霸建华 胡婧 陈伟 梁艳军 金良泽
北京市南水北调大宁管理处 北京市 102442
摘 要
本文是以捷克镗床（W100）为例介绍传统设备的改进方法，使陈旧设备或损坏严重的设备在资金投入尽量较低的前提下，实现高水平的生产能力，重新焕发生机。
关键词： 机床设备，电气改造，性能优化
一、机床电气改造外围线路设计
1、电气改造设计原理
改造设计方案以PLC为核心处理单元，各检测元件将检测信号汇集到PLC，经PLC逻辑运算后经变频器或继电器输出。
控制原理图如下：
2、电气元件选型
本设计PLC采用S7-200(226)逻辑控制器与EM221扩展模块，变频器采用西门子MM440系列变频器4台，分别控制主轴及X、Y、Z轴电动机，主轴电动机仍为原机床电机，X、Y、Z轴电动机采用5KW普通三相交流电动机。X、Y、Z 轴正反向分别增加限位开关SQ1-SQ6。
PLC及变频器主要技术指标指标详见产品说明书
电动机线路电流及电线选型
1.2.1主轴电机电流及动力线路选型
主轴电动机额定电流I?=18.99A，根据电线速算口诀计算得出使用4mm2软铜线符合设计要求。
1.2. 2进给轴电机电线选择
各进给轴电机线路额定电流为9.5A，根据电线速算口诀计算得出使用2.5mm2软铜线符合设计要求。
3、变频器接线
电动机采用能耗制动，变频器B+、B-接入30欧姆制动电阻，开关量输入端子接PLC输出，具体见PLC I/O点分配。
4、其他接线
机床照明接线保持不变；中间继电器一路常开触点接冷却泵接触器，一路常开触点接Z轴变频器接线端子16，启动Z轴工进；由中间继电器控制，Z轴启动工进时，同时启动冷却泵。
二、PLC及变频器参数设置
1、PLC IO点分配
PLC采用S7-200(226)逻辑控制器与EM221扩展模块,共32输入，16输出。具体分配见表2.1。
表2.1 输入输出I/O配置
输入点配置 输出点配置
元件符号 功能与名称 PLC输入继电器 输出位置 功能与名称 PLC输出继电器
SB01 急停按钮 I0.0 主轴变频器端子5 主轴启动 Q0.0
SB02 配电箱限位 I0.1 主轴变频器端子6 主轴点动 Q0.1
SB1 主轴停止按钮 I1.0 X轴变频器端子5 X轴正向移动 Q0.2
SB2 主轴启动 I1.1 X轴变频器端子6 X轴反向移动 Q0.3
SB3 主轴点动 I1.2 X轴变频器端子7 X轴正向点动 Q0.4
SB4 X正向移动 I1.3 X轴变频器端子8 X轴反向点动 Q0.5
SB5 X负向移动 I1.4 Y轴变频器端子5 Y轴正向移动 Q0.6
SB6 X轴正向点动 I1.5 Y轴变频器端子6 Y轴反向移动 Q0.7
SB7 X轴负向点动 I1.6 Y轴变频器端子7 Y轴正向点动 Q1.0
SB8 Y正向移动 I1.7 Y轴变频器端子8 Y轴反向点动 Q1.1
SB9 Y负向移动 I2.0 Z轴变频器端子5 Z轴正向移动 Q1.2
SB10 Y轴正向点动 I2.1 Z轴变频器端子6 Z轴反向移动 Q1.3
SB11 Y轴负向点动 I2.2 Z轴变频器端子7 Z轴正向点动 Q1.4
SB12 Z正向移动 I2.3 Z轴变频器端子8 Z轴反向点动 Q1.5
SB13 Z负向移动 I2.4 中间继电器线圈 Z轴工进 Q1.6
SB14 Z轴正向点动 I2.5
SB15 Z轴负向点动 I2.6
SB16 Z轴工进 I2.7
SQ1 X轴正向限位 I0.2
SQ2 X轴负向限位 I0.3
SQ3 Y轴正向限位 I0.4
SQ4 Y轴负向限位 I0.5
SQ5 Z轴正向限位 I0.6
SQ6 Z轴负向限位 I0.7
SB17 X轴停止 I3.0
SB18 Y轴停止 I3.1
SB19 Z轴停止 I3.2
2、变频器参数设置
变频器的参数设置是变频器工作的核心，根据变频器的不同的功能，参数设置有所不同，下面以主轴变频器介绍变频器的参数设置，具体见下表2.2。
表2.2 主轴变频器参数设置
参数号 设定值 参数功能意义
P0003 1 用户访问级为标准级
P0010 1 快速调试
P0100 0 功率单位为KW，f的缺省值为50Hz
P0205 0 变频器的应用对象为恒转矩
P0300 1 电动机为异步电动机
P0304 380 电动机的额定电压
P0305 20 电动机的额定电流
P307 10 电动机额定功率
P0308 0.8 电动机的额定功率因数
P0309 电动机的额定效率
P0310 50 电动机的额定频率
P0311 电动机的额定转速
P0335 0 电动机的冷却方式为自冷
P0640 120 电动机过载倍数[%]
P0700 2 命令源为端子（数字输入）
P0701 1 ON/OFF接通正传/停车命令
P1080 15 最小速度
P1082 50 最大速度
P1120 15 斜坡上升时间
P1121 20 斜坡下降时间
P3900 1 结束快速调试，进行电动机计算和复位为工厂缺省值
参考文献
[1] 张万忠 刘明芹.电器与PLC控制技术（第二版）.北京：化学工业出版社.
[2] 郑亚红等.图解PLC梯形图.沈阳：辽宁科学技术出版社.2013