LOGO!对CW6163B型车床的数控化改造
2020-5-13 来源：广州市工贸技师学院 作者： 钟文伟
摘要：本文通过改造一个老式车床，来介绍改造项目改造步骤。要先了解要改造机床的动作流程，根据其动作流程确定其改造方案，画出改造后电气原理图，然后与厂家的技术人员一起完善电气原理图，最后根据原理图进行接线，完成设计。
关键词：过载；短路；PLC；变压器；顺序控制
广州市某机械设备加工厂内有一台老式车床，它使用年限长达30年，控制线路早已有多处破损，时有故障产生，已经严重影响了生产，但这台机床的本体尚是完好，购买一台全新的设备取代它大约要十几万。鉴于以上厂家领导找到我，希望我能对这台老式设备进行数控化改造，以最小经济代价让这台设备焕发新春。
接到任务后，来到厂家和他们技术人员进行对接，咨询一些有关该车床一些基本情况，想问对于这台设备他们想改造到什么程度，只是单纯完成原来的控制功能还是另外增加一些功能。由于历史久远，厂家技术人员无法提供相应的技术资料，原有的图纸早已丢失。对于这台设备他们有以下想法：
1.设备原有功能全部都要有，原有保护也都要有。
2.对设备控制箱改动最小，增加电动机的工作指示和故障指示。
3.要充分利用原有型号电气元件。
了解了他们想法，我确定了我的工作思路，首先我要对车床的动作流程要清楚，恢复车床的原电气原理图，然后分析它的工作原理，据此确定用什么PLC对其改造，再画出改造后的电气原理图，然后厂家技术人员一起确定该电气原理图的是否符合他们要求，最后按图接线完成改造任务。
一、恢复原有电气原理图
到了现场后，通过试车和跟线，最终确定原来的电气原理图如图1所示：
二、图1电气原理图原理分析
图1 原有的电气原理图
这台车床共控制三台电机，1M主轴电动机是单向长时间运行，2M冷却泵电动机也是单向长时间运行，而3M快速进给电动机是点动运行方式。
合上电源开关QF，为主电路和控制线路提供电源。控制线路分成三个工作电压，一个是接触器线圈的控制电压110V;一个是指示灯工作电压6V;最后一个是照明工作电压24V。按下SA1，则照明指示灯EL1开始工作辅助照明；按下SB7，3M快速进给电动机开始点动运行；而1M主轴电动机和2M冷却泵电动机存在着一个顺序控制关系，冷却泵电动机一定要后启动，而主轴电动机还要二地控制。按下SB3或SB4，主轴电动机启动，然后按下SB6启动冷却泵电动机，按下SB5停止冷却泵电动机；按下SB1或SB2所有电动机均停止。
三、确定改造方案
根据上面简述的工作原理，以及厂家技术人员所提出技术要求，我确定改造方案所用PLC为西门子LOGO!，型号为LOGO!230RC。选择西门子LOGO!原因如下：1.西门子LOGO!为小型PLC，基本不上占用空间，直接占用原变压器的位置。2.西门子LOGO!可以直接带负载，它每个输出点可以带的电流为10A。3.西门子LOGO!便宜，通过对原理分析想完成改造，要用8个输入点，4个输出点，只要一个西门子LOGO!基本模块就可以，而一个西门子LOGO!基本模块市场价500块就可以了。4.LOGO!模块采用的220V供电，原来控制箱内有一根零线，不要另外改线。
1.西门子LOGO!现场元件信号对照表如表1所示。
表1 PLC的I/O现场元件信号对照表
2.完成改造后电气原理图。
原来电气原理图的主电路保护原样，只要把控制线路稍做修改。
为了减少PLC输入点，我把二地启动和二地停止各只占用一个输入点，电动机的工作指令和故障指令，都是在外围线路，也不占用输入点。通过这些处理方法，只要一个西门子LOGO!230RC基本模块就可以了，费用也减少了。完成改造的电气原理图如图2所示。
图2 完成改造电气原理图
3.与图2所配套的程序图如图3所示。
图3
四、与厂家技术人员确定方案
改造方案我确定以后，找来厂家技术人员，将上述图纸提供给对方，看对方是否有不同建议。由于这个改造方案只是用PLC替换了原来控制线路，控制各个电动机动作的接触器仍然是原来的，只是控制线圈的电压由原来110V变成了220V。在控制冷却泵的接触器KM2控制程序支路当中串入控制主轴接触器KM1常开触点，以形成顺序控制；过载保护KH1和KH2占用了二个输入点，在程序当中控制接触器KM1和KM2的断开，KH1断开主轴电动机和冷却泵电动机均停止，而KH2断开则只停止冷却泵电动机。这就是说，线路原来功能和保护全部都有。
这个改造方案中西门子LOGO!230RC占用原来变压器的位置，另外在控制箱的外壳增加了一个工作指示灯和二个故障指示灯，其余均为原来型号的元器件，用PLC取代原来的控制线路。在PLC外围利用三个接触器常开辅助触点接通三个工作指示灯，KM1吸合，则EL1工作指示灯亮；KM2吸合，则EL2工作指示灯亮；KM3吸合，则EL3工作指示灯亮；KH1动作，主轴电动机和冷却泵电动机均停止，EL4工作指示灯亮；KH2动作，冷却泵电动机停止，EL5工作指示灯亮.对原来控制箱基本上没有什么改变，也增加电动机工作指示灯和故障指令灯，符合厂家的设计要求。
改造过程全部利用原来型号的元器件，对接触器线圈的工作电压由原来的110V，变成220V，照明指示灯的工作电压由原来的24V变成220V，工作状态指示灯的工作电压由6V变成220V，这样做的目的省去一个机床控制变压器，也便于统一管理后备元件。
五、完成接线，上电试机
与厂家的技术人员确认，按改造后电气原理图接好线，然后进行试机，符合厂家设计要求。本改造方案也比较经济，改造过程使用一个西门子LOGO！价值500，三个接触器价值100，六个指示灯价值20，再加上导线若干，价值100，总的成本在1000以下。经过一个时间运行，车床动作稳定，故障基本上也没有了，达到了设计要求。
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