引言

    C650普通車床可用于進行車削外圓、內圓、螺桿、螺紋和端面，能夠車削定型表面，并可用鉸刀、鉆頭等刀具進行倒角、割槽、鉆孔、鏜孔及切斷等加工工作。傳統的繼電器控制系統復雜，優點是結構簡單，價格低廉：缺點是機械性觸點工作頻率低，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)對原電氣控制電路進行技術改造，改造后，原有車床的加工性能、動作方式，操作模式等不變，并根據需要作適當的修改和改進，效果很好，未發生過因PLC電路故障而停機的事例。

1設計思路

    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)不改變原有電氣控制操作的方法與按鈕、手柄等操作元件的功能。

    4)原有控制功能不變的情況下，把主軸電動機改為Y-△啟動，取消降壓電阻。主軸具有正反轉起停功能和正轉點動功能，點動時為Y型接法。正反轉采用Y-△啟動，主軸制動時用星型反接制動。冷卻泵電機、快速電機控制方式不變。

    5)具有完善的電機保護功能。

2 PLC控制系統其實現

    首先根據輸入信號與執行機構的數量對輸入、輸出點進行合理分配，寫出I/O分配表；再根據I/O分配表設計出外部接線圖；最后按照加工工藝要求，設計出控制程序梯形圖。

    2.1 I/O分配表

    C650車床電氣控制系統只需要邏輯運算等簡單功能，SIEMENS S7-200系列PLC，非常適用于單機自動化控制系統。根據表l可知，車床電氣控制系統需要11個外部輸入信號，7個輸出信號。根據PLC所具有的輸入點和輸出點一般要有30%冗余，以便于系統的完善和擴展預留的要求。選擇西門子S7-200 CPU224型PLC，AC220V，DC24V供電。14點輸入，10點輸出。I/O地址分配如表1所示。

    2.2控制系統硬件設計

    改造后，PLC采用單獨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作為過載保護，FU2為PLC交流電源提供保護，三臺電機保護方式不變。取消降壓電阻，將主軸電動機改為Y-△啟動。通過中間繼電器的觸點去驅動接觸器線圈，接觸器線圈再去驅動電機，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PLC內部繼電器與低電壓、小電流相聯，大大減少了整個控制系統的故障率。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對車床的控制分為三大部分，對主軸電機、冷卻泵電機和快移電機的控制。其中，對主軸電機控制又分為其正、反轉啟動，停止制動和點動控制。冷卻泵電機進行啟動停止控制，快移電機只需進行點動控制。根據控制要求，畫出程序框圖，如圖2所示。

    2.4梯形圖程序

    根據C650型車床的控制要求和I/O接線情況，設計出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，經調試與運行，完全滿足設計要求。

圖2 PLC程序框圖

圖3 PLC控制程序梯形圖

3 結束語

    實踐表明，雖然一次性投資較大，但改造后大大提高C650車床運行的穩定性和效率，降低了日常維護成本。PLC以軟件手段實現各種控制功能，當工藝改變時，無需改變外部接線，僅更改程序就可達到工藝流程的要求。通過驗證，該系統運行穩定，成本較低，靈活性得到極大提高，給企業帶來了良好的經濟效益。