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改装与维修 R 删n g a n d M a in fe n a n c e 基于 P L C的 C 6 5 0型卧式车床电气控制系统改造设计 王跃军 唐 健 刘 娟 赵 瑜 张 芳 山西北方风雷工业集团有限公 司， 山西 太原 0 3 0 0 0 9 摘要 介绍了利用西门子 S 7 - 2 0 0 P L C对 C 6 5 0型卧式车床的改造设计 ； 阐述了系统改造方案 ， 同时根据卧 式车床的控制要求及特点 ； 确定了 P L C的输入、 输出分配 ， 在继电器线路的基础上。 设计出梯形图程 序并进行现场调试 ； 解决了其可靠性差、 故障率高、 效率低 、 电气维护工作量大等缺点。 关键词 可编程控制器卧式车床改造 中图分类号 T P 2 3 文献标识码 B Re f o r ma t i o n o f h o r i z o n t a l l a t h e C6 5 0 b y P L C WA N G Y u e j u n ， T A N G J i a n ， L I U J u a n ， Z H A O Y u ， Z H A N G F a n g S h a n x i N o a h F e n g l e i I n d u s t r y G r o u p ， T a i y u a n 0 3 0 0 0 9 ， C H N Abs t r a c tT h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e r e f o r ma t i o n o f h o r i z o n t a l l a t h e C6 5 0 b y Si e me n s S 7-2 00 s e r i e s PLC a n d t h e s y s t e m r e f o r m a t i o n p r o j e c t ， i n t h e m e a n t i m e ， P L C i n p u t a n d o u t p u t a r e s p e c i f i e d ， a c o n t r o l t r a p e z o i d d i a g r a m i s d e s i g n e d a n d o n s i t e d e b ug g i n g i s ma d e a c c o r d i n g t o t h e c o n t r o l a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e h o r i - - z o n t a l l a t he ．Th e q u e s t i o n s o f p o o r r e l i a bi l i t y，h i g h f a i l u r e fre q u e nc y，l o w e ffic i e n c y，l o a d o f wo r ki n g we r e s o l v e d． Ke y wo r d sPLC； La t h e； Re f o rm a t i o n C 6 5 0型卧式车床采用继 电接触 器电路实现 电气 控制。线路繁杂 ， 机床运行 中故障多， 电气维修量大。 采用西 门子 P L C改造继 电接触器控制 电路 ， 解决 了以 上问题 。此系统操作简便 ， 运行性能稳定 ， 可靠性高 ， 抗干扰能力强 ， 并可方便地进行各种参数 的设定和修 改 。 1 电气 系统控制要求 C 6 5 0型卧式车床共 配置 3台电动机 M1 、 M2和 M3 。为保证主电路的正常运行 ， 主电路中还设置了采 用熔断器的短路保护环节和采用热继电器的电动机过 载保护环节。主电动机 M1 完成主轴主运动和刀具进 给运动的驱动 ， 采用直接启动方式 ， 可正反两个方向旋 转 ， 并可进行正反两个旋转方 向的电气制动停 车。为 加工调整方便 ， 还具有点动功能。电动机 M1控制电 路分为 4部分。 1 由正转控制接触器 K M1和反转控制接触 器 K M2的两组主触点构成电动机的正反转电路。 2 电流表 P A经 电流互感器 T A接在主 电动机 M1的主电路上 ， 以监视 电动机绕组工作 时的电流变 化 。为防止电流表被启动电流 冲击损坏 ， 利用 时间继 1 3 2 电器的动断触点 K T P Q ， 在启动的短时间内将电流 表暂时短接。 3 串联电阻限流控制部分 ， 接触器 K M3的主触 点控制 限流 电阻 R的接人 和切 除， 在进行点 动调整 时， 为防止连续的启 动电流造成 电动机过载而串入 了 限流电阻 R， 以保证 电路设备正常工作。 4 速度继电器 K S的速度检测部分 与电动机 的 主轴同轴相联 ， 在停车制动过程中， 当主电动机转速接 近零时， 其动合触点可将控制电路中反接制动的相应 电路切断 ， 完成停车制动。 