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1、淮阴工学院课 程 设 计课程名称： 机电传动控制课程设计 题目： PLC控制的C6140普通车床电气控制 学 院： 机械工程学院 专业班次： 机械电子2011级 姓 名： 王怀发 指导教师： 路连 学 期： 20132014学年 第一学期 日 期： 2013.12.27 教学-材料目 录1 引言.21.1 本设计的意义 . .21.2 PLC的概述 . . .21.3 C6140的介绍.22 C6140型普通车床电气线路的工作原理.32.1 机床的结构图及其组成部分.32.2 车床的运动形式.32.3 电力拖动的特点及控制要求.42.4 控制线路的特点.42.5 C6140普通车床的电气控制分
2、析.42.6 C6140型普通机床电气控制原理图.53 PLC改造.63.1 控制系统改造为PLC控制的意义.63.2 PLC控制原理图改造说明 .63.3 PLC的特点 .63.4 PLC模块选取的基本原则.63.5 I/O设置.83.6 电器元件的选择.103.7 梯形图.124 总结 .134.1 个人总结.124.2 致谢 .12参考文献 .141 引言1.1 本设计的意义 随着计算技术的发展，出现了以微型计算机为基础的具有编程、存储、逻辑控制及数字运算功能的可编程控制器PLC。可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上，逐渐发展起来的以微处理器为核心，它具有结构简单、编程方便、可
3、靠性高等优点。已经广泛应用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一。PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对环境适应强的特性，其内部定时器资源十分丰富。1.2 PLC的概述 可编程控制器简称PLC，是一种以微处理器为核心的用于工程自动控制的工业控制机，其本质是一台工业控制专用计算机。它的软件，硬件配置与计算机极为类似，只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适应于控制要求的编程语言。硬件主要由中央处理器CPU、存贮器、输入/
4、输出单元以及编程器、电源和智能输入/输出单元等构成。PLC是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是当今工业发达国家自动控制的标准设备之一。PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。1.3 C6140的介绍 C6140是一种应用广泛的金属切削机床，目前采用传统的继电器控制的普通车床在中小型企业任大量使用。能够车削外圆、内圆、螺纹、螺杆等，它采用继电器接触器电路来实现电气控制系统。但由于大量的使用了继电器与接触器，再加上继电器系统接线复杂，
5、经常造成接触不良，而且原件老化快，设备故障频繁，不便于维修，故障诊断与排除困难，并存在：（1）触电容易被电弧烧坏而导致接触不良。（2）机械方式实现的触点控制反映速度慢。（3）继电器的控制功能被固定在线路中，功能单一灵活性差,影响到实际的生产运用。因此当务之急就是对C6140车床进行技术改造，以提高企业的设备利用率，提高 产品的质量和产量。2 C6140型普通车床电气线路的工作原理2.1 机床的结构图及其组成部分 C6140型普通机床结构如右图所示，主要由机床、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、丝杠、光杠、尾架等部分组成。2.2 车床的运动形式（1）主运动 是指主轴通过卡盘带动工件旋转，主轴的旋转是
6、由主轴电机经传动机构拖动、根据工件材料性质，车刀材料及几何形状、工件直径、加工方式及冷却条件的不同，要求主轴有不同的切削速度，另外，为了加工螺丝，还要求主轴能够正反转。 主轴的变速是由主轴电动机经V带传递到主轴变速箱实现的，C6140普通车床的主轴正转速度有24种（101400r/min），反转速度有12种（141580r/min）。（2）进给运动 车床的进给运动是刀架带动力具纵向或横向直线运动，溜板箱把丝杠或光杠的转动传递给刀架部分，变换溜板箱外的手柄位置，经刀架部分使车刀做纵向或横向进给。刀架的进给运动也是由主轴电机拖动的，其运动方式有手动和自动两种。（3）辅助运动 指刀架的快速移动、尾座
