傳統車床電控系統的改造設計

張傳興

摘 要：現代在數控機床普及的情況下，企業的競爭越來越大。一些中小企業為了滿足社會發展的需求，為了追求更高的效益，又在不過多的增加成本的情況下，如何提高生產效率，增加企業的效益呢？筆者根據企業的現狀，分析了相關機床的工藝流程，研究了電氣電路部分，應用先進的PLC控制技術加以設計改造，輔以相關的指令語句程序，取得了很好的效果。

關鍵詞：電控系統 指令語句 輸入輸出點數 PLC

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0064-02

我國是制造業大國，制造業在我國有著舉足輕重的地位。但是，隨著科學技術的發展，人們需求的增加，以及生產企業對產品質量、經濟效益要求的提高。顯然傳統機床的生產效率、性能等方面已滿足不了生產企業的需求。雖然目前數控技術已經普及，其優質的性能也得到了用戶的一致認可，但其高昂的價格對一般企業來說也是可望而不可及的。如果企業為了追求效益而把設備全部更換掉，不僅增加了他們的負擔，也造成了社會的巨大浪費。能否在企業不更新設備的情況下，利用現有的設備進行一定的改造，提高企業的效益呢？答案是肯定的。

基于此筆者對企業的相關老式機床進行研究，利用現在普及的PLC技術加以改造，并且為PLC輔以相關的程序。實踐證明，改造后的機床不僅滿足了老式機床的性能要求，而且還大大提高了生產效率，得到了相關企業的認可。下面筆者以C650車床為例，淺談一下其電氣控制系統改造設計過程。

1 改造思想

C650車床是傳統的繼電器控制系統，其布線比較復雜。若工作過程中出現故障，不僅排查困難，花費時間長，而且會嚴重影響企業的生產。如果在工藝要求發生變化的情況下，控制柜內的元件和接線就得需要做相應的改動，并且改造工期長，費用高。因此，要求在改造后的設備應便于靈活控制生產線，便于維修、維護和改造，并且在改造的過程中，不能改變其生產流程工藝流程，不能降低工作效率，不得降低其工作性能，還要把原控制電路中的電器元件要最大限度的加以利用。

根據改造要求筆者在綜合考慮各種因素的情況下選用了PLC加以改造。因為PLC是專為在工業環境下應用設計的一種工業計算機，它克服了繼電器控制系統中接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性及靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，并將控制器和被控對象方便的連接起來。其編程思路與繼電器控制電路非常密切，客戶在短時間內很容易掌握、接受。

2 C650車床電力拖動控制要求及特點

C650車床能夠實現內外圓車削、螺紋螺桿等操作，以及刀具的進給運動。為了實現控制功能，要滿足以下幾點要求。

（1）主軸負載為切削恒功率負載，要求電氣控制系統實現正反轉和反接制動控制。（2）用一臺2.2 KW三相籠形異步電動機拖動刀架及溜板箱做快速移動，要求電氣控制部分采用點動控制。（3）為實現加工過程中對刀具的冷卻，采用一臺功率為125 W的三相交流異步電動機驅動冷卻泵工作，要求電氣控制部分采用單向運行控制。

3 C650車床電路分析

圖1為C650車床電氣控制原理圖。其中Q為電源開關，Q與變壓器TS之間為主電路，其右側為控制電路。接觸器KM1、KM2對主軸電動機M1正反轉控制；電阻R為M1反接制動和點動控制時的限流電阻；電流表PA和時間繼電器KT為M1運行電流監控電路；熔斷器FU1、熱繼電器FR1為M1的保護元件；速度繼電器KS用于M1速度零點檢測。接觸器KM4控制冷卻泵電動機M2的起停控制。接觸器KM5控制快速移動電動機M3的工作。

4 PLC對C650車床電控系統的改造

4.1 C650車床控制指令器件及輸出設備的分析

在C650車床電路中，用到的控制指令器件有：M1的反接制動控制按鈕SB1，正傳按鈕SB2，反轉按鈕SB3，點動按鈕SB4；M2的起停按鈕SB5，SB6；M3的起停位置開關SQ；KS的正反轉常開觸頭KS1、KS2；M1正反轉控制接觸器KM1、KM2，制動控制接觸器KM3；M2起停控制接觸器KM4；M3起停控制接觸器KM5。

4.2PLC選型、輸入輸出點數確定及分配

有前面分析可知，為了滿足控制要求需要9個控制信號；為了控制相應的電機工作需要5個控制設備。在選用PLC時，不僅應滿足控制要求和輸出要求，而且還應留有一定的余量，同時還要兼顧價格。所以選擇了西門子S7-200CPU224的PLC。它有14個輸入點和10個輸出點，完全能給滿足本電路的設計需求。其輸入輸出點的分配為：