C 6 5 0型卧式车床电路 图见 图 1和图 2 。 1 ． 1 M1主轴电动机控制 1 M1的点动控制调整刀架时 ， 要求 M1点动 控制 。合上 隔离 开 关 Q S ， 按启 动 按钮 S B 2 ， 接 触 器 K M1得电， M1串接限流电阻 低速转动 ， 实现点动。 松开 S B 2 ， 接触器 K M1 失电 ， M1 停转。 2 M1的正反转控制 合上 隔离开关 Q S ， 按正 向启动按钮 S B 3 ， 接触器 K M3得电， 中间继电器 K A得 电， 时间继电器 K T得电 ， 接触器 K M1 得 电， 电动机 M1 短接电阻 尺正向启动， 主回路 中电流表 A被时间继 电 器 K T的动断触点短接 ， 延时 t 秒后 K T的延时断开的 动断触头断开， 电流表 A串接于主电路， 监视负载情 况 。主电路中通过 电流互感器 T A接入电流表 P A， 为 防止启动时启动电流对 电流表的冲击 ， 启 动时利用 时 间继 电器 K T的动断触点将 电流表短接 ， 启动结束 ， K T 的动断触点断开 ， 电流表投入使用 。反转启 动的情况 与正转时类似 ， K M3与 K M2得电 ， 电动机反转。 短接 接触 皂 塑 I 圭 塑皇 垫 垫 I 堡 垂皇 垫 垫L 壁 皇 垫 垫 3 80 V F U5 衄 【 】 F U 2 【 l 【 佃F u 3 【 】 【 ] [ F U 4 l I 1 K M 2 K M 4＼ _＼ ]K M S l KT 3 R 上 图1 C 6 5 0 型卧式车床主电路 A B 图2 C6 5 0 型 卧式车床控 制 电路 3 M1的停车制 动 假设停车前 M1为正 向转 动 ， 速度继 电器正 向动断触 点 K S 1 1 7 _2 3 闭合。制 动时 ， 按下停车按钮 S B 1 ， 使接触器 K M3 、 时间继 电器 K T、 中间继电器 K A、 接触器 K M1均失电 ， 主 回路 中串 入 电阻 R 限制反接制动电流 。当 S B 1松开， 由于速 度继电器的触点 K S 1 1 7 _2 3 仍 闭合 ， 使得 K M2得 电， 电动机 M 1 接人反序电源制动。当速度降低， K S 1 1 7 _2 3 断开时， 使得 K M 2失电， 制动结束。电动机 M1 反转时的停车制动情况与此类似。 1 ． 2 冷却泵电动机控制 I ‘ u ‘ 平 帚J 朋 R e li l li n d i f e n a n c e改装与维修 电动机 M 2提供切削液 ， 采用直接启动停止方式 ， 为连续工作状态 ， 由接触器 K M 4的主触点控制其主电 路 的接通与断开。按下冷却泵启动按钮 S B 6 ， 接触器 K M 4得电， 电动机 M 2转动 ， 提供冷却液。按冷却泵停 车按钮 S B 5 ， K M 4断电， M2停止 。 1 ． 3刀架的快速移动控制 快速移动电动机 M3由交流接触器 K M 5控制 ， 根 据使用需要 ， 可随时手动控制启停。转动刀架手柄压 下点动行程开关 s Q使接触器 K M5得 电， 电动机 M3 转动 ， 刀架实现快速移动。 2 改造方案 的确定 1 原 C 6 5 0型卧式车床的工艺加工方法不变。 2 在保 留主 电路的原有 元件的基础上 ， 不改变 原电气控制系统操作方法。 3 原系统 中各元器件 包括按钮、 接触器、 速度 继电器 、 热继 电器和时 间继 电器 的作用与原 电气线 路相同。 4 将原控制 电路中硬件接线改为 P L C控制 梯 形图实现 。 3 设计 与实现 1 主电路设计C 6 5 0型 卧式 车床有 3台电动 机。主轴电动机 M1提供 主轴转动的动力 ， 具有正反 转功能。冷却 泵电动机 M 2用于提供冷却液 ， 具有正 转功能 。快速移动电动机 M3 ， 具有正转功能。 2 输入 、 输 出设备 与 P L C端子分配及外 围接线 设计根据 C 6 5 0型卧式车床 电气控制要求 ， 其输入 输 出均为开关量 。此控制系统共有 9个输入开关量 ， 5 个输出开关量。而 S 7 2 0 0系列 C P U 2 2 4继电器输 出 型 P L C， 有 1 4个输人点和 1 0输出点。所 以用此机型 即能满足控制要求。 P L C的 I ／ O配置见表 1 ， 接线见图 3 。梯形图见 图 4 0 o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q 0 0 1 L 0． 0 0 l 0． 2 0 3 2L 0 ． 4 0 5 0． 6 3L 0 7 1 ． 0 1 1 N L1 C P U 2 2 4 A C ／ DC ／ R AL A Y l M 0 0 0． 1 0 2 0． 3 0 4 0 5 0 6 0 7 2 M 1． O 1 1 1 ． 2 1 3 1． 4 1 ． 