臥式車床的電氣研究與西門子 PLC
2020-5-21 來源： 中捷機床有限公司 作者：劉 野
摘要：電氣控制系統是一個負責的系統，包含接線圖、原理圖，元件的選擇及安裝。機床的電氣系統的復雜程度會更高，數控機床除了包含本身的電氣控制，還需要有數控系統，例如西門子 PLC，可編程控制器設備軟件的設計，都是需要與機床配合研究，對于機床本身的電氣控制原理圖，根據機床的功能和加工范圍進行設計，將臥式車床的性能最優。
關鍵詞：西門子 PLC；設備軟件；電氣控制原理分析
1、西門子PLC
西門子 PLC 是德國西門子公司針對于生產控制而研發的產品，在冶金、化工、機械等領域廣泛應用，主要的產品有 S7-200、S7-300、S7-400、工業網絡、HMI 人機界面、工業軟件等，如圖 1。
圖 1 西門子 PLC
S7-200 可編程控制器是一個超小型小型的設備，同時還帶有自動檢測、監控等，單機和網絡都可以實現控制。S7-300 是一個小型的 PLC，同時本身模塊可以進行隨意組合，具備高速的運算，對于 S7-300 系統集合了人機界面操作，這樣就會減少軟件的編程，與 S7-200 相比，還帶有數據處理傳送系統，可以更好的監控和診斷系統的運行情況。S7-400 為無風扇設計，可靠性更穩定，是一種高性能的可編程控制器，如果需要控制系統擴大和升級，只要增加一個模板就可以。
工業通訊網絡，這個是西門子自動化系統的基礎，是一個網絡平臺。
人機界面軟件，包含兩種分別為機器級 ProTool 和監控級 WinCC，ProTool 使用范圍廣，從操作面板到標準 PC都可以應用，Win CC 是一個面向監控和數據采集的軟件。
2、設備軟件
編程軟件是要是協助操作者對機器進行控制，是設的翻譯員，同時還具有對設備進行參數設計與加密的功能，實現輸入、編輯、編譯的功能。
指令系統包含指令樹、狀態圖、狀態欄等，指令樹是項目對象和程序編程器的樹形視圖，狀態欄是輸入、輸出和變量的監視圖，狀態欄是提供操作時候的信息欄。
監視系統用來選擇程序數據顯示窗口顯示不同程序編輯器，例如語句、梯形體等，可以對數據、符號進行設定，同時還可以對系統快、交叉引用以及通訊參數進行設置。
仿真軟件（如圖 2），是模擬生產時候的控制狀態，所具有的功能有PLC寄存器、硬件診斷、變量監控、程序調試等。
圖 2 S7-200 仿真軟件
軟件設計時候，要保證機床編程使用后定時精度和定時范圍的準確性，定時器有 1ms、10ms 和 100ms，保證機床數控裝置的精度，才能保證機床加工的精度。
3、電氣控制原理分析
對于臥式車床的電氣控制系統，系統中包含主電路和控制電路，主電路（如圖 3）中有三種電機，分別控制車床的主軸，溜板的運動以及冷卻系統電機。
圖 3 主電路圖
對于機床的主電路研究，最基本的就是主軸的正反轉，因為臥式車床在加工時候，需要主軸進行正反轉運動，如上圖線路圖所示，主軸的電機為M1，當KM1閉合，KM2斷開時候，主軸電機M1為正轉，反過來KM1斷開，KM2閉合，主軸為反轉。
在臥式車床的電氣控制系統中，有繞組電流監控裝置，也就是電流表 A，它是監控 M1 電機主電路中繞組電流的，這個原理為 TA 線圈在主線路中有一相與之連接，當電流中有電流時候，產生感應電流，這時候 KT 為常閉狀態，如果 KT 斷開，A 表就會檢測到繞組電流。KS 的作用是對主電路中的 M1 電機的轉速進行監控，電機 M2 控制的為冷卻液，機床在進切削時候，閉合 KM4，電機工作，M3 為溜板箱運動的電機，通過閉合 KM3 進行控制，由于移動時候可以是點動，所以在電路中不設置過載保護，只有短路保護。
車床的控制電路主要是對主軸電動機的制動、反轉制動、移動電機的制動、照明系統等的電路控制，對于臥式車床的電氣控制系統的設計要避免主軸電機啟動后行程自鎖，同時還需要對布線進行設計，例如在電氣柜外部布線時候，需要在管道或者機床底座內走線，不應該產生線頭。
4、結語
可編程控制系統的設計要采用接線少、體積和功耗要小、控制反應速度快，可靠性高，同時控制邏輯要簡單，操作性要強，配備適當的控制系統，將臥式車床控制功能和自動化生產水平得到提高，對于 PLC 軟件設計，要通過I/O點數和性價比等因素，降低成本，選取合理的控制裝置，綜合分配 PLC 地址和梯形圖，實現臥式車床的自動化控制。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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