C7632車床電控系統改造

王 麗

（瓦房店軸承集團有限責任公司，遼寧 瓦房店 116300）

1 C7632車床改造前電控系統存在的問題

C7632液壓多刀半自動車床為一種專業車床，其具有自動化程度較高、加工精度高、生產效率高等優點，已成為軸承制造業車加工的主要生產設備之一。該機床的電氣部分采用繼電器邏輯組合控制，并且配有二極管矩陣電路，可進行加工程序的變更。整個機床功能分為三大部分：加工程序的編排、半自動工作狀態和調整狀態。但在該機床電氣控制系統采用的繼電器邏輯組合控制電路中，使用繼電器多，元件比較落后，致使機床在生產過程中，電氣故障頻繁，可靠性差，維修麻煩。主要缺點有：

（1）機床使用的中間繼電器達30多個，由于使用頻率較高，繼電器觸點經常有燒損和接觸不良等現象，維修困難。

（2）在二極管矩陣電路中，使用的二極管插頭、插座達200多個，由于經常插拔和車間環境差，造成元件接觸不良，使機床產生誤動作或不動作等現象，故障率高。

（3）機床行程開關采用JW2系列機械組合開關，其壓合過程是利用行程壓鐵壓合行程開關來實現的，由于壓合頻繁，行程開關經常失靈或被撞壞，造成車刀損壞，產品報廢，甚至危及人身安全。

2 改造方法

2.1 改造要求

改造后的機床不僅要保留原機床已有的邏輯功能和操作習慣，而且要使其功能加以擴展，以適應原有的操作習慣和擴大機床的加工范圍，提高經濟效益，達到低投入、高產出的目的；電氣控制要簡單明了，圖紙詳細具體，易于維修，便于掌握；元器件的選擇配置要合理。

2.2 改造內容

（1）采用OMRON-C60P可編程序控制器代替傳統的繼電器邏輯組合電路控制。

（2）應用PLC的豐富指令編制一套用戶（操作者）隨機可變程序，替代原機所使用的二極管矩陣電路，操作者可根據加工產品的工藝要求，在操作面板上編制相應的加工程序。

（3）加強機床的電動機保護電路，把傳統的熔斷器改為DZ47系列自動空氣開關。

（4）用YB-D-C3L無觸點接近開關代替原有的機械組合開關，以延長使用壽命。

（5）解決原機床存在的干擾問題，避免機床誤動作而撞刀等。

若仔細考察杰克·倫敦的其他作品，會發現其中蘊含著大同小異的意識形態立場。以《海狼》(1904)為代表，得出結論：弱者終于戰勝了強者，文明終于戰勝了野蠻(王寧、張艷紅2010：124)。以《白牙》（1906）為代表，白牙的整個成長過程充滿痛苦和挫折，最后在人類愛的感召下變成了一只忠實的“狗”,表現出作者強調博愛與毅力對人類發展的重要性(李智2012：208)。

2.3 電路設計

2.3.1 主回路

機床供電電源為三相交流電，電壓為380 V，頻率為50 Hz。根據車間供電系統容量，主電動機選用Y160L-4，18.5 kW；油泵電動機選用Y100L1-4，2.2 kW；冷卻泵電動機選用A0B-50，0.12 kW。電動機均采用直接啟動。機床總電源開關選用DZ101-100／330自動空氣開關，作主電動機過載保護和電路短路保護，其他電動機均設有熱繼電器作過載保護。機床主回路如圖1所示。

2.3.2 控制回路

控制回路電壓由380 V交流輸入，經控制變壓器變壓，輸出的24 V交流電供機床照明燈工作；輸出的6.3 V交流電供機床電源指示燈工作；輸出的28 V交流電壓再經轎式整流后，輸出24 V直流電壓供電磁鐵工作；輸出的220V交流電供PLC和交流接觸器使用。為使設備安全運行，必須先啟動油泵電動機后，變壓器方可運行通電。

