廣州市工貿(mào)技師學(xué)院 鐘文偉

廣州市某機(jī)械設(shè)備加工廠內(nèi)有一臺老式車床，它使用年限長達(dá)30年，控制線路早已有多處破損，時有故障產(chǎn)生，已經(jīng)嚴(yán)重影響了生產(chǎn)，但這臺機(jī)床的本體尚是完好，購買一臺全新的設(shè)備取代它大約要十幾萬。鑒于以上廠家領(lǐng)導(dǎo)找到我，希望我能對這臺老式設(shè)備進(jìn)行數(shù)控化改造，以最小經(jīng)濟(jì)代價讓這臺設(shè)備煥發(fā)新春。

接到任務(wù)后，來到廠家和他們技術(shù)人員進(jìn)行對接，咨詢一些有關(guān)該車床一些基本情況，想問對于這臺設(shè)備他們想改造到什么程度，只是單純完成原來的控制功能還是另外增加一些功能。由于歷史久遠(yuǎn)，廠家技術(shù)人員無法提供相應(yīng)的技術(shù)資料，原有的圖紙早已丟失。對于這臺設(shè)備他們有以下想法：

1.設(shè)備原有功能全部都要有，原有保護(hù)也都要有。

2.對設(shè)備控制箱改動最小，增加電動機(jī)的工作指示和故障指示。

3.要充分利用原有型號電氣元件。

了解了他們想法，我確定了我的工作思路，首先我要對車床的動作流程要清楚，恢復(fù)車床的原電氣原理圖，然后分析它的工作原理，據(jù)此確定用什么PLC對其改造，再畫出改造后的電氣原理圖，然后廠家技術(shù)人員一起確定該電氣原理圖的是否符合他們要求，最后按圖接線完成改造任務(wù)。

圖1 原有的電氣原理圖

一、恢復(fù)原有電氣原理圖

到了現(xiàn)場后，通過試車和跟線，最終確定原來的電氣原理圖如圖1所示：

二、圖1電氣原理圖原理分析

這臺車床共控制三臺電機(jī)，1M主軸電動機(jī)是單向長時間運行，2M冷卻泵電動機(jī)也是單向長時間運行，而3M快速進(jìn)給電動機(jī)是點動運行方式。

合上電源開關(guān)QF，為主電路和控制線路提供電源。控制線路分成三個工作電壓，一個是接觸器線圈的控制電壓110V;一個是指示燈工作電壓6V;最后一個是照明工作電壓24V。

按下SA 1，則照明指示燈EL1開始工作輔助照明；按下SB7，3M快速進(jìn)給電動機(jī)開始點動運行；而1M主軸電動機(jī)和2M冷卻泵電動機(jī)存在著一個順序控制關(guān)系，冷卻泵電動機(jī)一定要后啟動，而主軸電動機(jī)還要二地控制。按下SB3或SB4，主軸電動機(jī)啟動，然后按下SB6啟動冷卻泵電動機(jī)，按下SB5停止冷卻泵電動機(jī)；按下SB1或SB2所有電動機(jī)均停止。

三、確定改造方案

根據(jù)上面簡述的工作原理，以及廠家技術(shù)人員所提出技術(shù)要求，我確定改造方案所用PLC為西門子LOGO!，型號為LOGO!230RC。選擇西門子LOGO!原因如下：1.西門子LOGO!為小型PLC，基本不上占用空間，直接占用原變壓器的位置。2.西門子LOGO!可以直接帶負(fù)載，它每個輸出點可以帶的電流為10A。3.西門子LOGO!便宜，通過對原理分析想完成改造，要用8個輸入點，4個輸出點，只要一個西門子LOGO!基本模塊就可以，而一個西門子LOGO!基本模塊市場價500塊就可以了。4.LOGO!模塊采用的220V供電，原來控制箱內(nèi)有一根零線，不要另外改線。

1.西門子LOGO!現(xiàn)場元件信號對照表如表1所示。

2.完成改造后電氣原理圖。

圖2 完成改造電氣原理圖

原來電氣原理圖的主電路保護(hù)原樣，只要把控制線路稍做修改。為了減少PLC輸入點，我把二地啟動和二地停止各只占用一個輸入點，電動機(jī)的工作指令和故障指令，都是在外圍線路，也不占用輸入點。通過這些處理方法，只要一個西門子LOGO!230RC基本模塊就可以了，費用也減少了。完成改造的電氣原理圖如圖2所示。

3.與圖2所配套的程序圖如圖3所示。

表1 PLC的I/O現(xiàn)場元件信號對照表

圖3

四、與廠家技術(shù)人員確定方案

改造方案我確定以后，找來廠家技術(shù)人員，將上述圖紙?zhí)峁┙o對方，看對方是否有不同建議。由于這個改造方案只是用PLC替換了原來控制線路，控制各個電動機(jī)動作的接觸器仍然是原來的，只是控制線圈的電壓由原來110V變成了220V。在控制冷卻泵的接觸器KM 2控制程序支路當(dāng)中串入控制主軸接觸器KM 1常開觸點，以形成順序控制；過載保護(hù)KH1和KH2占用了二個輸入點，在程序當(dāng)中控制接觸器KM 1和KM 2的斷開，KH1斷開主軸電動機(jī)和冷卻泵電動機(jī)均停止，而KH2斷開則只停止冷卻泵電動機(jī)。這就是說，線路原來功能和保護(hù)全部都有。

這個改造方案中西門子LOGO!230RC占用原來變壓器的位置，另外在控制箱的外殼增加了一個工作指示燈和二個故障指示燈，其余均為原來型號的元器件，用PLC取代原來的控制線路。在PLC外圍利用三個接觸器常開輔助觸點接通三個工作指示燈，KM 1吸合，則EL1工作指示燈亮；KM 2吸合，則EL2工作指示燈亮；KM 3吸合，則EL3工作指示燈亮；KH1動作，主軸電動機(jī)和冷卻泵電動機(jī)均停止，EL4工作指示燈亮；KH2動作，冷卻泵電動機(jī)停止，EL5工作指示燈亮.對原來控制箱基本上沒有什么改變，也增加電動機(jī)工作指示燈和故障指令燈，符合廠家的設(shè)計要求。

改造過程全部利用原來型號的元器件，對接觸器線圈的工作電壓由原來的110V，變成220V，照明指示燈的工作電壓由原來的24V變成220V，工作狀態(tài)指示燈的工作電壓由6V變成220V，這樣做的目的省去一個機(jī)床控制變壓器，也便于統(tǒng)一管理后備元件。

五、完成接線，上電試機(jī)

與廠家的技術(shù)人員確認(rèn)，按改造后電氣原理圖接好線，然后進(jìn)行試機(jī)，符合廠家設(shè)計要求。本改造方案也比較經(jīng)濟(jì)，改造過程使用一個西門子LOGO！價值500，三個接觸器價值100，六個指示燈價值20，再加上導(dǎo)線若干，價值100，總的成本在1000以下。經(jīng)過一個時間運行，車床動作穩(wěn)定，故障基本上也沒有了，達(dá)到了設(shè)計要求。

[1]陳浩編.圖解西門子LOGO！應(yīng)用技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2014.

[2]西門子有限公司著.深入淺出西門子LOGO![M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2015.

[3]陳浩編著.案例解說西門子LOGO！與變頻器綜合應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2014.