范中亮

LOGO!模塊在Z3080型搖臂鉆床電氣改造中的應用

范中亮

介紹了LOGO!模塊在Z3080型電氣控制線路中的應用：對模塊原控制原理圖加以改進，并使用LOGO!模塊取代部分中間繼電器以及時間繼電器，實現(xiàn)對鉆床的準確控制。

LOGO!；繼電接觸器控制系統(tǒng)；PLC

0 引言

Z3080型搖臂鉆床其加工最大范圍為80 mm。由于長期使用，設備的電氣控制系統(tǒng)嚴重老化、故障頻繁，因此對該設備電氣系統(tǒng)實行了改造。改造過程中為電控系統(tǒng)引入了LOGO!模塊并取得了良好效果。

1 LOGO!模塊

LOGO!模塊是西門子公司研制的通用邏輯模塊，集成了控制器、電源、擴展模塊接口、USB PC電纜接口、定時器、數(shù)字量和模擬量標志、依據(jù)設備類型輸入和輸出等功能。目前國產(chǎn)的不帶顯示的LOGO!模塊具有高度的靈活性和價格優(yōu)勢，可以廣泛應用于電氣控制系統(tǒng)中。

1.1 LOGO!模塊與PLC的區(qū)別

PLC即可編程控制器，包括邏輯電路、計數(shù)器、復雜數(shù)據(jù)運算以及與其他智能模塊通訊等指令內(nèi)容，其功能遠大于LOGO!模塊。但在普通電氣控制中，PLC的許多功能都不被使用，而且PLC的價格也比較昂貴。LOGO!模塊的體積小，便于安裝，編程系統(tǒng)也易于掌握，其大部分功能都可以應用到電氣控制系統(tǒng)當中，在非自動控制系統(tǒng)使用能夠物盡其用。

1.2 LOGO!常用基本功能在電路中的表達方式

繼電接觸器控制系統(tǒng)采用繼電器、接觸器、按鈕等控制電器實現(xiàn)電氣控制，是目前國內(nèi)最常見控制方式。LOGO!模塊基本功能里包括了這些控制電器的功能，其表達方式見圖1。

2 原Z3080型搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)

圖1 常用圖形對照

Z3080型搖臂鉆床主要由底座、立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成。主軸箱可在搖臂上移動，并隨搖臂繞立柱回轉(zhuǎn)。搖臂還可沿立柱上下移動，以適應加工不同高度的工件。其電氣控制系統(tǒng)主要針對的是主軸電機的啟?？刂啤u臂沿立柱上下移動時電機的正反轉(zhuǎn)控制，以及搖臂與立柱鎖緊、松開不同狀態(tài)的電機正反轉(zhuǎn)控制。其原理圖見第35頁圖2。

第35頁圖2中SB1為急停開關，SB2為主電機控制按鈕，SB3、SB4為搖臂升降控制按鈕，SB5、SB6為搖臂與立柱松開與夾緊控制按鈕，SQ1、SQ3為搖臂升降行程開關，SQ2、SQ4為松開和夾緊的限位開關，KM1～KM5是接觸器，KT是通電延時繼電器，F(xiàn)R是熱繼電器。其控制順序為：①按下SB2，KM1得電其常開觸點閉合主軸電機旋轉(zhuǎn)。為了防止主軸電機長時間過載運行，在控制電路中設置了熱繼電器FR來保護主軸電機。②按下SB3、SB4后通電繼電器KT工作，在延時1.5 s后，KM4得電吸合，立柱與搖臂松開并碰觸松開限位開關SQ2，SQ2的常開觸點閉合后KM2或KM3便能夠得電吸合，立柱實現(xiàn)上升或者下降。③按下SB5、SB6獨立控制KM4、KM5得電吸合實現(xiàn)立柱與搖臂的松開與夾緊。

圖2 控制原理

在上述控制流程中有兩個互鎖單元：KM2與KM3的互鎖即搖臂上升與下降狀態(tài)的互鎖；KM4與KM5的互鎖即立柱與搖臂夾緊與松開的互鎖，上升與下降不能共同運行，夾緊與松開動作不能同時實現(xiàn)。

