西门子PLC在CW6280B车床控制中的应用

孙秀华

摘 要:文章讨论了CW6280B车床电气控制系统改选的必要性和可行性,提出了用PLC技术对系统进行改造的方案,绘制了I/O点分布图及梯形图。

关键词:CW6280B车床电气控制系统可编程序控制技术改造

中图分类号:TG51 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(a)-0059-02

CW6280B是用继电器-接触器控制的应用比较广泛的普通车床,在中小型企业仍然大量使用,其系统接线较复杂,故障诊断与排除较困难,且因为是有触点控制,反映速度较慢,灵活性较差,因而生产效率较低,是制约企业提高企业生产效率、提高效益的瓶颈,所以有必要对其进行技术改选。由于可编程序控制(PLC)具有通用性、适应性强、有完整的自诊断能力、维修方便、价格便宜等优点,适合应用于车床的电气控制电路的改造,本文介绍CW6280B车床的电气控制系统改造方案。

1 车床的工作原理及电气控制要求

车床加工工件时,首先在主轴上夹紧工件,然后由主轴电动机拖动主轴旋转,冷却泵电动机喷冷却液,进刀移动电动机移动到加工位置,进行切削加工。加工完毕后,将刀架退回原位,关闭冷却泵电动机,待主轴停转后,取下工件,完成加工过程。

主轴的正反转,由主电动机的正、反转控制来实现；主轴承受切削时的主要切削功率,为限制主电动机的起动电流,采用星--角起动；为使主轴快速停转以提高效率,主轴电动机采用反接制动；为调整车床位置,主电动机能点动控制；M1是主电动机,M2是冷却泵电动机、M3是快速移动电动机,这3台电动机的起动顺序依次为:M1→M2→M3,停止顺序为M3→M2→M1,3台电动机均有短路和过载保护,且任一台电动机过载时,所有电动机均不能正常工作；快移电动机和冷却泵电动机可以单独停止；为防止起动或运行时发生意外,设置了急停按钮；车床的各种工作状态有相应的指示灯指示。

2 主电路

KM1、KM4控制主电动机M1正反转,KM2控制M1电动机星接起动与运行,KM3控制M1电动机角接起动与运行,KM5控制M2电动机,KM6控制M3电动机,KI为欠电流继电器,FR1-FR3为热继电器,SR为速度继电器。由于主电动机的功率是20KW,在车床的拖动系统中,电动机的功率是按照机床的最大切削量来选用的,实际运行中,机床常常不是满载运行的,因此在很大程度存在欠截现象,所以改进后的电路图是在原图的基础上增加了星—角降压起动和采用欠电流继电器控制的电动机作星—角节能转换,当重载时,欠电流继电器不动作,接触器KM1、KM3吸合,电动机以角接法运行；当轻载时,欠电流继电器动作,触点动作,KM1、KM2吸合,电动机换接成星接法运行。

冷却泵电动机M2的功率为0.125kW,快速移电动机M3的功率为1.0kW,它们的功率较小,可以采用直接起动。

3PLC控制电路

3.1 硬件电路

为实现上述的电气控制要求,选用西门子S7-200PLC,其I/O分配,如图2所示。

图2中,急停按钮是SB1,正向转动起动按钮是SB2,点动控制按钮是SB3,反转动起动按钮是SB4,冷却泵电动机M2、快速移电动机M3的顺序起动、逆序停止按钮分别是SB5、SB6,控制系统运行状态指示灯分别是HL1-HL6,电源指示灯是HL7,正转速度继电器是SRF、反转速度继电器是SRR,M1-3电动机的热继电器分别是FR1-3,欠电流继电器是KI。

3.2 CW6280B车床的梯形图

图3中,T37、T38、T39、T40是定时器,T37为电动机由星接转换为角接的延时时间,T38为电动机由角接转换为星接的延时时间,为避免负载瞬时波动引起角-星频繁转换,T38可适当延长,T38应长于T37；T39为冷却泵电动机、快移电动机顺序起动的间隔时间,T40为冷却泵电动机、快移电动机逆序停止的间隔时间,上述定时器的时间现场调试确定。

