LOGO!模块在Z3080型摇臂钻床电气改造中的应用

范中亮

LOGO!模块在Z3080型摇臂钻床电气改造中的应用

范中亮

介绍了LOGO!模块在Z3080型电气控制线路中的应用：对模块原控制原理图加以改进，并使用LOGO!模块取代部分中间继电器以及时间继电器，实现对钻床的准确控制。

LOGO!；继电接触器控制系统；PLC

0 引言

Z3080型摇臂钻床其加工最大范围为80 mm。由于长期使用，设备的电气控制系统严重老化、故障频繁，因此对该设备电气系统实行了改造。改造过程中为电控系统引入了LOGO!模块并取得了良好效果。

1 LOGO!模块

LOGO!模块是西门子公司研制的通用逻辑模块，集成了控制器、电源、扩展模块接口、USB PC电缆接口、定时器、数字量和模拟量标志、依据设备类型输入和输出等功能。目前国产的不带显示的LOGO!模块具有高度的灵活性和价格优势，可以广泛应用于电气控制系统中。

1.1 LOGO!模块与PLC的区别

PLC即可编程控制器，包括逻辑电路、计数器、复杂数据运算以及与其他智能模块通讯等指令内容，其功能远大于LOGO!模块。但在普通电气控制中，PLC的许多功能都不被使用，而且PLC的价格也比较昂贵。LOGO!模块的体积小，便于安装，编程系统也易于掌握，其大部分功能都可以应用到电气控制系统当中，在非自动控制系统使用能够物尽其用。

1.2 LOGO!常用基本功能在电路中的表达方式

继电接触器控制系统采用继电器、接触器、按钮等控制电器实现电气控制，是目前国内最常见控制方式。LOGO!模块基本功能里包括了这些控制电器的功能，其表达方式见图1。

2 原Z3080型摇臂钻床电气控制系统

图1 常用图形对照

Z3080型摇臂钻床主要由底座、立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。主轴箱可在摇臂上移动，并随摇臂绕立柱回转。摇臂还可沿立柱上下移动，以适应加工不同高度的工件。其电气控制系统主要针对的是主轴电机的启停控制、摇臂沿立柱上下移动时电机的正反转控制，以及摇臂与立柱锁紧、松开不同状态的电机正反转控制。其原理图见第35页图2。

第35页图2中SB1为急停开关，SB2为主电机控制按钮，SB3、SB4为摇臂升降控制按钮，SB5、SB6为摇臂与立柱松开与夹紧控制按钮，SQ1、SQ3为摇臂升降行程开关，SQ2、SQ4为松开和夹紧的限位开关，KM1～KM5是接触器，KT是通电延时继电器，FR是热继电器。其控制顺序为：①按下SB2，KM1得电其常开触点闭合主轴电机旋转。为了防止主轴电机长时间过载运行，在控制电路中设置了热继电器FR来保护主轴电机。②按下SB3、SB4后通电继电器KT工作，在延时1.5 s后，KM4得电吸合，立柱与摇臂松开并碰触松开限位开关SQ2，SQ2的常开触点闭合后KM2或KM3便能够得电吸合，立柱实现上升或者下降。③按下SB5、SB6独立控制KM4、KM5得电吸合实现立柱与摇臂的松开与夹紧。

图2 控制原理

在上述控制流程中有两个互锁单元：KM2与KM3的互锁即摇臂上升与下降状态的互锁；KM4与KM5的互锁即立柱与摇臂夹紧与松开的互锁，上升与下降不能共同运行，夹紧与松开动作不能同时实现。

3 主要控制回路电气改造

3.1 LOGO!模块型号与控制流程的编制

文中已经介绍LOGO!模块的基本功能，如何合理利用这些功能来替代原来的控制原理以及部分电气元件是此次电气改造的重点。

首先通过图2以及LOGO!模块的输入输出端口数量将型号选定为LOGO!12/24RCo，它的输入电压是12 V/24 V DC，输入为8点的数字量输入，输出为4继电器输出（允许最大电流为10 A）。该型号模块无液晶显示单元，且模块内的程序可以通过计算机运行相关软件编制，编制好后通过数据连接线写入LOGO!模块中。控制流程根据Z3080型摇臂钻床的控制原理图编制，必须保证原来控制系统的功能，然后最大限度地发挥LOGO!模块的功能。

控制流程为：①按上升（或下降）按钮SB3（或SB4）；②LOGO!模块通电延时单元运行；③LOGO!模块控制接触器KM4、KM5得电吸合；④检测SQ2的状态，当SQ2的常开触点闭合时，LOGO!模块控制接触器KM2、KM3得电吸合。另外：按松开（或夹紧）按钮SB5（或SB6）；LOGO!模块控制接触器KM4、KM5得电吸合。

3.2 编制运行程序图

根据控制流程对该系统的软件进行设计，其输入、输出端口具体分配见表1。

表1 输入输出端口分配

在计算机上运行相关软件，利用软件编程见图3。

图3 LOGO!运行程序

从图3可以看出每个输入、输出的详细关联。图3的控制原理完全包括了图2中的各个单元的控制功能。将编制好的程序通过模拟仿真运行，可以确定该程序模块符合系统逻辑要求，能够实现预定的功能。将程序写入LOGO!模块中后，根据模块的逻辑要求对原电气控制线路进行改造。改造后的电器接线原理图见图4。

图4 改造后的电气原理

通过改造，主轴电机控制属于独立控制，因此对其不做改动。将通电延时继电器用LOGO!模块中的功能替代，LOGO!模块的电源选用DC24 V，如果接触器线圈电压等级与LOGO!模块电压不符，可接双电源共用地线，L为正极，N为地线。还可以将KM2、KM3接成互锁，KM4、KM5也接成互锁，LOGO！模块与接触器的双重互锁可以大大增加控制系统的稳定性和安全性。安装完毕后经调试，运行稳定、动作正常，实现了设计要求。

4 结束语

LOGO!模块的安装尺寸较小但功能齐全，编程方便，与PLC相同，完全可以替代继电接触器控制系统的逻辑功能；而且在控制系统中接线简单，如果电气线路故障，首先可以通过LOGO!模块面板上的指示灯进行判断是否是模块故障，其余的电气控制元件故障也易于检查和排除，这就大大简化了维护工作。在一些电气控制中价格低廉的LOGO!模块完全可以满足逻辑控制需求，从而免去使用价格更加昂贵的PLC，如果在设备改造或控制设计中运用，可以明显提高设备性能和降低制造成本。另外，LOGO!模块也可以运行PLC通用的梯形图语言，这就奠定了在复杂的监控系统中对PLC使用以及维护的基础。

[1] 赵明，许翏编．工厂电气控制设备 [M]．第二版．北京：机械工业出版社，2009.

[2] 杨志忠．数字电子技术 [M]．北京：高等教育出版社，2000.

Application of the LOGO!Module in the Electric Renovation of Z3080 Radial Drilling Machine

Fan Zhongliang

This article introduced the application of the LOGO!Module in Z3080 electrical control circuit and also presented the improvements on the schematic of the original control module.It suggested to replacing the intermediate relay as well as the time relay by using the LOGO!module to achieve an more accurate control of the drilling.

LOGO!;relay contactor control systems;PLC

TG502.34

A

1000-4866（2010）03-0034-03

2010-04-22

范中亮，男，2005年毕业于山西农业大学（电气工程及自动化专业），工学学士，现在大同煤矿集团机电装备力泰公司工作，助理工程师。

修回日期：2010-05-05