3 主要控制回路電氣改造

3.1 LOGO!模塊型號與控制流程的編制

文中已經(jīng)介紹LOGO!模塊的基本功能，如何合理利用這些功能來替代原來的控制原理以及部分電氣元件是此次電氣改造的重點。

首先通過圖2以及LOGO!模塊的輸入輸出端口數(shù)量將型號選定為LOGO!12/24RCo，它的輸入電壓是12 V/24 V DC，輸入為8點的數(shù)字量輸入，輸出為4繼電器輸出（允許最大電流為10 A）。該型號模塊無液晶顯示單元，且模塊內(nèi)的程序可以通過計算機運行相關軟件編制，編制好后通過數(shù)據(jù)連接線寫入LOGO!模塊中?？刂屏鞒谈鶕?jù)Z3080型搖臂鉆床的控制原理圖編制，必須保證原來控制系統(tǒng)的功能，然后最大限度地發(fā)揮LOGO!模塊的功能。

控制流程為：①按上升（或下降）按鈕SB3（或SB4）；②LOGO!模塊通電延時單元運行；③LOGO!模塊控制接觸器KM4、KM5得電吸合；④檢測SQ2的狀態(tài)，當SQ2的常開觸點閉合時，LOGO!模塊控制接觸器KM2、KM3得電吸合。另外：按松開（或夾緊）按鈕SB5（或SB6）；LOGO!模塊控制接觸器KM4、KM5得電吸合。

3.2 編制運行程序圖

根據(jù)控制流程對該系統(tǒng)的軟件進行設計，其輸入、輸出端口具體分配見表1。

表1 輸入輸出端口分配

在計算機上運行相關軟件，利用軟件編程見圖3。

圖3 LOGO!運行程序

從圖3可以看出每個輸入、輸出的詳細關聯(lián)。圖3的控制原理完全包括了圖2中的各個單元的控制功能。將編制好的程序通過模擬仿真運行，可以確定該程序模塊符合系統(tǒng)邏輯要求，能夠?qū)崿F(xiàn)預定的功能。將程序?qū)懭隠OGO!模塊中后，根據(jù)模塊的邏輯要求對原電氣控制線路進行改造。改造后的電器接線原理圖見圖4。

圖4 改造后的電氣原理

通過改造，主軸電機控制屬于獨立控制，因此對其不做改動。將通電延時繼電器用LOGO!模塊中的功能替代，LOGO!模塊的電源選用DC24 V，如果接觸器線圈電壓等級與LOGO!模塊電壓不符，可接雙電源共用地線，L為正極，N為地線。還可以將KM2、KM3接成互鎖，KM4、KM5也接成互鎖，LOGO！模塊與接觸器的雙重互鎖可以大大增加控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。安裝完畢后經(jīng)調(diào)試，運行穩(wěn)定、動作正常，實現(xiàn)了設計要求。

4 結(jié)束語

LOGO!模塊的安裝尺寸較小但功能齊全，編程方便，與PLC相同，完全可以替代繼電接觸器控制系統(tǒng)的邏輯功能；而且在控制系統(tǒng)中接線簡單，如果電氣線路故障，首先可以通過LOGO!模塊面板上的指示燈進行判斷是否是模塊故障，其余的電氣控制元件故障也易于檢查和排除，這就大大簡化了維護工作。在一些電氣控制中價格低廉的LOGO!模塊完全可以滿足邏輯控制需求，從而免去使用價格更加昂貴的PLC，如果在設備改造或控制設計中運用，可以明顯提高設備性能和降低制造成本。另外，LOGO!模塊也可以運行PLC通用的梯形圖語言，這就奠定了在復雜的監(jiān)控系統(tǒng)中對PLC使用以及維護的基礎。

[1] 趙明，許翏編．工廠電氣控制設備 [M]．第二版．北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 楊志忠．數(shù)字電子技術 [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年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學（電氣工程及自動化專業(yè)），工學學士，現(xiàn)在大同煤礦集團機電裝備力泰公司工作，助理工程師。

修回日期：2010-05-05