4.3 PLC外部接線圖

在電路設置和布局過程中，為了滿足設計要求，并且盡量使用原電路中的元器件，以最大限度的節約資金，防止資源的浪費。改造中保持圖1主電路不變，除選用PLCS7-200CPU224外，其余元器件不需更換，并且為了節省PLC輸入輸出點數，電路中把熱繼電器常閉觸點置于輸出控制端，不占用I/O點。控制電路布線如圖2所示。

4.4 程序設計

電路布置好后為了保證車床的正常運行，最重要也是最關鍵的一步就是編寫程序，它是車床工作的靈魂，是指揮機構。在此筆者用指令語句語言進行編程。

（1）準備階段：LD SM0.1；S S0.0，1；R S0.1，8；LSCR S0.0，以上四條語句是初始化語句，PLC開機后便進入初始化等待狀態。

（2）M2起動：LD I0.5；SCRT S0.1；SCRE，按下SB6電動機M2得電運行，提供冷卻液。

（3）M1控制：LSCR S0.1；LD I0.3；AN I0.2；AN I0.5；AN I0.7；SCRT S0.2，按下SB4電動機M1得電運行，松開SB4電動機M1失電停車，實現點動控制。LD I0.1；AN I0.2；AN I0.5；AN I0.7；SCRT S0.2；LSCR S0.2，按下SB2電動機M1正轉。LD I0.1； AN I0.5；LSCR S0.3；SCRE，按下SB1電動機M1失電，正傳反接制動控制。LSCR S0.3；LD I0.2；AN I0.1；AN I0.3；AN I0.5；AN I1.0；SCRT S0.4；SCRE，按下SB3電動機M1實現反轉。LSCR S0.4；LD I0.1； AN I0.5；SCRT S0.5；SCRE，按下SB1電動機M1失電，反轉反接制動控制。

（4）M2停止：LSCR S0.5；LD I0.4；SCRT S0.6；SCRE，按下SB5電動機M2失電停轉，終止冷卻液供給。

（5）M3快移控制：LSCR S0.6；LD I0.6；SCRT S0.7；SCRE，控制SQ的閉合與斷開實現M3的快移控制。

到此程序編寫完畢，把以上程序下載到PLC中，調試運行，控制效果達到預期要求。

5 結語

對C650車床電控部分改造后，完全達到了企業的預期要求，并且改造后電路控制簡單，抗干擾強，在維護維修過程中也非常方便，大大提高了生產效率，得到了相關企業的一致認可。

參考文獻

[1] 田效伍.電氣控制與PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，2006，53-176.

[2] 田淑珍.可編程控制器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2011，2-100.

[3] 張云波，劉淑榮.工廠電氣控制技術[M].2版.北京：高等教育出版社，2004.

[4] 陳麗.PLC控制系統編程與實現[M].北京：中國鐵道出版社，2010：36-155.endprint

摘 要：現代在數控機床普及的情況下，企業的競爭越來越大。一些中小企業為了滿足社會發展的需求，為了追求更高的效益，又在不過多的增加成本的情況下，如何提高生產效率，增加企業的效益呢？筆者根據企業的現狀，分析了相關機床的工藝流程，研究了電氣電路部分，應用先進的PLC控制技術加以設計改造，輔以相關的指令語句程序，取得了很好的效果。

關鍵詞：電控系統 指令語句 輸入輸出點數 PLC

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0064-02

我國是制造業大國，制造業在我國有著舉足輕重的地位。但是，隨著科學技術的發展，人們需求的增加，以及生產企業對產品質量、經濟效益要求的提高。顯然傳統機床的生產效率、性能等方面已滿足不了生產企業的需求。雖然目前數控技術已經普及，其優質的性能也得到了用戶的一致認可，但其高昂的價格對一般企業來說也是可望而不可及的。如果企業為了追求效益而把設備全部更換掉，不僅增加了他們的負擔，也造成了社會的巨大浪費。能否在企業不更新設備的情況下，利用現有的設備進行一定的改造，提高企業的效益呢？答案是肯定的。

基于此筆者對企業的相關老式機床進行研究，利用現在普及的PLC技術加以改造，并且為PLC輔以相關的程序。實踐證明，改造后的機床不僅滿足了老式機床的性能要求，而且還大大提高了生產效率，得到了相關企業的認可。下面筆者以C650車床為例，淺談一下其電氣控制系統改造設計過程。

