基于S7-200 PLC的C650臥式車床控制系統(tǒng)改造

梁英波 張利紅 康 磊

(周口師范學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院，河南 周口 466001)

基于S7-200 PLC的C650臥式車床控制系統(tǒng)改造

梁英波 張利紅 康 磊

(周口師范學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院，河南 周口 466001)

針對C650臥式車床設(shè)備老舊、故障頻發(fā)的問題，結(jié)合可編程序控制器實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新，淘汰了一部分S7-200 PLC，在不改變C650臥式車床電氣控制功能的前提下對其控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，確定了PLC的I/O地址分配和梯形圖程序，經(jīng)調(diào)試后設(shè)備運(yùn)行可靠，效果良好。

S7-200 PLC；C650車床；改造

0 引言

C650臥式車床廣泛應(yīng)用于加工各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋等，其用途非常廣泛。我校的C650臥式車床用于工科專業(yè)學(xué)生的金工實(shí)習(xí)，但近年來設(shè)備控制系統(tǒng)故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響了教學(xué)進(jìn)度。結(jié)合我校PLC實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新，利用淘汰的S7-200 PLC，嘗試對C650臥式車床控制系統(tǒng)進(jìn)行自動化改造[1]。改造后的C650臥式車床運(yùn)行可靠，較好地滿足了工科專業(yè)學(xué)生金工實(shí)習(xí)的需要；延長了車床使用壽命，為學(xué)校節(jié)約了一筆辦學(xué)經(jīng)費(fèi)；在充分利用已有資源的前提下，鍛煉了學(xué)生的動手能力。

1 C650臥式車床主電路控制功能簡介

C650臥式車床主電路由主電動機(jī)M1、冷凍泵電動機(jī)M2、快移電動機(jī)M3組成。M1允許空載直接起動，并可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，且應(yīng)用主電路串接電阻形式實(shí)現(xiàn)反接制動，主電路串接電流表用于檢測主電路電流大小，應(yīng)用電流互感器防止起動沖擊電流燒壞電流表，將其短接，電流正常后再接入主電路。M2單方向運(yùn)行，直接起?？刂疲驧1起動后其才能投入運(yùn)行。M3用轉(zhuǎn)動刀架手柄壓動位置開關(guān)來實(shí)現(xiàn)隨時起停。

2 C650臥式車床控制系統(tǒng)改造設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

2.1 控制系統(tǒng)改造方案的確定

C650臥式車床加工工藝和電氣控制功能方法不變，主電路的電氣控制線路和各種電氣元件不變，僅對控制電路的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造，將原有的復(fù)雜的硬件電氣接線用梯形圖程序代替。

2.2 確定PLC的主機(jī)型號及I/O地址分配

在對C650車床控制電路進(jìn)行理論分析后，其需要數(shù)字量11個輸入點(diǎn)，6個輸出點(diǎn)。結(jié)合我校PLC實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新，淘汰的西門子S7-200 PLC主機(jī)型號為CPU226，其自帶有24入/16出的數(shù)字量I/O點(diǎn)，滿足PLC控制系統(tǒng)對I/O點(diǎn)數(shù)有一定設(shè)計余量的要求。故從中挑選出好的PLC主機(jī)進(jìn)行使用。I/O地址分配如表1所示。

2.3 確定PLC的外部I/O接線

根據(jù)對C650車床加工過程的分析和PLC的主機(jī)型號及I/O地址分配的確定，設(shè)計S7-200 PLC的外部接線，確定將SB1～SB6、SQ、FR1～FR2、KS1～KS2放在PLC的輸入端，KM1～KM5、KT放在PLC的輸出端[2]。為使主軸電動機(jī)M1在正反轉(zhuǎn)時運(yùn)行可靠，設(shè)計了KM1和KM2硬件接線互鎖。

表1 I/O地址分配表

2.4 確定PLC的梯形圖控制程序

經(jīng)過對C650臥式車床工藝加工過程的分析和其電氣原理圖中控制電路圖的分析，編寫出C650臥式車床PLC梯形圖控制程序，如圖1所示[3]。

2.5 系統(tǒng)調(diào)試及施工

經(jīng)過前期理論準(zhǔn)備之后，就著手進(jìn)行C650臥式車床PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試及施工。首先，組織同學(xué)們在可編程序控制器實(shí)驗(yàn)室把用西門子STEP 7-Micro/WIN32編程軟件編制好的梯形圖程序用PC/PPI電纜下載到S7-200 PLC(主機(jī)型號CPU226)；其次，按照PLC外部接線圖進(jìn)行電源、按鈕的接線，主要是連接PLC輸入部分的硬件連線，輸出部分先不連接；再次，給PLC接通電源，讓PLC上電運(yùn)行，把RUN/STOP開關(guān)撥到RUN的位置；最后，按照C650臥式車床的加工工藝按下PLC輸入部分相應(yīng)按鈕開關(guān)，并觀察PLC主機(jī)上面輸出部分的LED指示燈的紅綠變化情況，判定其輸出是否是我們想要的結(jié)果。經(jīng)過調(diào)試和改進(jìn)程序，最終確定PLC主機(jī)的接線圖和梯形圖控制程序。

調(diào)試成功之后，把PLC帶到金工實(shí)習(xí)場所進(jìn)行實(shí)際設(shè)備的安裝，并繼續(xù)調(diào)試，最終達(dá)到比較滿意的結(jié)果之后，再用加工原料進(jìn)行實(shí)際加工測試，達(dá)到了預(yù)期的效果。

圖1 C650臥式車床PLC梯形圖控制程序

3 結(jié)語

經(jīng)過近2個月的時間，我們終于成功完成了對C650臥式車床控制系統(tǒng)的改造。一方面延長了學(xué)校金工實(shí)習(xí)設(shè)備的使用時間，大大降低了設(shè)備的故障率，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，為學(xué)校更新設(shè)備節(jié)約了大量的資金，保障了教學(xué)進(jìn)度的正常進(jìn)行；另一方面，充分利用了學(xué)校實(shí)驗(yàn)室淘汰的舊設(shè)備，變廢為寶，提高了設(shè)備的利用率；再一方面，利用該實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目，同學(xué)們把自己所學(xué)的專業(yè)知識，進(jìn)行了有益的嘗試，理論結(jié)合實(shí)際，鍛煉了同學(xué)們的動手能力。

[1] 卞和營，王軍敏.基于S7-200 PLC的C650型臥式車床電氣控制系統(tǒng)改造[J].煤礦機(jī)械，2013，34(11)

[2] 劉月紅.S7-200在C650車床控制中的應(yīng)用[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2012(31)

[3] 陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2010

周口師范學(xué)院實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目——基于西門子PLC的C650車床改造研究，項(xiàng)目編號K201419

2014-09-16

梁英波(1982—)，男，河南澠池人，碩士研究生，講師，主要從事智能控制及其智能自動化研究工作。