7、的移动以及工件的夹紧与放松等。2.3 电力拖动的特点及其要求（1）主轴电机一般选用三相笼型异步电动机。为满足螺丝加工要求，主运动和进给运动采用同一台电机拖动，为满足调速要求，只用机械调速，不进行电气调速。（2）主轴要能够正反转，以满足螺丝加工要求。（3）主轴电机的启动、停止采用按钮操作。（4）溜板箱的快速移动，应由单独的快速移动电动机来拖动并采用点动控制。（5）为防止切削过程中的刀具和工件温度过高，需要用切削液进行冷却，因此要配 有冷却泵。（6）电路必须有过载、短路、欠压、失压保护。2.4 C6140普通车床的继电器控制线路的特点（1）控制线路装设有起动按钮和停止按钮。（2）主电路、控制线路及
8、照明线路的电源引入开关均采用隔离开关。（3）由于电动机容量较小，所以三台异步电动机均采用直接起动控制线路。（4）M1、M2采用热继电器做过载保护。（5）控制线路采取了电气措施，以防止发生电源短路事故2.5 C6140普通车床的继电器控制分析（1）主轴电动机控制机 主电路中的M1为主轴电动机，按下启动按钮SB2、KM1得电吸合，辅助触点KM1（5-6）闭合自锁，KM1主触头闭合，主轴电机M1启动，同时辅助触点KM1(7-9)闭合，为冷却泵起动作好准备。（2）冷却泵控制。 主电路中的M2为冷却泵电动机。 在主轴电机启动后，KM1（7-9）闭合，将开关SA2闭合，KM2吸合，冷却泵电动机启动，将SA
9、2断开，冷却泵停止，将主轴电机停止，冷却泵也自动停止。（3）刀架快速移动控制。刀架快速移动电机M3采用点动控制，按下SB3,KM3吸合，其主触头闭合，快速移动电机M3启动，松开SB3，KM3释放，电动停止。（4）照明和信号灯电路。接通电源，控制变压器输出电压，HL直接得电发光，作为电源信号灯。EL为照明灯，将开关SA1闭合EL亮，将SA1断开，EL灭。2.5 C6140普通机床电气控制原理图3 PLC的改造3.1 控制系统改造为PLC控制的意义普通车床是应用非常广泛的金属切削工具，目前采用传统的继电器控制的普通车床在中小型企业仍大量使用。由于继电器系统接线复杂，故障诊断与排除困难，并存在：（1
10、）触点易被电弧烧坏而导致接触不良。(2)机械方式实现的触点控制反映速度慢。(3)继电器的控制功能被固定在线路中，功能单一、灵活性差等缺点。因而造成了这些企业的生产率低下，效益差，反过来这些企业又没有足够的资金购买新的数控车床。因此，当务之急就是对这些普通车床进行技术改造，以提高企业的设备利用率，提高产品的质量和产量。由于可编程控制器（PLC）具有：通用性、适应性强。完善的故障自诊断能力且维修方便。可靠性高及柔性强。等优点，且小型PLC 的价格目前亦很便宜，因此在普通车床的控制电路改造中发挥了及其要的作用。3.2 PLC控制原理图改造说明：（1）去掉电源指示灯HL和控制变压器TC。（2）照明指示
11、灯EL替换为HL1。（3）增加主轴工作指示灯HL2.冷却泵工作指示灯HL3、快速移动指示灯HL4。（4）SA1替换为SA4，SA2替换为SA5。3.3 PLC的特点（1）抗干扰能力强，可靠性高（2）控制系统结构简单，通用性强（3）编程方便，易于使用（4）功能完善（5）设计、施工、调试的周期短（6）体积小，维护操作方便3.4 PLC模块选取的基本原则：（1）主控模块选择（CPU）1）处理器的个数。是单处理器还是双处理器或多处理器；处理器是8位、16位还是32位的。2)CPU存储器的性能。存储器是存放程序和数据的地方，从使用角度考虑，主要是可供用户使用的存储器能力，它应包括存储器的最大容量、可扩展
12、性、存储器的种类。3）中间标志、计时器和计数器的能力。这一性能实际上也体现了软件的功能，中间标志的多少和种类与系统的使用性能具有一定的关系。4）其他的性能参数。包括电流消耗、工作环境要求、寿命等。5）扩展能力。（2）I/O点数1）要分清楚模拟量I/O点数和数字量I/O点数的关系2）远程I/O的考虑对于较大的控制系统，控制对象较为分散，一般都要采用远程I/O口。在选择机型时，要注意PLC是否具有远程I/O的能力和能驱动远程I/O的点数。3）智能I/O的考虑在机型选择考虑I/O点数的同时，还要考虑智能I/O的能力。具有智能I/O模块可方便解决高速计数、闭环控制等特殊的控制功能。4）I/O点数的裕量，在系统硬件设计中要留有充分的I/O点数作为备用。（3）响应速度响应速度主要从两个方面来考虑：一是PLC程序的语句处理时间；二是PLC的扫描周期。一般手册上都给出语句处理时间，而且是以处理1K的语句所需要的时间计算的。在实际应用中要注意逻辑处理指令