1 改造思想

C650車床是傳統的繼電器控制系統，其布線比較復雜。若工作過程中出現故障，不僅排查困難，花費時間長，而且會嚴重影響企業的生產。如果在工藝要求發生變化的情況下，控制柜內的元件和接線就得需要做相應的改動，并且改造工期長，費用高。因此，要求在改造后的設備應便于靈活控制生產線，便于維修、維護和改造，并且在改造的過程中，不能改變其生產流程工藝流程，不能降低工作效率，不得降低其工作性能，還要把原控制電路中的電器元件要最大限度的加以利用。

根據改造要求筆者在綜合考慮各種因素的情況下選用了PLC加以改造。因為PLC是專為在工業環境下應用設計的一種工業計算機，它克服了繼電器控制系統中接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性及靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，并將控制器和被控對象方便的連接起來。其編程思路與繼電器控制電路非常密切，客戶在短時間內很容易掌握、接受。

2 C650車床電力拖動控制要求及特點

C650車床能夠實現內外圓車削、螺紋螺桿等操作，以及刀具的進給運動。為了實現控制功能，要滿足以下幾點要求。

（1）主軸負載為切削恒功率負載，要求電氣控制系統實現正反轉和反接制動控制。（2）用一臺2.2 KW三相籠形異步電動機拖動刀架及溜板箱做快速移動，要求電氣控制部分采用點動控制。（3）為實現加工過程中對刀具的冷卻，采用一臺功率為125 W的三相交流異步電動機驅動冷卻泵工作，要求電氣控制部分采用單向運行控制。

3 C650車床電路分析

圖1為C650車床電氣控制原理圖。其中Q為電源開關，Q與變壓器TS之間為主電路，其右側為控制電路。接觸器KM1、KM2對主軸電動機M1正反轉控制；電阻R為M1反接制動和點動控制時的限流電阻；電流表PA和時間繼電器KT為M1運行電流監控電路；熔斷器FU1、熱繼電器FR1為M1的保護元件；速度繼電器KS用于M1速度零點檢測。接觸器KM4控制冷卻泵電動機M2的起停控制。接觸器KM5控制快速移動電動機M3的工作。

4 PLC對C650車床電控系統的改造

4.1 C650車床控制指令器件及輸出設備的分析

在C650車床電路中，用到的控制指令器件有：M1的反接制動控制按鈕SB1，正傳按鈕SB2，反轉按鈕SB3，點動按鈕SB4；M2的起停按鈕SB5，SB6；M3的起停位置開關SQ；KS的正反轉常開觸頭KS1、KS2；M1正反轉控制接觸器KM1、KM2，制動控制接觸器KM3；M2起停控制接觸器KM4；M3起停控制接觸器KM5。

4.2PLC選型、輸入輸出點數確定及分配

有前面分析可知，為了滿足控制要求需要9個控制信號；為了控制相應的電機工作需要5個控制設備。在選用PLC時，不僅應滿足控制要求和輸出要求，而且還應留有一定的余量，同時還要兼顧價格。所以選擇了西門子S7-200CPU224的PLC。它有14個輸入點和10個輸出點，完全能給滿足本電路的設計需求。其輸入輸出點的分配為：

4.3 PLC外部接線圖

在電路設置和布局過程中，為了滿足設計要求，并且盡量使用原電路中的元器件，以最大限度的節約資金，防止資源的浪費。改造中保持圖1主電路不變，除選用PLCS7-200CPU224外，其余元器件不需更換，并且為了節省PLC輸入輸出點數，電路中把熱繼電器常閉觸點置于輸出控制端，不占用I/O點。控制電路布線如圖2所示。

4.4 程序設計

電路布置好后為了保證車床的正常運行，最重要也是最關鍵的一步就是編寫程序，它是車床工作的靈魂，是指揮機構。在此筆者用指令語句語言進行編程。

（1）準備階段：LD SM0.1；S S0.0，1；R S0.1，8；LSCR S0.0，以上四條語句是初始化語句，PLC開機后便進入初始化等待狀態。

（2）M2起動：LD I0.5；SCRT S0.1；SCRE，按下SB6電動機M2得電運行，提供冷卻液。

（3）M1控制：LSCR S0.1；LD I0.3；AN I0.2；AN I0.5；AN I0.7；SCRT S0.2，按下SB4電動機M1得電運行，松開SB4電動機M1失電停車，實現點動控制。LD I0.1；AN I0.2；AN I0.5；AN I0.7；SCRT S0.2；LSCR S0.2，按下SB2電動機M1正轉。LD I0.1； AN I0.5；LSCR S0.3；SCRE，按下SB1電動機M1失電，正傳反接制動控制。LSCR S0.3；LD I0.2；AN I0.1；AN I0.3；AN I0.5；AN I1.0；SCRT S0.4；SCRE，按下SB3電動機M1實現反轉。LSCR S0.4；LD I0.1； AN I0.5；SCRT S0.5；SCRE，按下SB1電動機M1失電，反轉反接制動控制。