5 M L 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q Q 0 0 0 0 0 l l l l l l I l l l l ≥ 4S 0 。 Q 图3 P L C的I ／ O接线 2 1 1 2 1 【 2 - 2 【 2 - 3 【 2 4 3 1 1 3 1 f 3． 2 f 3 3 4 l 维修 R n g a n d M a in fe n a n C e 反转 II启 动 I 1 T 3 7 ． L 竺I “ 文 M3 【 S B3 Q O ． 1 KM2 QO ． Q O ． 2 Q O ． o 自保 OO． 2 i o． 7 卜 一 制动 i o 1 S B 2 ／ QO． 2 1 0． 3 k M 3 1 S B 4 Q 0 ． 1 K M 1 Q o O0． 2 Q0． 1 f KM3 KM2 1 卜 卜 ～ 9 ． 2 ．_ 9 1 0 6 1 0 ． 4 S B 5 1 0 ． 5 S B 6 Q O ． ． Q O 4 【 K M5 QO T 3 7 QO ． 图4 P L C梯形 图 由于继 电器接触器 电路中无论主轴 电动机正转还 是反转 ， 切除限流电阻接触器 K M3都是首先动作 ， 在 梯形图中， 安排第一个支路为切除 电阻控制支路。在 正转及反转接触器控制支路中， 综合了自保持、 制动两 种控制逻辑关系。正转控制中还加有手动控制 。 在梯形 图中， 用定 时器 1 3 7代替时间继 电器 K T， 并且通过 T 3 7控制 i o ． 5 一K M 6 P i ， 在启动的短时 间内将 电流表暂时短接 。 4 结语 利 用 西 门子s 7 2 0 0 P L C核心 控制 技术 实 现对 表 1 P L C的 I ／ o 配置 代号 输 ．A／ 输出设备功能 P L C输入／ 输 出继 电器 S B 1 停 止按钮 l 0 ． O S B 2 点动按钮 1 0 ． 1 S B 3 正转启动按钮 1 0 ． 2 S B 4 反转启动按 钮 l 】 ． 3 S B 5 冷却泵停止按钮 1 0 ． 4 S B 6 冷却泵启动按钮 1 0 ． 5 K S 1 速度继电器正转触点 I 】 ． 6 K S 2 速度继电器反转触点 1 0 ． 7 S Q 点动行程开关 I 1 ． O K M1 主轴正转接触器 Q o ． 0 KM 2 主轴反转接触器 Q o ． 1 KM 3 切断电阻接触器 Q O ． 2 KM 4 冷却泵接触器 Q o ． 3 KM 5 快速电动机接触器 Q 0 ． 4 C 6 5 0型卧式车床进行 电气控制 ， 技术可行 、 方案简洁 、 结构简单 、 成本低 。经安装调试后 ， 提高了机床设备的 可靠性及 自动化水平和产 品的品质 ， 具有很强的实用 性 。同时也提高了工厂的生效率。 参考文 献 [ 1 ] 廖 常初 ． 西 门子 s 7 2 0 0 P L C可编程 控制 器原理及 应用 [ M] ． 北 京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 4 3 6 4 0 ． [ 2 ] 岳庆来． 变频器 、 可编程控制器及 触摸屏综 合应用技术 [ M] ． 北 京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 7 2 5 2 8 ． [ 3 ] 郑凤翼， 郑丹丹． 图解机械设备电气控制电路[ M] ． 北京 人民邮电 出版社 ， 2 0 0 6 2 9 - 3 9 ． [ 4 ] 郭艳萍 ． 电气控 制与 P L C实训 [ M] ． 北 京 北 京师 范 大学 出版 社 ， 2 0 0 8 61 6 3． 第一作者 王跃军， 男， 1 9 8 2年 生， 工程师， 主要从 事电气 自动控制方面的研发。 编辑孙德茂 收稿 13 期 2 0 1 1 0 5 3 0 填 读者惹篦 调 查表中 的相应 位置。 书 讯 多工位连续冲压技术及应用 邮购价 6 9 ． 0 0元 本书以多工位连续冲压工艺及多工位连续模结构设计为主线， 以丰富的设计实例 ， 由浅入深、 系统而全面地论述了多工位连续 冲压技术及其应用。全书内容包括多工位连续模的基本结构类型、 多工位连续模的构成及其设计要素、 多工位连续冲压的排样技 术、 多工位连续模的送料与进给方式、 多工位连续模的送料定位系统、 多工位连续模导向装置的设计、 多工位连续模零部件的结构 设计、 常用多工位连续模的结构设计、 多工位连续拉深模的结构设计、 模传动多工位连续模的结构设计、 多工位连续模的制造及修 理等。本书图文并茂 ， 循序渐进， 实用性强。可供从事冲压工艺及冲模设计与制造的工程技术人员使用， 也可供大专院校相关专业 师生及有关科研人员参考。 来款请寄 北京市朝阳区望京路4号， 机床杂志社收， 邮编 1 0 0 1 0 2 。 1 3 4 茎 耋 _I u I l耳 帚 0 朋
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