基于S7-200 PLC的C650臥式車床控制系統改造

梁英波 張利紅 康 磊

(周口師范學院物理與機電工程學院，河南 周口 466001)

基于S7-200 PLC的C650臥式車床控制系統改造

梁英波 張利紅 康 磊

(周口師范學院物理與機電工程學院，河南 周口 466001)

針對C650臥式車床設備老舊、故障頻發的問題，結合可編程序控制器實驗室設備更新，淘汰了一部分S7-200 PLC，在不改變C650臥式車床電氣控制功能的前提下對其控制系統進行改造，確定了PLC的I/O地址分配和梯形圖程序，經調試后設備運行可靠，效果良好。

S7-200 PLC；C650車床；改造

0 引言

C650臥式車床廣泛應用于加工各種工件的外圓、內孔、端面、螺紋等，其用途非常廣泛。我校的C650臥式車床用于工科專業學生的金工實習，但近年來設備控制系統故障頻發，嚴重影響了教學進度。結合我校PLC實驗室設備更新，利用淘汰的S7-200 PLC，嘗試對C650臥式車床控制系統進行自動化改造[1]。改造后的C650臥式車床運行可靠，較好地滿足了工科專業學生金工實習的需要；延長了車床使用壽命，為學校節約了一筆辦學經費；在充分利用已有資源的前提下，鍛煉了學生的動手能力。

1 C650臥式車床主電路控制功能簡介

C650臥式車床主電路由主電動機M1、冷凍泵電動機M2、快移電動機M3組成。M1允許空載直接起動，并可實現正反轉控制，且應用主電路串接電阻形式實現反接制動，主電路串接電流表用于檢測主電路電流大小，應用電流互感器防止起動沖擊電流燒壞電流表，將其短接，電流正常后再接入主電路。M2單方向運行，直接起停控制，但要求M1起動后其才能投入運行。M3用轉動刀架手柄壓動位置開關來實現隨時起停。

2 C650臥式車床控制系統改造設計與實現

2.1 控制系統改造方案的確定

C650臥式車床加工工藝和電氣控制功能方法不變，主電路的電氣控制線路和各種電氣元件不變，僅對控制電路的繼電器—接觸器控制系統進行PLC改造，將原有的復雜的硬件電氣接線用梯形圖程序代替。

2.2 確定PLC的主機型號及I/O地址分配

在對C650車床控制電路進行理論分析后，其需要數字量11個輸入點，6個輸出點。結合我校PLC實驗室設備更新，淘汰的西門子S7-200 PLC主機型號為CPU226，其自帶有24入/16出的數字量I/O點，滿足PLC控制系統對I/O點數有一定設計余量的要求。故從中挑選出好的PLC主機進行使用。I/O地址分配如表1所示。

2.3 確定PLC的外部I/O接線

根據對C650車床加工過程的分析和PLC的主機型號及I/O地址分配的確定，設計S7-200 PLC的外部接線，確定將SB1～SB6、SQ、FR1～FR2、KS1～KS2放在PLC的輸入端，KM1～KM5、KT放在PLC的輸出端[2]。為使主軸電動機M1在正反轉時運行可靠，設計了KM1和KM2硬件接線互鎖。

表1 I/O地址分配表

2.4 確定PLC的梯形圖控制程序

經過對C650臥式車床工藝加工過程的分析和其電氣原理圖中控制電路圖的分析，編寫出C650臥式車床PLC梯形圖控制程序，如圖1所示[3]。

2.5 系統調試及施工

經過前期理論準備之后，就著手進行C650臥式車床PLC控制系統的調試及施工。首先，組織同學們在可編程序控制器實驗室把用西門子STEP 7-Micro/WIN32編程軟件編制好的梯形圖程序用PC/PPI電纜下載到S7-200 PLC(主機型號CPU226)；其次，按照PLC外部接線圖進行電源、按鈕的接線，主要是連接PLC輸入部分的硬件連線，輸出部分先不連接；再次，給PLC接通電源，讓PLC上電運行，把RUN/STOP開關撥到RUN的位置；最后，按照C650臥式車床的加工工藝按下PLC輸入部分相應按鈕開關，并觀察PLC主機上面輸出部分的LED指示燈的紅綠變化情況，判定其輸出是否是我們想要的結果。經過調試和改進程序，最終確定PLC主機的接線圖和梯形圖控制程序。

調試成功之后，把PLC帶到金工實習場所進行實際設備的安裝，并繼續調試，最終達到比較滿意的結果之后，再用加工原料進行實際加工測試，達到了預期的效果。

圖1 C650臥式車床PLC梯形圖控制程序

3 結語

經過近2個月的時間，我們終于成功完成了對C650臥式車床控制系統的改造。一方面延長了學校金工實習設備的使用時間，大大降低了設備的故障率，提高了設備運行的可靠性，為學校更新設備節約了大量的資金，保障了教學進度的正常進行；另一方面，充分利用了學校實驗室淘汰的舊設備，變廢為寶，提高了設備的利用率；再一方面，利用該實驗室開放項目，同學們把自己所學的專業知識，進行了有益的嘗試，理論結合實際，鍛煉了同學們的動手能力。

[1] 卞和營，王軍敏.基于S7-200 PLC的C650型臥式車床電氣控制系統改造[J].煤礦機械，2013，34(11)

[2] 劉月紅.S7-200在C650車床控制中的應用[J].中國科教創新導刊，2012(31)

[3] 陳建明.電氣控制與PLC應用[M].電子工業出版社，2010

周口師范學院實驗室開放項目——基于西門子PLC的C650車床改造研究，項目編號K201419

2014-09-16

梁英波(1982—)，男，河南澠池人，碩士研究生，講師，主要從事智能控制及其智能自動化研究工作。