（4）M2停止：LSCR S0.5；LD I0.4；SCRT S0.6；SCRE，按下SB5電動機M2失電停轉，終止冷卻液供給。

（5）M3快移控制：LSCR S0.6；LD I0.6；SCRT S0.7；SCRE，控制SQ的閉合與斷開實現M3的快移控制。

到此程序編寫完畢，把以上程序下載到PLC中，調試運行，控制效果達到預期要求。

5 結語

對C650車床電控部分改造后，完全達到了企業的預期要求，并且改造后電路控制簡單，抗干擾強，在維護維修過程中也非常方便，大大提高了生產效率，得到了相關企業的一致認可。

參考文獻

[1] 田效伍.電氣控制與PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，2006，53-176.

[2] 田淑珍.可編程控制器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2011，2-100.

[3] 張云波，劉淑榮.工廠電氣控制技術[M].2版.北京：高等教育出版社，2004.

[4] 陳麗.PLC控制系統編程與實現[M].北京：中國鐵道出版社，2010：36-155.endprint

摘 要：現代在數控機床普及的情況下，企業的競爭越來越大。一些中小企業為了滿足社會發展的需求，為了追求更高的效益，又在不過多的增加成本的情況下，如何提高生產效率，增加企業的效益呢？筆者根據企業的現狀，分析了相關機床的工藝流程，研究了電氣電路部分，應用先進的PLC控制技術加以設計改造，輔以相關的指令語句程序，取得了很好的效果。

關鍵詞：電控系統 指令語句 輸入輸出點數 PLC

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0064-02

我國是制造業大國，制造業在我國有著舉足輕重的地位。但是，隨著科學技術的發展，人們需求的增加，以及生產企業對產品質量、經濟效益要求的提高。顯然傳統機床的生產效率、性能等方面已滿足不了生產企業的需求。雖然目前數控技術已經普及，其優質的性能也得到了用戶的一致認可，但其高昂的價格對一般企業來說也是可望而不可及的。如果企業為了追求效益而把設備全部更換掉，不僅增加了他們的負擔，也造成了社會的巨大浪費。能否在企業不更新設備的情況下，利用現有的設備進行一定的改造，提高企業的效益呢？答案是肯定的。

基于此筆者對企業的相關老式機床進行研究，利用現在普及的PLC技術加以改造，并且為PLC輔以相關的程序。實踐證明，改造后的機床不僅滿足了老式機床的性能要求，而且還大大提高了生產效率，得到了相關企業的認可。下面筆者以C650車床為例，淺談一下其電氣控制系統改造設計過程。

1 改造思想

C650車床是傳統的繼電器控制系統，其布線比較復雜。若工作過程中出現故障，不僅排查困難，花費時間長，而且會嚴重影響企業的生產。如果在工藝要求發生變化的情況下，控制柜內的元件和接線就得需要做相應的改動，并且改造工期長，費用高。因此，要求在改造后的設備應便于靈活控制生產線，便于維修、維護和改造，并且在改造的過程中，不能改變其生產流程工藝流程，不能降低工作效率，不得降低其工作性能，還要把原控制電路中的電器元件要最大限度的加以利用。

根據改造要求筆者在綜合考慮各種因素的情況下選用了PLC加以改造。因為PLC是專為在工業環境下應用設計的一種工業計算機，它克服了繼電器控制系統中接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性及靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，并將控制器和被控對象方便的連接起來。其編程思路與繼電器控制電路非常密切，客戶在短時間內很容易掌握、接受。

2 C650車床電力拖動控制要求及特點

C650車床能夠實現內外圓車削、螺紋螺桿等操作，以及刀具的進給運動。為了實現控制功能，要滿足以下幾點要求。

（1）主軸負載為切削恒功率負載，要求電氣控制系統實現正反轉和反接制動控制。（2）用一臺2.2 KW三相籠形異步電動機拖動刀架及溜板箱做快速移動，要求電氣控制部分采用點動控制。（3）為實現加工過程中對刀具的冷卻，采用一臺功率為125 W的三相交流異步電動機驅動冷卻泵工作，要求電氣控制部分采用單向運行控制。

