LOGO!對CW6163B型車床的數控化改造
2020-5-13 來源：廣州市工貿技師學院 作者： 鐘文偉
摘要：本文通過改造一個老式車床，來介紹改造項目改造步驟。要先了解要改造機床的動作流程，根據其動作流程確定其改造方案，畫出改造后電氣原理圖，然后與廠家的技術人員一起完善電氣原理圖，最后根據原理圖進行接線，完成設計。
關鍵詞：過載；短路；PLC；變壓器；順序控制
廣州市某機械設備加工廠內有一臺老式車床，它使用年限長達30年，控制線路早已有多處破損，時有故障產生，已經嚴重影響了生產，但這臺機床的本體尚是完好，購買一臺全新的設備取代它大約要十幾萬。鑒于以上廠家領導找到我，希望我能對這臺老式設備進行數控化改造，以最小經濟代價讓這臺設備煥發新春。
接到任務后，來到廠家和他們技術人員進行對接，咨詢一些有關該車床一些基本情況，想問對于這臺設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，廠家技術人員無法提供相應的技術資料，原有的圖紙早已丟失。對于這臺設備他們有以下想法：
1.設備原有功能全部都要有，原有保護也都要有。
2.對設備控制箱改動最小，增加電動機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，恢復車床的原電氣原理圖，然后分析它的工作原理，據此確定用什么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。
一、恢復原有電氣原理圖
到了現場后，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
圖1 原有的電氣原理圖
這臺車床共控制三臺電機，1M主軸電動機是單向長時間運行，2M冷卻泵電動機也是單向長時間運行，而3M快速進給電動機是點動運行方式。
合上電源開關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SA1，則照明指示燈EL1開始工作輔助照明；按下SB7，3M快速進給電動機開始點動運行；而1M主軸電動機和2M冷卻泵電動機存在著一個順序控制關系，冷卻泵電動機一定要后啟動，而主軸電動機還要二地控制。按下SB3或SB4，主軸電動機啟動，然后按下SB6啟動冷卻泵電動機，按下SB5停止冷卻泵電動機；按下SB1或SB2所有電動機均停止。
三、確定改造方案
根據上面簡述的工作原理，以及廠家技術人員所提出技術要求，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，原來控制箱內有一根零線，不要另外改線。
1.西門子LOGO!現場元件信號對照表如表1所示。
表1 PLC的I/O現場元件信號對照表
2.完成改造后電氣原理圖。
原來電氣原理圖的主電路保護原樣，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。
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、與廠家技術人員確定方案
改造方案我確定以后，找來廠家技術人員，將上述圖紙提供給對方，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KM2控制程序支路當中串入控制主軸接觸器KM1常開觸點，以形成順序控制；過載保護KH1和KH2占用了二個輸入點，在程序當中控制接觸器KM1和KM2的斷開，KH1斷開主軸電動機和冷卻泵電動機均停止，而KH2斷開則只停止冷卻泵電動機。這就是說，線路原來功能和保護全部都有。
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，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動作，主軸電動機和冷卻泵電動機均停止，EL4工作指示燈亮；KH2動作，冷卻泵電動機停止，EL5工作指示燈亮.對原來控制箱基本上沒有什么改變，也增加電動機工作指示燈和故障指令燈，符合廠家的設計要求。
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，工作狀態指示燈的工作電壓由6V變成220V，這樣做的目的省去一個機床控制變壓器，也便于統一管理后備元件。
五、完成接線，上電試機
與廠家的技術人員確認，按改造后電氣原理圖接好線，然后進行試機，符合廠家設計要求。本改造方案也比較經濟，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，再加上導線若干，價值100，總的成本在1000以下。經過一個時間運行，車床動作穩定，故障基本上也沒有了，達到了設計要求。
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