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臥（wò）式車床的電氣研究與西門子（zǐ） PLC

2020-5-21 來源：中捷機床有限公司作者（zhě）：劉野

摘要：電氣控製係統是一個負責的係統，包含接線圖、原理圖，元件的選（xuǎn）擇及安裝。機床的電氣係統（tǒng）的複雜程度會更高，數控機床除了包含本身的電氣控製，還需要有數控係統，例如西門子 PLC，可（kě）編程控製器設備軟件的設計，都是需要與機床配合研究，對於機床本身的電氣控製原理圖，根（gēn）據機床的功能和加工範圍進行設計（jì），將臥式車床的性能最優。

關鍵詞：西門子 PLC；設備軟件；電（diàn）氣控製原理（lǐ）分析

1、西門子PLC

西門子 PLC 是德國西門子公司針對於生產控製而研發的（de）產品（pǐn），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（luò）、HMI 人機界麵、工業軟件等，如圖 1。

圖 1 西門子 PLC

S7-200 可編程控製器是一個超小型小型（xíng）的設備，同時還帶有自動檢（jiǎn）測、監（jiān）控等，單機和網絡都可（kě）以實現控製。S7-300 是一個小（xiǎo）型的 PLC，同時本身模塊可以進行隨意組合，具備高速的運算（suàn），對於 S7-300 係統集合了人機界麵操作，這樣就會減少軟件的編程，與（yǔ） S7-200 相比，還（hái）帶有數據處理傳送係統，可以更好的監控和診斷係統的運行情況。S7-400 為無風扇設計，可靠性更穩定，是一（yī）種高性能的可編程控製器，如果需要控製係（xì）統擴大和升級，隻（zhī）要增加一個模板就可以。

工業通訊（xùn）網絡，這個是（shì）西門子自動化係統的基礎，是一個網絡平台。

人機界（jiè）麵軟件，包含兩種分別為機器（qì）級 ProTool 和監控級 WinCC，ProTool 使用範圍廣，從操作麵板到標準 PC都（dōu）可以（yǐ）應用（yòng），Win CC 是一個麵向監控和（hé）數（shù）據采集的軟件。

2、設備軟件

編程（chéng）軟件是要是協助操作者對機（jī）器進行控製，是設的（de）翻譯員，同時還具有對設備進行參數設計與加（jiā）密（mì）的功能，實（shí）現輸入、編輯、編譯的（de）功能。

指令係統包（bāo）含指令樹、狀態圖、狀態（tài）欄等，指令樹是項目對象和程序編程（chéng）器的樹形視圖，狀態欄是輸入、輸出和變量的監視圖，狀態欄（lán）是提供操作時候的信息欄。

監視係統用來選擇程序數據顯（xiǎn）示窗口顯示不同程（chéng）序編輯器，例如語句、梯形體等，可以對數據、符號進行設定，同時還可以對係統快、交（jiāo）叉引用以及通訊參數進行設置。

仿真軟件（如圖（tú） 2），是模擬生產時候的控製狀態，所具（jù）有的功（gōng）能有PLC寄存器、硬件診（zhěn）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（biān）程使用後定時精（jīng）度和定時範圍的準確性，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、電氣控製原理分析

對（duì）於臥式車床的電氣控製係統，係統中包含主電路和控製電路，主電路（如圖 3）中有（yǒu）三種電機，分別控製車床的主軸，溜（liū）板的運動以及冷卻係統電機。

圖 3 主電（diàn）路圖

對於（yú）機床的主電路研究，最基本的（de）就是主軸的正反轉，因（yīn）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（bì）合，KM2斷開時候（hòu），主軸電（diàn）機M1為正轉，反過來KM1斷（duàn）開，KM2閉合，主軸為反轉。

在（zài）臥式車床的電氣控製係統中，有繞組電流監控裝置，也就是電流表 A，它是監控（kòng） M1 電機主電路中繞組電流的，這個（gè）原（yuán）理為 TA 線圈在主線路中有一相與之連接，當電（diàn）流中有電流時候，產生感應（yīng）電流，這時候 KT 為常閉狀態，如果 KT 斷開，A 表就會檢（jiǎn）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（diàn）機 M2 控（kòng）製的為冷卻液，機床在進切削時候，閉合 KM4，電機（jī）工作，M3 為溜板箱運動的電機，通過閉合 KM3 進行控製，由於移動時候可以是點動，所以在（zài）電路中不設置過載保護，隻有短路（lù）保護。

車床的（de）控（kòng）製電路主要是對主軸電（diàn）動機的製（zhì）動、反轉製動、移動電機的製動、照明係統等的電路控製，對於臥式車床的電氣控（kòng）製係統的設計要避免主軸電機啟動後行程自鎖，同時還（hái）需要（yào）對（duì）布線進行設（shè）計，例如在電氣櫃外部布線時候，需要在管道或者機床（chuáng）底座內走線，不應該產生線頭。

4、結語

可編程控製係（xì）統的設計要采用接線少、體積和（hé）功耗要小、控製反應速度（dù）快，可靠性高，同時控製邏輯要簡單，操作性要強，配備適當（dāng）的控製係統，將臥式車床控製功能和（hé）自動化生產水平得到提高，對於 PLC 軟件設計，要通過I/O點數和性價比等因（yīn）素，降低成本，選取合理的控製裝置，綜合（hé）分配 PLC 地（dì）址和梯形圖，實現臥式車床的（de）自動化控製。

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