1 引言

　　普通車床是應用非常廣泛的金屬切削工具，目前采用傳統的繼電器控制的普通車床在中小型企業仍大量使用。由于繼電器系統接線復雜，故障診斷與排除困難，并存在著固有缺陷。由于它是利用布線組成各種邏輯來實現控制，需要大量機械觸點，因此可靠性不高；當改變生產流程時要改變大量的硬件接線，甚至重新設計系統，要耗費大量的人力物力，花費很多時間。因而造成了這些企業的生產率低下，效益差，反過來這些企業又沒有足夠的資金購買新的數控車床。因此，當務之急就是對這些普通車床進行技術改造，以提高企業的設備利用率，提高產品的質量和產量，由于可編程控制器(PLC)具有：①通用性、適應性強；②完善的故障自診斷能力且維修方便；③可靠性高及柔性強等優點，且小型PLC的價格目前亦很使宜。因此，在普通車床的控制電路改造中發揮了及其重要的作用。本文以C650車床的控制系統為例，詳細說明采用PLC改造傳統控制系統的設計過程。

2 C650普通臥式車床的電氣控制要求與控制特點

　　C650普通車床的電力拖動控制要求與特點如下：

　　(1)主軸電動機M1通常選用籠型異步電動機，完成主軸主運動和刀具進給運動的驅動。電動機采用直接起動的方式起動，可正反兩個方向旋轉。為加工調整方便，還具有正向點動功能。

　　(2)停車時和點動完畢均要反接制動。為了防止在頻繁點動時，大電流造成電動機過載以及限制反接制動電流，在點動和反接制動時主電路串接了限流電阻R，

　　(3)為了提高生產效率、減輕工人勞動強度，溜板箱的快速移動由電動機M3單獨拖動。根據使用需要，可隨時手動控制起停。

　　(4)車削加工中，為防止刀具和工件的溫度過高、延長刀具使用壽命、提高加工質量，車床附有一臺單方向旋轉的冷卻泵電動機M2，提供冷卻液。

3 C650車床電氣控制系統的主電路

　　C650車床的主電路圖如圖1所示。主電路中有三臺電動機。主電動機M1、冷卻泵電動機M2和快速移動電動機M3。主電動機電路接線分為三部分，第一部分由交流接觸器KMl和KN心的兩組主觸點構成電動機的正反轉接線；第三部分為電流表A經電流互感器TA接在主電動機M1的動力回路上，利用一時間繼電器KT的延時動合觸點，在起動的短時間內將電流表暫時短接；第三部分線路通過交流接觸器KM3的主觸點控制限流電阻R的接入和切除。電動機M2由交流接觸器KM4的主觸點控制其接通與斷開；電動機M3由交流接觸器KM5控制。

圖1C650車床的主電路圉圖

4 PLC控制電路

　　4.1 PLC機型選擇、硬件連接及I／O地址分配

　　車床電氣控制系統所需的I／O點總數在256以下，屬于小型機的范圍。控制系統只需要邏輯運算等簡單功能。主要用來實現條件控制和順序控制。為實現C650車床上述的電氣控制要求，所以PLC可以選擇西門子公司的S7—200系列。它的價格低，體積小，非常適用于單機自動化控制系統。該機床的輸入信號是開關量信號，輸出是負載三相交流電動機接觸器等。根據表1可知，車床電氣控制系統需要9個外部輸入信號，5個輸出信號。PLC所具有的輸入點和輸出點一般要比所需冗余30％，以便于系統的完善和今后的擴展預留。所以本系統所需的輸入點為12個，輸出點為7個。現選擇西門子公司生產的S7—200系列的CPU224型PLC，24V直流14點輸入，繼電器型交流10點輸出。I／O地址分配如表l所示，PLC控制的外部接線圖如圖2所示。

　　4.2 C650車床的PLC程序設計

　　PLC的程序可以采用梯形圖、語句表、程序塊等形式表示。為了與繼電器一接觸器系統相承接，采用梯形圖形式對車床電氣控制系統進行編程。梯形圖與繼電器一接觸器系統的原理圖從本質七相一致，設計方法為參照繼電器原理圖在保持原有控制邏輯基礎上改繪。車床電氣控制系統的PLC程序如圖3所示。

圖2C650車床PLC控制的外部接線圖

　　4.3 PLC梯形圖控制分析

　　(1)車床正向工作及反接制動過程：按下SB2，M10.0接通，Q0.2動作，KM3吸合短接電阻R，同時M11.1動作，Q0.0動作，KM1吸合，主電動機M1正轉起動運行，開始車削加工。要停車時，按下SB1，Q0.0、Q0.2釋放，松開SB1，Q0.1動作，KM2吸合，主電動機M1串電阻反接制動，當速度接近零時，速度繼電器正轉常開觸點KS1斷開，KM2釋放電動機M1停轉。反向工作過程與正向相同。

　　(2)刀架快速移動過程：扳動進給操縱手柄壓合位置開關SQ，Q0.4動作，KM5吸合，M3起動運行，刀架向指定方向快速移動。

　　(3)主電動機正向點動過程：按下SB4，Q0.0動作，使KMl吸合，M1串電阻限流點動，松開SB4，Q0.0斷開，M1停轉，實現點動控制。

　　(4)冷卻泵工作過程：如果車削加工過程中，工件需要使用冷卻液時，按下SB6，Q0.3動作，KM4線圈得電，冷卻泵電動機M2工作，提供冷卻液。要停止，按下SB5即可。

圖3C650車床PLC控制程序

5 結束語

　　通過實踐證明用PLC代替傳統繼電觸器控制能達到很好的效果，不僅簡化了控制線路，縮小了控制裝置的體積，提高了系統工作的可靠性、通用性，而且增強了控制系統的功能，實現了C650車床的自動控制，生產效率得到了很大提高，并能很好地保證其加工精度。