电动机急停及保护由回路1控制,M1电动机正转、点动及反转时的反接制动由回路2、3控制,M1电动机反转及正转时的反接制动由回路4、5控制；M1电动机电源的正接及反接由回路6控制；M1电动机星形起动及轻载运行由回路7控制；欠电流继电器吸合时,M1电动机角形起动及重载运行由回路8、9控制；欠电流继电器动作打开时,M1电动机换接成星接运行由回路10控制；M2电动机、M3电动顺序起动及运行由回路11、12控制,回路11、12控制同时控制M2、M3的指示灯HL1、HL2；M2电动机、M3电动机逆序停止由回路13、14控制；M1正转星接的运行指示灯HL3由回路15控制；M1正转角接的运行指示灯HL4由回路16控制；M1反转运行指示灯HL5由回路17控制；M1反转角接运行指示灯HL6由回路18控制。

车床点动控制过程为:合上电源开关QS,按下SB3,I0.2接通,Q0.0动作使KM1吸合,主电动机M1串限流电阻低速转动,松开SB3,I0.2断开,M1停上,可以进行点动调整车床位置。

车床的工作过程为:合上QS,按下SB2,I0.1接通中间继电器M0.1线圈并自锁,M0.1动断触点断开中间继電器M0.2的线圈,使Q0.3不动作,KM4断开,与此同时M0.1动合触点接通Q0.0线圈,使接触器KM1主触点闭合,接正向电源；Q0.0的动合触点和M0.1的另一个动合触点闭合,接通中间继电器M0.3线圈并自锁,M0.3动合触点闭合接通Q0.1线圈,使接触器KM2动作闭合,主电动机星型起动,M0.3另一个动合触点闭合接通定时器T37并开始计时,经t1S延时后,使Q0.1线圈断开,接通Q0.2线圈,接触器KM3主触点动作吸合,主电动机M1角接稳定运行。

按下SB5,I0.4接通Q0.4线圈,使接触器KM5动作吸合,冷却泵电动机M2直接起动运行,喷出冷却液,同时T39开始计时,经t3S延时后,接通Q0.5线圈,使接触器KM6动作吸合,快移电动机M3直接起动运行,开始加工工件。

当负载减小时,主电动机电流也减小,流经欠电流继电器的电流减小,KI线圈释放,KI动断触点闭合,接通定时器T38线圈,经延时t2S后断开Q0.2线圈,而Q0.2的动断触点闭合,接通Q0.1线圈,使KM2动作吸合,主电动机由角接转换为星接运行；当负载增大时,流经欠电流继电器的电流也增大,KI线圈吸合,KI动合触点断开,接通定时器T37线圈,经延时t1S后断开Q0.1线圈,接通Q0.2线圈,主电动机由星接转换为角接运行。

当工件加工结束后,按下SB6,I0.5接通中间继电器M0.4线圈并自锁,M0.4动断触点断开,使Q0.5线圈断开,KM6释放,M2电动机停止,与此同时,M0.4动合触点闭合,接通定时器T40线圈,经延时t4S后,使Q0.4断开,KM5释放,M3电动机停止,T40线圈也同时释放。

按下SB1,I0.0接通,I0.0的动断触点断开,M0.0断开,所有线圈除SRF外均释放,但由于惯性,SRF动合触点仍闭合,I0.6接通,使Q0.3线圈接通,KM4动作吸合,主电动机接入反向电源经限流电阻进行反接制动,当电动机速度下降至接近零时,SRF动合触点断开,KM4断电,M1停止。当任一台电动机过载时,FR1-FR3中总有一个动断触点断开,I1.0断开,切断电源,所有电动机均停止工作。

CW6280B车床在使用过程中,操作简单、控制方便、故障率低、安全可靠,大大提高生产效率,节约了资源。

参考文献

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