西门子S7-200系列PLC改造车床电气控制系统

1、西门子s7-200系列plc改造车床电气控制系统己口 i 口年11月第己g卷第1j期西门子$7-200系列plc改造车床电气邱利军王凯李勇（北京电子科技职业学院北京100176）摘要:用现有的西门子s7200系列pic将普通车床电气控制系统改 造成效率高,精度准，故障少的plc控制系统既经济又实惠以西门子s7200系列pic改造c650普通卧式车床电气控制系 统为例，阐述了改造方案，同时根据c650普通卧式车床原继电器控制线路的要求确定了 plc的i/o地址分配,plc控制 系统的（i/o点）外部接线图,设计了梯形图并进行现场调试,经实际使用证明效果良好.关键词:普通车床;plc;改造中图分类

2、号:tmo5文献标识码:bsiemenss7200seriesplcreformslatheelectricitynavarqiulunwangkailiyong（beijingelectronicscienceandtechnologyvocationalcollege,beij ing 100 176,china)abstract:usingexistingsiemenss7一200plctoordinarylatheelectriccon trolsystemtransformationintoahighefficien一cy,lowmalfunction,precisionofplcc

3、ontrolsystemandbenefits.basedon thesiemenss7一200plctransformationc650ordinaryhorizontallatheselectricalcontrolsystemasanexample,thispaperexpoundstheretrofitscheme,accord一ingtothec650ordinaryhorizontallathesoriginalrelaycontrollinesdetermin ethel/oaddressplcdistributionandplccontrolsystem(i/o)outside

4、theladder一diagramhookup,designandcommi ssioning,practicaluseeffectisgood keywords:engine 1 athe;plc;makeover0引言小型plc在普通车床的控制电路改造中发挥了及其重要的作用以c650车床的控制系统为例，详细说明采用西门子s7200系列plc改造传统控制系统的设计和调试过程四门了 s7200系列plc在自动化工业现场c逐步趋于淘汰，国内许多客户的西门子s7200系列plc将处于闲置状态因此用现有的西门子$7-200系列plc改造传统的继电器控制系统既经济又实惠，同时可以消化部分西门子s720

5、0系列plc,节约资源.1c650普通卧式车床的电力拖动要求与控制特点分析c65o型普通卧式车床电气控制电路如图1所示.(1) 主运动的控制:由三相鼠笼型异步电动机ml拖动,功率为30kw,允许在空载下直接起动完成主轴主运动的驱动和通过挂轮箱传给溜板箱来拖动刀架实现刀架的横向左,右移动刀具进给运动的驱动车削螺纹吋，刀架移动与主轴旋转运动之间必须保持准确的比例关系，因此，车床主轴运动和进给运动只市一台电动机拖动，刀架移动由主轴箱通过机械传动链来实现主轴电动机要求正反两个方向旋转，由于加工工件转动惯量较大，需耍采用速度继电器实现正反两个旋转方向的电气停车制动.为了加工调整方便，主轴电动机还具有点动

6、功能.主轴电动机ml由接触器km1,km2,km3控制，主电动机电路接线分为3部分，第1部分由交流接触器km1和km2的2组主触点构成电动机的正反转接线;第2部分为电流表a经电流互感器ta接在主电动机ml的动力回路上，利用一时间继电器kt的延时动断触点，在启动的短时间内将电流表暂时短接;第3部分线路通过交流接触器km3的主触点控制限流电阻r的接人和切除作者简介:邱利军，本科，高级讲师/维修电工高级技师,主要研究方向为电气设备应用.中国科技核心期刊一 63一期14i5i6图1c650型卧式车床电气控制电路辅助运动的控制:为了提高生产效率，减轻工人劳动强度,溜板箱的快速移动由电动机m3单独拖动，功

7、 率为2.2kw.根据使用需要，可随时手动控制起停，故m3只要求点动，由接触器km5控制.冷却泵电机的控制卉削加工中,为防止刀具和工件的温度过高，延长刀具使用寿命，提高加工质量，车床附有一台单方向旋转的冷却泵电动机m2,功率为0.15kw.冷却泵电动机m2与主轴电动机实现顺序起停,也可单独操作，由接触器km4控制.(4) m1正反转之间通过接触器km1,km2实现互锁;热继电器fr1,fr2实现ml,m2的过载保护;ml,m2,m3分别通过接触器km!,km2,km4,km5实现欠 电压和零电压保护.2改造方案的确定(1) 原车床的工艺加工方法不变；(2) 在保留主电路的原有元件的基础上，不改

