造優(yōu)化升級(jí)，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(duì)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(lái)控制接觸器的開(kāi)關(guān)，這種操作方式能夠有效避免由于轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)開(kāi)閉而可能出現(xiàn)的電火花現(xiàn)象，在電磁吸盤(pán)電路的開(kāi)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(duì)電磁吸盤(pán)的控制電路起到良好的改造升級(jí)作用。利用兩個(gè)接觸器觸點(diǎn)來(lái)進(jìn)行電磁吸盤(pán)的吸合與退磁操作。以PLC定時(shí)器來(lái)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(guò)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(dòng)與停止控制上運(yùn)用兩個(gè)按鈕來(lái)進(jìn)行操作控制。通過(guò)接觸器KM4與KM5來(lái)控制電磁吸盤(pán)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(pán)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(hào)表示，顯示出退磁的工作狀態(tài)。

通過(guò)對(duì)M7130進(jìn)行西門(mén)子S7-200系列PLC改造升級(jí)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(huì)效益，對(duì)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(yǔ)

M7130平面磨床電氣控制線路進(jìn)行改造處理是系統(tǒng)長(zhǎng)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(guò)程中能夠有效減少故障的發(fā)生率，提升生產(chǎn)效率。