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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除永城职业学院毕 业 论 文 论文题目： CA6140普通车床的PLC改造 专 业：机电一体化 班 级：机电135 学 号：2013125008 学生姓名：葛轩辰 指导教师：邵文庆 2015年10月 17 日【精品文档】第 页摘 要随着可编程序控制器（简称PLC）技术的发展，由于其功能强大、容易使用、高可靠性，广泛的工业现场适应性和方便的工艺扩展性能，PLC在工业自动控制过程中得到了越来越广泛的应用，常常被用来作为现场数据的采集和设各的控制。组态软件技术作为用户可定制功能的软件平台工具，在PC机上可开发出友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行
2、 “智能”控制。本次设计正是在这种背景下，运用西门子S7-200PLC对普通机床进行的现代化程控改造，讨论了控制流的选择，然后运用组态软件对PLC控制系统进行人机界面的监控。目 录前 言当今我国机械制造水平与发达国家相比差距很大，设备的陈旧，技术水平的落后，严重地影响了生产力和发展。我国现有大量可用的普通机床，采用先进的工艺设备，对这些机床进行改造已经成为我国制造技术发展的一个趋势。特别是随着计算机技术和电子技术的发展，以PLC控制、变频调速、触摸屏人机对话、组态监控为主体的新型控制系统广泛应用于各行各业。尤其在工业自动化领域，可编程控制器已成为大多数自动化系统控制的基础，同时也给工业控制带来
3、了前所未有的变化。本次课题是运用西门子S7-200PLC把CA6140车床改造程控车床，这种花费少、时间短、针对性强的改造，能克服原机床的缺点和存在的问题，提高生产效率，是符合我国国情提高机床数控化率的一个主要途径。由于本人能力和设计水平的有限，本论文之中肯定存在不足之处，敬请读者批评指正，在此提前表示诚挚的感谢！第一章 引 言1.1 程控机床的发展前景及意义目前我国在世界上是机床消费的第一大国，并正由制造大国向制造强国发展。但是，我国现在机械制造水平与发达国家相比较差距很大，设备的陈旧，技术水平的落后，严重地影响了生产力和发展。我国现在有大量可用的普通机床，对这些机床进行程控化改造是用少的投
4、资来提高生产效率、提高效益的有效途径。迄今为止，我国现有数以万计的陈旧落后的机床，这些是机床大修和程控改造实施的赖以生存的现实基础之一。简单分析有以下几点：一、机床设备造价高昂，显著的经济效益是程控改造行业发展的动力。二、一般改造的费用仅为购置新设备费用的30%左右。三、通过程控改造可以进一步满足用户对设备的工艺需求，以获取更大的效益。目前，我国已出现了一批专门从事程控技术改造的企业。其实，维修和改造实际上是“绿色制造”的一部分，具有广阔的发展前景。早期机床的控制方式是以继电器控制占主导地位，造成控制系统有明显的缺点，如：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，
5、如果生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构，造成时间和资金的严重浪费。为此，对原有机床利用可编程控制器（PLC）对控制系统进行改造；利用组态软件监控可编程控制器（PLC）对控制系统进行改造；还有选择工控机，自配软件进行改造；等等。这些都是实现改造的可行性研究，他们体积小、功能强、灵活性和适应性好以及模块化结构的一系列优点，特别是高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到广大技术开发人员和用户的青睐，他们在工业控制领域迅猛发展，得到越来越广泛的应用，成为现代工业控制的支柱之一。因此，程控机床具有广阔的发展前景和极具重要的研究意义，是现代工业发展的趋势，起着不可估量的作用。1.2 机
6、床改造方案的确定及系统的选择1.2.1 CA6140车床的概述为了进一步对程控机床系统的了解，现以CA6140型号的车床为例进行研究。CA6140型普通车床适合于车削内、外圆柱面、圆锥面、端面及其它旋转面；能够车削多种公制、英制、模数及径节螺纹，并能作钻孔、拉油槽等加工。本机床的主要特点是： 主轴孔径大(72mm)，变速范围广(11-1600转/分)；主轴支承采用双列向心短柱滚子轴承与60度接触角双向推力向心球轴承组合，动静刚度高，抗震型高。 主传动齿轮全部采用淬火磨削；床身采用超音频淬火，导轨面硬度在HRC45以上；精度保持性好。 床头箱采用外循环润滑，有利于散热、降噪、防泄漏。 操作系统简
7、洁适用，指示明晰，定位准确，手感好。机床外形美观。床鞍和横向拖板可以快速进退。尾座可卸荷；尾座套筒直径大，刚性好。主要技术参数：型号与规格CA6140最大工件长度1000mm最大加工长度950mm最大工件回转直径床身上400mm拖板上230mm主轴正转范围(18级)11-1600r.p.m反转范围(9级)14-1450r.p.m内孔直径72mm内孔锥度Metricc system No.100进给量纵向范围(6种)0.038-6.28mm/rev横向范围(64种)0.014-2.27mm/rev加工螺纹公制螺纹(57种)1-192mm英制螺纹(57种)2-24tpi模数螺纹(57种)0.25-