8、变原控制系统电气操作方法；(3) 电气控制系统控制元件(包括按钮，行程开关，热继电器和接触器等)，作用与原电气线路中作用相同；主轴和进给启动，制动，低速，高速和变速冲动的操作方法不变；(5) 改造原继电器控制中的硬件接线，改为plc编程实现；(6) 原电路中用于短接电流表的吋间继电器kt由中间继电器ka代替，由plc内部时间继电器控制plc 输出点带动中间继电器ka动断触点完成主电动机正反 转启动时短接电流表的任务.3利用西门子$7-200系列plc对c650普通卧式车床的改造3.1c650普通卧式车床plc改造i/o地址分配车床电气控制系统只需要逻辑运算等简单功能西门子s7-200系列plc

9、,非常适用于单机自动化控制系统. 根据表1可知，车床电气控制系统需要10个外部输入信 号,6个输出信号.根据plc所具有的输入点和输出点般要比所需冗余30%,以便于系统的完善和扩展预留 的要求现选择 siemenss7200cpu224 型 plc, ac220v供电,dc24v14点输入，继电器型交流1o点输 出.1/0地址分配0如表1所示,plc控制系统的输入/ 输出(i/o点)外部接线如图2所示.中国科技核心期刊己口 i 口年11月 第己g卷第ii期 表11/0地址分配 一应用天地1mimlooll+.jl二jh）.lqoou主轴电动机mi正转接触器km1停止按钮sb1，急停按钮sb61

10、0.2qo.1 几u主电动机ml正转sb2主轴电动jlmt反转接触器km2/10.3qo.2nu主电动机ml反转按钮sb3短路限流电ir接触器km3/,（）4qo3 厂u主电动lmlie转点动按钮sb4冷却泵电机起停接触器km410.5q0.4 52快速移动电机启停接触器km5/1()6 宝 2m 冷动泵电动机m2启动按钮sb5田go10.72l+1里2mnq0.5一口电流表a短接中间继电器ka快速移动电动机点动sq7il.(q0.611.1q0.7ac110vc主电动dvll过载保护fr1nll厂i12q1.0冷动泵电动机m2过载保护fr2速度继电器正转常开触头ksli .3qi.111.4

11、速度继电器反转常开触头ks211.5onac22ovl+图2pic控制系统的输入/输出（i/o点）外部接线图中国科技核心期刊一 65一厥0络1网络标题霭臻b§gl."一一i,10.2101ii1q0.2卜卜卜）io.311t37一卜一网络2q02mo.0卜_）网络3i ).211 .1m011 啊_()mo.11 j网络41o31o.im()2 卜卜)1m025k-j卜卜卜/卜）1卜一3104110.11141,卜一r11111,hqooj-j网络6卜卜卜，卜)'1)10.111.31,br 卜_jiillihc017一n 一 2 卜一n;嘲络81.0.)14卜)刚

12、络91|1酶一强ir图3c65o普通卧式车床plc改造梯形图4改造后车床的plc调试过程4.1主轴电动机正转控制经检查，机床各部分供电正常后按下主轴电动机正 转启动按钮sb2,10.2动合触点闭合,q0.2接通（因10.1, 11.1的动合触点在plc通电后即为闭合状态）,qo.2动 合触点闭合，通用继电器m0.0接通，使qo.2保持得电， 同时t37接通并开始计时;通用继电器m0.1接通. m0am0.1动合触点闭合,q0.0接通，主轴电动机正向 启动运转当主轴电动机正向旋转速度达到120r/min 时，速度继电器正转动合触点ks1闭合,11.3动合触点闭66 己口 i 口年11月第己g卷第

13、if期ill合,为主轴电动机止向旋转反向制动作好准备t37计时 经过5s后动作,t37动合触点闭合，接通q0.5,电流表a 开始监测主轴电动机的电流.4.2主轴电动机反转控制按下主轴电动机反转启动按钮sb3,10.3动合触点闭 合,q0.2接通（因10.1,11.1的动合触点在plc通电后叩 为闭合状态）,q0.2动合触点闭合，通用继电器mo.o接 通，使qo.2保持得电，同时t37接通并开始计时;通用继 电器mo.2接通.m00,m02动合触点闭合,qo接通，主轴电动机反向启动运转当主轴电动机反向旋转速 度达到120i7rain时，速度继电器反转动合触点ks2闭 合,11.4动合触点闭合，为

14、主釉电动机反向旋转正向制动 作好准备.t37计时终过5s后动作,t37动合触点闭合， 接通q0.5,电流表a开始监测主轴电动机的电流.4.3主轴电动机点动控制按下主轴电动机点动按钮sb4j0.4动合触点闭合， q0.0接通,主轴电动机串联电阻r启动运行，松开sb4, qo.o断电，主轴电动机停转，实现主轴电动机点动.4.4主轴电动机正向启动运行反向制动停止控制 当q0.0,q0.2,q05,t37闭合，主轴电动机正向运 转时,按下停止按钮sb1或急停按钮sb6j0.1动合触点 复位断开,q02t37失电m0.0,m0.1失电;m00,m0.1动合触点复位断开,q0.0失电，主轴电动机失电， 在

