基于S7-200实现CA6140车床电气控制系统改造

庞文燕， 崔兴艳

(哈尔滨职业技术学院， 哈尔滨 150081)

目前机床电气设备作为一种通用机床在生产实际中应用较多。其中大部分是80年代的产品，电气控制普遍采用传统继电器-接触器控制，存在接线复杂、故障率高，影响产品质量和生产效率以及经济效益等问题。PLC作为一种新型现代工业控制装置，是现代工业控制的主流。用PLC技术对旧机床设备电气控制系统进行升级改造，对企业实现生产过程自动化，提高劳动生产率，提高产品质量、改善企业管理，提高企业经济效益和市场的竞争力具有重要的应用价值。车床是作为一种用途广且非常普遍的金属切削机床，在东北老工业基地市场保有量高，但是故障频发，精确度有待提高。采用PLC、变频器与触摸屏相结合的技术来改造车床电气控制系统，能够快速提高车床的可靠性和效率。

1 CA6140车床结构及控制要求

1.1 普通卧式车床结构

车床主要用来车削外圆、内圆、端面、螺纹、定型面，也可用钻头、铰刀等刀具来钻孔、镗孔、倒角、割槽和切断等。车床加工过程中有主运动、进给运动、辅助运动。

1.2 车床控制要求及控制原理

主拖动电动机一般选用笼型异步电动机，选用机械调速，与主轴间使用齿轮变速箱连接，可采用直接起动或Y-△起动，停车要求快速，能正反转。需要增加一台冷却泵，冷却电动机为单方向旋转，应在主电动机起动后起动，并在冷却电动机不能提供冷却液时，不允许主电动机工作。由单独的快速移动电动机拖动溜板箱，采用点动控制。控制线路应有必要的保护措施与安全的局部照明电路。

主轴电动机M1、冷却泵电动机M2、快速移动电动机M3均直接启动，分别由接触器KM1、中间继电器KA1、中间继电器KA2来控制。采用FR1、FU1、FR2作过载保护及短路保护。控制电路通过控制变压器TC输出127V交流电压供电，采用熔断器FU2作短路保护。SB2和SB3启动M1和M3。主轴电动机M1启动后，闭合转换开关SA1，冷却泵电动机M2旋转。当M1停止时，M2停止旋转。指示灯HL和照明灯EL由控制变压器TC直接输出36V交流电压供电，采用熔断器FU2作短路保护，其中照明灯由开关SA2控制其接通与断开。控制电路如图1所示。

图1 C6140控制电路

2 PLC改造

根据CA6140车床电气控制原理图，制定PLC改造方案。改造的范围仅是3个电动机控制电路。选择西门子公司的S7-200CPU226作为控制器。I/O分配表见表1。控制系统硬件原理图见图2。梯形图及指令语句表见图3。

表1 C6140型普通车床PLC的输入/输出点分配表

图2 PLC控制系统硬件原理图

图3 梯形图及指令语句表

3 结语

本文提出了旧机床电气控制系统改造的意义，对CA6140车床进行了改造设计，实验表明，该设计完全达到了控制目标且经济可靠。

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