圖1 C7632車床的主回路電路圖

2.3.3 PLC-I／O接口電路

OMRON-C60P PLC輸入36點，輸出24點，而C7632車床輸入信號（開關，按鈕）有60多個，輸出信號（被控制元件，程序工步顯示燈）也有30多個。為節約資金，在不增加I／O擴展的條件下，根據輸入、輸出信息的邏輯關系，通過并聯組合加以解決。

2.4 軟件設計

（1）程序設有獨特的用戶程序編輯接口，以適應車加工中各種工序動作變化頻繁的需求。上、下刀架均設有15個半自動循環工步，15個緊急退刀工步，每個工步都含有主軸轉、冷卻、刀架依次動作及5個定時時間的選擇。應用LD，LD NOT，AND，AND NOT，OR，OR NOT，AND LD，OR LD，OUT，TIM等10個基本指令及保持KEEP、移位SFT、傳送MOV、上沿微分DIFU、互鎖IL、互鎖結束ILC等5個編程指令和50多個內部輔助、保持、暫存、計時繼電器及40多個數據存儲通道，建立了編輯面板的選擇、傳送、清零、步序、定時選擇等20個功能鍵。可完成編程、出錯、定時選擇、傳送等9個功能和15個工步顯示，實現編輯用戶程序的存儲。

（2）設有人工手動輔助電路接口（調整狀態），以滿足更換工裝，主體找正，車定位筒，更換刀具，調整行程壓鐵位置等一系列的調整動作。

（3）設有自我保護功能，可避免因行程開關損壞，造成刀具的損壞等。

3 改造后的功能

改造后機床設有4種工作狀態：半自動循環程序編輯狀態、緊急退刀程序編輯狀態、半自動運行狀態、手動調整狀態。4種狀態均由萬能轉換開關變換選擇。其中，機床半自動循環狀態有5種選擇方式，即上刀架單獨循環，下刀架單獨循環，上、下刀架同時循環，上刀架先動下刀架后動的依次偱環和下刀架先動上刀架后動的依次偱環（表1）。5種半自動循環狀態均由上、下刀架選擇開關組合而成。

表1 C7632車床功能表

3.1 用戶程序編輯功能（半自動循環程序編輯狀態）

用戶程序是指在編寫PLC程序時把機床的每一個功能如快進、工進、主軸轉、冷卻、定時選擇等，預先定義一個相應的地址儲存下來，然后根據需要把相應的地址號設置為1，存儲到相應的數據庫里，使用時利用移位、傳送等指令把數據庫里的內容調出，驅動相應的電磁鐵進行工作。

具體的用戶程序編輯操作過程為：先確定刀架加工循環圖（圖2），再根據刀架循環圖，將編程開關置于半自動循環編程狀態。例如：步序1為在操作面板上按一次步序開關，相應的步序指示燈閃亮，然后按清零鍵把原數據清除，編輯輸入步序1需要動作（橫向快進），輸入確定無誤后按步序鍵進入步序2。依次輸入各步序需要的動作，輸入完成后把轉換開關置于半自動循環狀態即可進行加工。

圖2 刀架加工循環圖

3.2 設置時間差保護功能

例如工進行程開關工作正常，壓合工進開關后相應的快速電磁鐵失電，此時若快速電磁閥芯被卡住不復位，雖然電磁鐵已失電，但刀架仍以快進的速度前進，造成撞刀。依據刀架在單位時間內快進與工進所行程的距離不同，或者說，通過等距離的各自所用的時間不同這一特點，通過PLC加以比較判斷，發出相應的命令（繼續工進或快退），避免撞刀。

3.3 其他功能

當機床需要調整時，將轉換開關撥至調整位置，按相應的開關即可對刀架各個工位及主軸點動、連動，水泵等進行調整。當夾緊力不足時，刀架具有自動退回保護功能。設備在無人操作下達到設定的時間段，自動斷電程序將控制變壓器一側斷電，從而使機床油泵、主電動機、水泵等全部斷電，節能減耗。

4 結束語

經過改造的C7632車床電控系統采用PLC智能控制，避免了刀具、工卡具損壞，降低了廢品率，減少了設備元器件損耗，縮短了維修時間。經過試用，機床故障率下降90%以上，生產效率提高20%以上。