15、转动惯量的作用下仍然正转同时,10.1动断触点复位 闭合（因10.1的动断触点在plc通电后即为断开状态）， 此时因主轴电动机正向旋转速度大于120r/rain时，速度 继电器正转动合触点ks1闭合,11.3动合触点处于闭合 状态，所以q0.1接通,给主轴电动机通入反转电源，使之 产生一个反转力矩制动主轴电动机的正向旋转，主轴电动 机的正转速度迅速下降当正转速度下降至120r/rain 时，速度继电器ks1动合触点复位断开,11.3动合触点复 位断开,qo.l掉电，完成主轴电动机的正向启动运行反向制动停止过程.4.5主轴电动机反向启动运行正向制动停止控制 当qo.l,q02,q05,t37闭合

16、，主轴电动机反向运 转时,按下停止按钮sb1或急停按钮sb6,10.1动断触点 断开,qo2,t37失电,m00,m02失电;m0.0,m0.2动 合触点复位断开,q0.1失电，主轴电动机失电，在转动惯 量的作用下仍然反转同时,10.1动断触点复位闭合（因 10的动断触点在plc通电后即为断开状态），此时因主 轴电动机反向旋转速度大于120r/min时,速度继电器反 转动合触点ks2闭合,11.4动合触点处于闭合状态，所以 q0,0接通,给主轴电动机通入正转电源，使之产生一个正 转力矩制动主轴电动机的反向旋转，主轴电动机的反转速 度迅速下降当反转速度下降至120r/min时，速度继电 器ks2

17、动合触点复位断开,11.4动合触点复位断开,qo.o 掉电，完成主轴电动机的反向启动运转正向制动停止 过程中国科技核心期刊 己口 i 口年11月 第己g卷第11期 当主轴电动机ml过载，热继电器fr1动作时,11.1 的动合触点复位断开,qo.o,qo2或qo,qo2掉电， 主轴电动机停止运行，实现过载保护为了缩短停车所用 的时间完成,11动断触点（因在plc通电后即为断开状 态，热继电器fr1动作时,11.1的动断触点复位闭合）分 别与11.3和11.4的动合触点配合,完成主轴电动机的正 向启动运行反向制动停止过程和主轴电动机的反向启动 运转正向制动停止过程当停电或电压不足时,接触器 km1

18、,km3或km2,km3复位，实现对主轴电动机ml 的失压和欠压保护.4.6冷却泵电动机控制按下冷却泵电动机的启动按钮sb5（带自保持功能），10.6动合触点闭合,qo.3接通,冷却泵电动机m2启动运 转释放冷却泵电动机的启动按钮sb5j0.6动合触点复 位断开,q0.3断开,冷却泵电动机m2停止运转.当主轴电动机过载，热继电器fr2动作时,11.2的动 合触点复位断开,qo3断开,冷却泵电动机m2停止运 转,实现过载保护停电或电压不足时，接触器km4复 位,实现对冷却泵电动机m2的失压和欠压保护.4.7快速移动电动机控制需要快速移动电动机运行时，压下位置开关sqjl.o 动合触点闭合,qo.

19、4接通，快速移动电动机m3启动运 行释放位置开关sq,11.0动合触点复位断开,qo4断 开，快速移动电动机m3停止运行停电或电压不足吋， 接触器km5复位，实现对快速移动电动机m3的失压和 欠压保护j.5结束语将以上设计好的plc程序输入到siemenss7200cpu224主机后，按图2连接好plc控制系统的输入/输 出外部电路和主电路，检查无误后，调试plc程序，调试 过程全部通过，完全满足车床的控制要求;c650普通卧式 车床原继电器电路经siemenss7200系列plc改造(上接第53页)2李听,洪文学.传感技术引人注目的新兴分支模糊传 感器j 仪器仪表,2007,28(4):148153.1-3曹捷，陈泉林,叶姣姣基于模糊逻辑的交叉口交通流 控制j电子测量技术,2008,32(3):3841.4陈延奎基于单片机的交通灯控制系统j 重庆科技 学院,2007,9(4):5961.e5杨迎辉，许文君，达新宇种车流量自适应交通灯控制系统的实现仪器仪表用户,2009,16(4):7980.6郭培源，付扬光电检测技术与应用m.北京:北京 航空航天大学出版,2006:6173.蔓i应用天地后,虽然一次性投资较大，但改造后的设备大大降低了运 行的故障率，提高了设备运行的稳定性和效率，