西门子S7—200系列PLC改造车床电气控制系统

田忠贺

摘 要：随着我国工业化的发展，在车床方面的需求量增加，使用量比较大的为西门子S7-200系列车床，但是由于对加工效率的要求提高，对加工精度要求的提高，普通的卧式车床电气控制系统已经不能适应加工要求，针对这一情况，相关技术人员在原有机床基础上，对其电气控制系统进行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。下面就对这些方面进行分析，希望给有关人士一些借鉴。

关键词：S7-200系列；PLC改造；电气控制系统

中图分类号： TM571 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）04-188-2

0 引言

通过对很多工厂现实情况调查，发现其现有的西门子S7-200系列PLC都处于闲置状态，技术人员通过对其继电器控制系统进行改进，不仅改装费用低，而且达到很好的效果，提高机床加工的自动化水平，还可以有效利用一部分的西门子S7-200系列PLC，有效节约企业的资源，将资源合理化利用，下面就以C650普通卧式车床电气控制系统改造为例进行分析。

1 分析车床改造在电力拖动方面的需求

C650普通卧式车床电气控制中，有一个主动控制功能，动力来源于三相鼠笼型异步电动机M1拖动，设计应用功率是30KW，而且该装置还可以在完全空载状态下启动。对于刀架横向移动而言，需要进行左右移动的精确控制，进而保证刀具进给量在一个可以控制的范围内，完成这一项工作不仅需要运动驱动，还需要挂轮箱传给溜板箱的配合，这样才能对刀架进行拖动。车床在车削螺纹的时候，主轴的旋转运动和刀架移动有一个合理的比例关系，因此设计人员使用了一台电动机进行拖动，主轴箱产生动力，动力依靠机械传动链进行传递，这样才能很好的拖动刀架。对于选用的主轴电动机而言，其可以正向旋转和反向旋转，在进行零件加工时，会产生非常大转动惯量，因此必须应用速度继电器对设备停车进行控制，为了调整和加工零件方便，使用主轴电动机还配备了电动功能。

2 分析主动电动机的控制特点

对于主轴电动机而言，在对其进行有效控制时，需要KM1、KM2、KM3接触器的共同控制，电动机的接线主要由三部分组成，第一部分是KM1、KM2两个触点组成的，这样电动机就可以进行正转和反转的调整，第二部分是互感器和电流表组成，都和主电动机的回路连通，通过时间继电器就可以进行延时操作，在短路时间范围内电流表会暂时短接，第三部分是通过交流接触器主触点对电阻进行控制。

除此之外，在原有的C650型卧式车床电气控制系统中，还设置了辅助控制装置，电动机单独拖动溜板箱移动，这样拖动的速度会更快，提高整体的工作效率，一线工作人员的强度也得到大幅度降低。结合实际需求，还可以转换为手动控制，因此设计的M3属于点动，KM5接触器对其进行控制。

3 西门子S7-200系列PLC改造车床电气控制系统的实施

3.1 分析设计的改造方案

技术人员通过全面了解C650型卧式车床电气控制电路，确定了以下基本改造方案，第一点，对于原车床工艺、加工方法等都不需要进行改变，可以提高改造进度，降低改造成本。第二点，在改造过程中，将主电路的原有元件都予以保留，不对其电气的操作方法进行改变。第三点，电气控制系统控制元件主要有接触器、热继电器、按钮、行程开关等，这些元件的作用和之前的作用相同，因此不需要进行改变。第四点，主轴的进给启动、变速冲动、低速、制动、高速等操作方法不需要进行改变，第五点，对于原油设备的继电器控制硬件连接方式进行改变，变为PLC编程模式，提高工作效率，第六点，在之前的线路中短接了一个时间继电器KT，在改造时将其用KA进行替换，这样就可以使用内部时间继电器进行控制，KA完成动断触点之后，就可以对主电机进行正反转的控制。

3.2 分析具体的改造内容

3.2.1 分析对I/O地址分配的改造方法

对于车床的电气控制系统而言，不需要过多的复杂功能，只需要逻辑运算等一些简单的控制功能，对于需要改造的车床而言，单机自动化控制系统非常适合，不仅改造成本低，而且现有控制功能就可以满足实际的元件加工。表1是I/O地址分配情况，对于该车床的电气控制系统而言，共需要六个输出信号，十个外部输入信号，结合PLC现有的输出点和输入点，比改造后需要的有30%的冗余，这一为了以后的扩展，或者对该控制系统进行后续的完善工作，使用的PLC型号为SIEMENSS7-200CPU224[1]，使用供电系统为AC220V，输入点是DC24V14，对于继电器型在交流10点输出，具体的分配情况如下所示[3]。

3.2.2 对主轴电动机的控制措施分析

技术人员对基床的各个部分进行了检查，发现线路没有问题后，就可以进行正常的通电操作，先将电动机的正转按钮按下，让动合触点处于一个闭合状态，然后接通Q0.2，当PLC在通电状态下，I1.1和I0.1都处于闭合狀态，那么整个线路就处于闭合状态，这样主轴电动机就开始正向转动，当转速达到120r/min时，继电器的正转动触点开始闭合，为正向旋转反向制动做好了准备，T37进行计时，在5s之后就开始动作，T37动合点触点闭合，然后将Q0.5连通，电流表对主轴电动机运行电流进行检测，保证其工作的正常。

3.2.3 分析对快速移动的改造

电动机在快速移动时，将SQ位置开关压下，接通Q0.4电动机就会启动运行，将开关SQ.I1.0释放，动合触点开始复位，电动机就会停止运行，当停电的时候，或者电压不足的时候，KM5就开始复位，就可以对电机进行欠压和失压保护。

3.2.4 改造后故障情况分析

经过改造之后，车床故障有了明显降低。

4 总结

通过以上对西门子S7-200系列PLC车床电气控制系统进行改造，虽然改造整体投入很大，但是设备运行的故障率有效降低，设备运行的安全性、稳定性都有很大提高，日常维护成本降低，降低了操作故障。

参 考 文 献

[1] 邱利军，王凯，李勇.西门子S7-200系列PLC改造车床电气控制系统[J].国外电子测量技术，2010，29（11）：63-67.

[2] 孙绍晟.西门子S7-200PLC改造半轴壳液压外圆车床电气系统[J].中小企业管理与科技，2010（33）：279-280.

[3] 高安邦，石磊，高晓辉.德国西门子S7-200PLC版机床电气与PLC控制技术理实一体化教程[M].机械工业出版社，2012（3）：132-134.