8、48mm径节螺纹(57种)1-96DP床鞍刀架横向最大行程260mm小刀架最大行程130mm刀杆尺寸(宽*高)25*25mm纵向快移速度4.4m/min横向快移速度1.6m/min尾座套筒最大行程150mm内孔锥度Morse No.5套筒直径80mm电动机主电机功率Y123M-4 7.5KW快速移动电机功率AOS 5634 0.25KW冷却泵电机功率AB-250.09KW外形尺寸长2620mm3120mm宽1050mm1050mm高1250mm1250mm机床重量净重2180mm2380mm毛重2680mm2880mm1.2.2 PLC在电气控制系统中的应用PLC 是先进的工业化国家通用的标准
9、工业控制设备，在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术，现在已经成为现代工业控制三大技术支柱(PLC,CAD/CAM,ROBOT) 之一，可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作电子系统。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点。用PLC 控制改造其继电器控制电路, 可靠性高
10、、逻辑功能强、体积小，降低了设备故障率, 提高了设备使用效率, 运行效果良好。随着我国电力体制改革的深化，电力市场竞争将更加激烈，降低资源损耗和提高管理效益成为各发电企业的迫切需求。为此，对火电厂辅助车间自动控制水平提出了更高的要求。经过科技人员的不断引进、开发、研究, 我国大型火电站的辅助系统（输煤、化水、除灰、除渣、燃油泵房、循环水泵房等）已由继电器控制过渡到完全由PLC 监控。PLC 是一种专为工业生产自动化控制设计的，一般而言，无须任何保护措施就可以直接在工业环境中使用。然而，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出
11、，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC 的正常运行。要提高PLC 控制系统可靠性，一方面生产厂家要提高PLC 的抗干扰能力；另一方面，要在设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合，减少及消除干扰对PLC 的影响。在新的时代，PLC 会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备、成熟的现场总线通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC 作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在我国发电厂的电气自动化建设中发挥越来越大的作用。1.2.3 对CA6140车床控制系统的选择为了使CA6140车床的控制方式脱离原来的笨重复杂化，满足
12、生产的需要，加快生产速度，要求能够集中控制电机的自动控制、运行监视、报警、运行管理、浏览生产工业流程图、作出事故报警响应，根据所掌握的资料，结合现代先进控制技术，拟采用PLC技术、组态软件技术来对原系统进行技术改造。改造后的控制系统，可通过电脑动画显示 ,监控实验的动态过程 ,使其具有直观性、灵活性和参与性。控制系统极具自动化，有了更多的状态，安装调试更为简单，故障查询极其方便快捷。 1.3 MCGS简介MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft
13、Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统。 MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。 使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能全面，维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。 MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长
14、期实际运行，系统稳定可靠。 MCGS组态软件的整体结构 MCGS软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。 图1-1MCGS组态软件（以下简称MCGS）由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。 图1-2 MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，由可执行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连
15、接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成扩展名为.mcg的工程文件，又称为组态结果数据库，其与MCGS 运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程” 。 MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。 MCGS组态软件五大组成部分 MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 1.主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。 2.设备窗口：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据
