LOGO!對(duì)CW6163B型車床的數(shù)控化改造
2020-5-13 來(lái)源：廣州市工貿(mào)技師學(xué)院 作者： 鐘文偉
摘要：本文通過(guò)改造一個(gè)老式車床，來(lái)介紹改造項(xiàng)目改造步驟。要先了解要改造機(jī)床的動(dòng)作流程，根據(jù)其動(dòng)作流程確定其改造方案，畫出改造后電氣原理圖，然后與廠家的技術(shù)人員一起完善電氣原理圖，最后根據(jù)原理圖進(jìn)行接線，完成設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：過(guò)載；短路；PLC；變壓器；順序控制
廣州市某機(jī)械設(shè)備加工廠內(nèi)有一臺(tái)老式車床，它使用年限長(zhǎng)達(dá)30年，控制線路早已有多處破損，時(shí)有故障產(chǎn)生，已經(jīng)嚴(yán)重影響了生產(chǎn)，但這臺(tái)機(jī)床的本體尚是完好，購(gòu)買一臺(tái)全新的設(shè)備取代它大約要十幾萬(wàn)。鑒于以上廠家領(lǐng)導(dǎo)找到我，希望我能對(duì)這臺(tái)老式設(shè)備進(jìn)行數(shù)控化改造，以最小經(jīng)濟(jì)代價(jià)讓這臺(tái)設(shè)備煥發(fā)新春。
接到任務(wù)后，來(lái)到廠家和他們技術(shù)人員進(jìn)行對(duì)接，咨詢一些有關(guān)該車床一些基本情況，想問(wèn)對(duì)于這臺(tái)設(shè)備他們想改造到什么程度，只是單純完成原來(lái)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(wú)法提供相應(yīng)的技術(shù)資料，原有的圖紙?jiān)缫褋G失。對(duì)于這臺(tái)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(duì)設(shè)備控制箱改動(dòng)最小，增加電動(dòng)機(jī)的工作指示和故障指示。
3.要充分利用原有型號(hào)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(duì)車床的動(dòng)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(duì)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)。
一、恢復(fù)原有電氣原理圖
到了現(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)試車和跟線，最終確定原來(lái)的電氣原理圖如圖1所示：
二、圖1電氣原理圖原理分析
圖1 原有的電氣原理圖
這臺(tái)車床共控制三臺(tái)電機(jī)，1M主軸電動(dòng)機(jī)是單向長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，2M冷卻泵電動(dòng)機(jī)也是單向長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，而3M快速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)是點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行方式。
合上電源開(kāi)關(guān)QF，為主電路和控制線路提供電源。控制線路分成三個(gè)工作電壓，一個(gè)是接觸器線圈的控制電壓110V;一個(gè)是指示燈工作電壓6V;最后一個(gè)是照明工作電壓24V。按下SA1，則照明指示燈EL1開(kāi)始工作輔助照明；按下SB7，3M快速進(jìn)給電動(dòng)機(jī)開(kāi)始點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行；而1M主軸電動(dòng)機(jī)和2M冷卻泵電動(dòng)機(jī)存在著一個(gè)順序控制關(guān)系，冷卻泵電動(dòng)機(jī)一定要后啟動(dòng)，而主軸電動(dòng)機(jī)還要二地控制。按下SB3或SB4，主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，然后按下SB6啟動(dòng)冷卻泵電動(dòng)機(jī)，按下SB5停止冷卻泵電動(dòng)機(jī)；按下SB1或SB2所有電動(dòng)機(jī)均停止。
三、確定改造方案
根據(jù)上面簡(jiǎn)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(hào)為L(zhǎng)OGO!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(gè)輸出點(diǎn)可以帶的電流為10A。3.西門子LOGO!便宜，通過(guò)對(duì)原理分析想完成改造，要用8個(gè)輸入點(diǎn)，4個(gè)輸出點(diǎn)，只要一個(gè)西門子LOGO!基本模塊就可以，而一個(gè)西門子LOGO!基本模塊市場(chǎng)價(jià)500塊就可以了。4.LOGO!模塊采用的220V供電，原來(lái)控制箱內(nèi)有一根零線，不要另外改線。
1.西門子LOGO!現(xiàn)場(chǎng)元件信號(hào)對(duì)照表如表1所示。
表1 PLC的I/O現(xiàn)場(chǎng)元件信號(hào)對(duì)照表
2.完成改造后電氣原理圖。
原來(lái)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(diǎn)，我把二地啟動(dòng)和二地停止各只占用一個(gè)輸入點(diǎn)，電動(dòng)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(diǎn)。通過(guò)這些處理方法，只要一個(gè)西門子LOGO!230RC基本模塊就可以了，費(fèi)用也減少了。完成改造的電氣原理圖如圖2所示。
圖2 完成改造電氣原理圖
3.與圖2所配套的程序圖如圖3所示。
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(lái)廠家技術(shù)人員，將上述圖紙?zhí)峁┙o對(duì)方，看對(duì)方是否有不同建議。由于這個(gè)改造方案只是用PLC替換了原來(lái)控制線路，控制各個(gè)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作的接觸器仍然是原來(lái)的，只是控制線圈的電壓由原來(lái)110V變成了220V。在控制冷卻泵的接觸器KM2控制程序支路當(dāng)中串入控制主軸接觸器KM1常開(kāi)觸點(diǎn)，以形成順序控制；過(guò)載保護(hù)KH1和KH2占用了二個(gè)輸入點(diǎn)，在程序當(dāng)中控制接觸器KM1和KM2的斷開(kāi)，KH1斷開(kāi)主軸電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)均停止，而KH2斷開(kāi)則只停止冷卻泵電動(dòng)機(jī)。這就是說(shuō)，線路原來(lái)功能和保護(hù)全部都有。
這個(gè)改造方案中西門子LOGO!230RC占用原來(lái)變壓器的位置，另外在控制箱的外殼增加了一個(gè)工作指示燈和二個(gè)故障指示燈，其余均為原來(lái)型號(hào)的元器件，用PLC取代原來(lái)的控制線路。在PLC外圍利用三個(gè)接觸器常開(kāi)輔助觸點(diǎn)接通三個(gè)工作指示燈，KM1吸合，則EL1工作指示燈亮；KM2吸合，則EL2工作指示燈亮；KM3吸合，則EL3工作指示燈亮；KH1動(dòng)作，主軸電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)均停止，EL4工作指示燈亮；KH2動(dòng)作，冷卻泵電動(dòng)機(jī)停止，EL5工作指示燈亮.對(duì)原來(lái)控制箱基本上沒(méi)有什么改變，也增加電動(dòng)機(jī)工作指示燈和故障指令燈，符合廠家的設(shè)計(jì)要求。
改造過(guò)程全部利用原來(lái)型號(hào)的元器件，對(duì)接觸器線圈的工作電壓由原來(lái)的110V，變成220V，照明指示燈的工作電壓由原來(lái)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(gè)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(jì)要求。本改造方案也比較經(jīng)濟(jì)，改造過(guò)程使用一個(gè)西門子LOGO！價(jià)值500，三個(gè)接觸器價(jià)值100，六個(gè)指示燈價(jià)值20，再加上導(dǎo)線若干，價(jià)值100，總的成本在1000以下。經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間運(yùn)行，車床動(dòng)作穩(wěn)定，故障基本上也沒(méi)有了，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
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