引言

    C650普通車床可用于進(jìn)行車削外圓、內(nèi)圓、螺桿、螺紋和端面，能夠車削定型表面，并可用鉸刀、鉆頭等刀具進(jìn)行倒角、割槽、鉆孔、鏜孔及切斷等加工工作。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)復(fù)雜，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉：缺點(diǎn)是機(jī)械性觸點(diǎn)工作頻率低，易損壞，故障率高，而且利用固定的硬件接線完成各種控制，靈活性差。采用可編程控制器(PLC)對(duì)原電氣控制電路進(jìn)行技術(shù)改造，改造后，原有車床的加工性能、動(dòng)作方式，操作模式等不變，并根據(jù)需要作適當(dāng)?shù)男薷暮透倪M(jìn)，效果很好，未發(fā)生過(guò)因PLC電路故障而停機(jī)的事例。

1設(shè)計(jì)思路

    1)用PLC改造原有的繼電器、接觸器的邏輯控制。

    2)原有車床的加工工藝不變。

    3)不改變?cè)须姎饪刂撇僮鞯姆椒ㄅc按鈕、手柄等操作元件的功能。

    4)原有控制功能不變的情況下，把主軸電動(dòng)機(jī)改為Y-△啟動(dòng)，取消降壓電阻。主軸具有正反轉(zhuǎn)起停功能和正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)功能，點(diǎn)動(dòng)時(shí)為Y型接法。正反轉(zhuǎn)采用Y-△啟動(dòng)，主軸制動(dòng)時(shí)用星型反接制動(dòng)。冷卻泵電機(jī)、快速電機(jī)控制方式不變。

    5)具有完善的電機(jī)保護(hù)功能。

2 PLC控制系統(tǒng)其實(shí)現(xiàn)

    首先根據(jù)輸入信號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量對(duì)輸入、輸出點(diǎn)進(jìn)行合理分配，寫(xiě)出I/O分配表；再根據(jù)I/O分配表設(shè)計(jì)出外部接線圖；最后按照加工工藝要求，設(shè)計(jì)出控制程序梯形圖。

    2.1 I/O分配表

    C650車床電氣控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡(jiǎn)單功能，SIEMENS S7-200系列PLC，非常適用于單機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。根據(jù)表l可知，車床電氣控制系統(tǒng)需要11個(gè)外部輸入信號(hào)，7個(gè)輸出信號(hào)。根據(jù)PLC所具有的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)一般要有30%冗余，以便于系統(tǒng)的完善和擴(kuò)展預(yù)留的要求。選擇西門(mén)子S7-200 CPU224型PLC，AC220V，DC24V供電。14點(diǎn)輸入，10點(diǎn)輸出。I/O地址分配如表1所示。

    2.2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

    改造后，PLC采用單獨(dú)的直流電源給輸入和輸出供電，提高了供電可靠性。PLC輸入、輸出共用熔斷器FU1作為過(guò)載保護(hù)，F(xiàn)U2為PLC交流電源提供保護(hù)，三臺(tái)電機(jī)保護(hù)方式不變。取消降壓電阻，將主軸電動(dòng)機(jī)改為Y-△啟動(dòng)。通過(guò)中間繼電器的觸點(diǎn)去驅(qū)動(dòng)接觸器線圈，接觸器線圈再去驅(qū)動(dòng)電機(jī)，輸出采用中間繼電器可以避免PLC輸出端直接與高電壓、大電流相接，增加了輸出功率，同時(shí)PLC內(nèi)部繼電器與低電壓、小電流相聯(lián)，大大減少了整個(gè)控制系統(tǒng)的故障率。其電氣原理接線圖如圖1所示。

表1 I/O分配表

    2.3程序框圖

    PLC對(duì)車床的控制分為三大部分，對(duì)主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)和快移電機(jī)的控制。其中，對(duì)主軸電機(jī)控制又分為其正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，停止制動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)控制。冷卻泵電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)停止控制，快移電機(jī)只需進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。根據(jù)控制要求，畫(huà)出程序框圖，如圖2所示。

    2.4梯形圖程序

    根據(jù)C650型車床的控制要求和I/O接線情況，設(shè)計(jì)出PLC控制程序梯形圖（部分），該程序反映了原繼電一接觸器控制電路中的邏輯要求，經(jīng)調(diào)試與運(yùn)行，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2 PLC程序框圖

圖3 PLC控制程序梯形圖

3 結(jié)束語(yǔ)

    實(shí)踐表明，雖然一次性投資較大，但改造后大大提高C650車床運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，降低了日常維護(hù)成本。PLC以軟件手段實(shí)現(xiàn)各種控制功能，當(dāng)工藝改變時(shí)，無(wú)需改變外部接線，僅更改程序就可達(dá)到工藝流程的要求。通過(guò)驗(yàn)證，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，成本較低，靈活性得到極大提高，給企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。