3 C650車床電路分析

圖1為C650車床電氣控制原理圖。其中Q為電源開關，Q與變壓器TS之間為主電路，其右側為控制電路。接觸器KM1、KM2對主軸電動機M1正反轉控制；電阻R為M1反接制動和點動控制時的限流電阻；電流表PA和時間繼電器KT為M1運行電流監控電路；熔斷器FU1、熱繼電器FR1為M1的保護元件；速度繼電器KS用于M1速度零點檢測。接觸器KM4控制冷卻泵電動機M2的起停控制。接觸器KM5控制快速移動電動機M3的工作。

4 PLC對C650車床電控系統的改造

4.1 C650車床控制指令器件及輸出設備的分析

在C650車床電路中，用到的控制指令器件有：M1的反接制動控制按鈕SB1，正傳按鈕SB2，反轉按鈕SB3，點動按鈕SB4；M2的起停按鈕SB5，SB6；M3的起停位置開關SQ；KS的正反轉常開觸頭KS1、KS2；M1正反轉控制接觸器KM1、KM2，制動控制接觸器KM3；M2起停控制接觸器KM4；M3起停控制接觸器KM5。

4.2PLC選型、輸入輸出點數確定及分配

有前面分析可知，為了滿足控制要求需要9個控制信號；為了控制相應的電機工作需要5個控制設備。在選用PLC時，不僅應滿足控制要求和輸出要求，而且還應留有一定的余量，同時還要兼顧價格。所以選擇了西門子S7-200CPU224的PLC。它有14個輸入點和10個輸出點，完全能給滿足本電路的設計需求。其輸入輸出點的分配為：

4.3 PLC外部接線圖

在電路設置和布局過程中，為了滿足設計要求，并且盡量使用原電路中的元器件，以最大限度的節約資金，防止資源的浪費。改造中保持圖1主電路不變，除選用PLCS7-200CPU224外，其余元器件不需更換，并且為了節省PLC輸入輸出點數，電路中把熱繼電器常閉觸點置于輸出控制端，不占用I/O點。控制電路布線如圖2所示。

4.4 程序設計

電路布置好后為了保證車床的正常運行，最重要也是最關鍵的一步就是編寫程序，它是車床工作的靈魂，是指揮機構。在此筆者用指令語句語言進行編程。

（1）準備階段：LD SM0.1；S S0.0，1；R S0.1，8；LSCR S0.0，以上四條語句是初始化語句，PLC開機后便進入初始化等待狀態。

（2）M2起動：LD I0.5；SCRT S0.1；SCRE，按下SB6電動機M2得電運行，提供冷卻液。

（3）M1控制：LSCR S0.1；LD I0.3；AN I0.2；AN I0.5；AN I0.7；SCRT S0.2，按下SB4電動機M1得電運行，松開SB4電動機M1失電停車，實現點動控制。LD I0.1；AN I0.2；AN I0.5；AN I0.7；SCRT S0.2；LSCR S0.2，按下SB2電動機M1正轉。LD I0.1； AN I0.5；LSCR S0.3；SCRE，按下SB1電動機M1失電，正傳反接制動控制。LSCR S0.3；LD I0.2；AN I0.1；AN I0.3；AN I0.5；AN I1.0；SCRT S0.4；SCRE，按下SB3電動機M1實現反轉。LSCR S0.4；LD I0.1； AN I0.5；SCRT S0.5；SCRE，按下SB1電動機M1失電，反轉反接制動控制。

（4）M2停止：LSCR S0.5；LD I0.4；SCRT S0.6；SCRE，按下SB5電動機M2失電停轉，終止冷卻液供給。

（5）M3快移控制：LSCR S0.6；LD I0.6；SCRT S0.7；SCRE，控制SQ的閉合與斷開實現M3的快移控制。

到此程序編寫完畢，把以上程序下載到PLC中，調試運行，控制效果達到預期要求。

5 結語

對C650車床電控部分改造后，完全達到了企業的預期要求，并且改造后電路控制簡單，抗干擾強，在維護維修過程中也非常方便，大大提高了生產效率，得到了相關企業的一致認可。

參考文獻

[1] 田效伍.電氣控制與PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，2006，53-176.

[2] 田淑珍.可編程控制器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2011，2-100.

[3] 張云波，劉淑榮.工廠電氣控制技術[M].2版.北京：高等教育出版社，2004.

[4] 陳麗.PLC控制系統編程與實現[M].北京：中國鐵道出版社，2010：36-155.endprint