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1、编号:单位代码:144 3 9SHANDONG AGRICULTURE AND ENGINEERING UNIVERSITY系 部：机械电子工程学院。专 业：电气工程及其自动化班 级：15级2班学生姓名：徐兴东学生学号：1502 1 2 02 2 1指导教师：林立松完成日期:。201 8 / 06/30山东农业工程学院制*C A6140车床得PLC改造设计认识CA6140车床CA6 I 40车床得先祖就是C62 0老式机床，山于功能得缺陷,后经过机械制 造行业得升级变成了如今新型得卧式机床;它被称为CA6 1 40原因就是其中得C 表示车床,A代表改良得型号,6指车床为卧式结构，1为基本型,4
2、0则象征最大旋 转直径，就是机械设备企业加工材料所需得设备之一。C A614 0型车床也就是众多机床中得一类，主要负责金属切削方面，对于 各种内外圆、端面、定型表面、螺纹螺杆等具有很好得切削技术支持，被普遍得 运用于金属加工行业中、该机床有两个起主要作用得运动部分：一种就是卡盘或 顶尖带动工件得回旋转动，即车床主轴运动；另一种就是山滑盘驱动得带动刀架 得直线运动，即车床进给运动、CA6140型普通车床就是我国独立研发得最大车 削半径为200mm得新式卧式车床,极大得促进了中国机械加工行业得进步。CA6140车床得形状构造如下图所示，它主要山主轴箱、进给箱、纵横溜板 箱、挂轮变速机构、刀架、尾架
3、、光杠、丝杠、床身、床脚与冷却装置等其它 部分组成。CA6140车床改造原因针对传统得继电器控制系统故障频繁得特点，对CA6 1 40车床得电气控制 系统进行了技术改造，釆用可编程逻辑控制器(PLC)代替原有得继电器，设计了 PL C控制系统得硬件组成及其控制程序。改造后车床运行稳定，降低了故障率, 提高了使用效率。我校现有得CA61 4 0车床采用传统得继电器控制系统，由于使用了大量得 继电器与接触器，经常造成接触不良，而且元件老化快，设备故障频繁，不便于维 修，影响到学生正常得实习教学。根据实际条件，采用可编程控制器(PLC)对原有 继电接触器控制系统进行改造，使机床得故障率下降,可靠性与
4、灵活性大大提高。三、CA6140车床工作原理CA 6 140型车床具有3台三相异步电动机，车床得各个动力山其电机拖动执行，图31所示得为该车床得电路原理图，我们对原理图山此进行剖析。01TC31*U13g 一二二一QF:r歹UL2L3KA289FR29、 Jd7cU12V12W12匚匚1FR7PE7.5kW90W250W1450r/min3000r/min1360r/n)in电源 保护电源 开关主轴 电动机短路 保护冷却泵 电动机刀架快速 移动电机控制电源 变压及保护主轴 电机控制刀架快 速移动冷却泵 控制倍号 灯照明 灯1234567891011图31 CA6 1 4 O型普通车床电气原理图
5、仁CA614 0车床主电路分析CA6 I 40车床得主电路山主电动机Ml、冷却泵电动机M2、快速移动电动 机M3、接触器KM与两台继电器组成，三台电动机均为三相异步电机,KA 1、K A2为交流继电器I、首先接入电源需要山漏电保护断路器QF加持，以控制整个 电路得电源通断,电动机M 1采用直接启动，我们知道接触器KM具有三个常开触 点,在线圈通电时，三个常开触点便会闭合，此时线路为通路，主轴电动机Ml通电运 行，接触器得三个触点便用来掌管Ml得开动与终止;同理,接触器KAI与KA2 也具有三个常开主触点，两台继电器分别用来控制电动机M2与M3得通电运行。 QF为漏电保护器，但就是为防止QF故障
6、，激发电路问题,特加入短路保护装置FU1 ，作为漏电保护QF得双重保护，同样，为避免电动机M2与M3在运行过程当中产 生电路问题，加持FU2作为两台电动机得短路保护装置,由于两台电机容量较小，且 快速移动电动机也不就是长期运行，所以仅用一个FU;在机床运行过程中,山于电 机Ml与M2属于长时间运行得装置，从安全与保护角度考虑,应设过载保护，则串联 热继电器FR1与FR2用来保护电机Ml与M 2得过载，快移电动机M 3属于临时工 作，不会长期用来运转，无需过载保护、2控制电路分析2.4机床电源引入控制变压器TC二次分别输出6V、24V与110V三种电压，其中6V为电源指 示灯供电,2 4 V则作
7、为灯泡EL得电源，而控制线路得工作电源采用110V交流电 压供电，从电路图上可知，接通电源得首要询提就是行程开关SQ1常开触点变为 紧闭，此刻假定触点已接通线路，封锁配电柜得壁龛门，用钥匙插入钥匙开关SB, 右旋钥匙将开关SB断开，继而把开关QF调节为合得状态，此时，三相电源便会与 主电路接通，此外，电路图中尚有一个隐藏得条件，当线路处在正常丄作状况时， 且开关SB与行程开关SQ2断开，QF中得线圈也为失电得状况，而线路中得行程 开关SQ2与配电柜得壁龛门属于关联设备，当壁龛门为打开状态时,SQ 2得触点 为关闭状态，线圈QF也因此得电，当其得电后，断路器QF自动断开，此时，断路器 得控制柄也
8、就是无法闭合得（即使人为管理），从而切断电源进行安全保护，防止 在控制电路区域进行操作时触电。2. 2主轴电动机控制电路分析通过电路图我们可以瞧出,电动机M 1得启动与停止按钮分别为SB 2与SB1, 还有一个开关KM与启动按钮并联，首先点击S B2,使电动机Ml线路接通,最先受 影响得器件就就是继电接触器KM,当它得内部线圈通电时,接触器KM上得主触 点也111开启得状态变为闭合，电机得三相电路接通，开始连续转动丄作，同时KM具 有常开开关，当线圈接电得时刻，开关便山常开转变为常闭，因为该常开开关就是 与S B2并联，即便松开S B2,线路也处于接通得状态，从而达到自锁得功能;S B1与 线
9、圈KM位于同一条控制电路，因此可以作为电动机Ml得停止按钮,从图上可以瞧 出开关SB1为常闭开关,当我们需要停止电机M 1得时候，只要按下S B1,线圈K M所在得线路便会失电，当线圈KM失电得同时,三个主触点山接通变为断开，开关 KM也会山常闭转为常开，电动机开始停止运行，热继电器FR1就是为了防备电动 机Ml运行时间太长，从而造成过载而设置得保护装置;该控制电路还有一个隐藏 得保护功能，即零压保护功能，就就是当电路中得电源意外断电后,接触器三个触 点获得释放，如若电源得电压企图二次还原，则电机也不能自动重启，因为此时须 要重新点击启动按钮SB2,如此设置就是为了防止车床运行过程中得意外断电
10、， 二次起动造成事故发生;此电路还具有欠压保护,即电路中得电压过低，电磁吸力 不足以维持主触点吸合，会使线圈KM自动释放，电机M 1自动停止工作，之所以加 入欠圧保护，就是因为电路电压过低时，电动机内部电流过大大，导致电动机损毁O2、3冷却泵电动机控制电路分析当主轴电动机运作时，线圈KM处在通电得状态,接触器KM上得常开触点KM 7也会接通，山于开关KM7位于电机M2得控制主电路上，因此，只有当KM7接通 电机M2才可以运行,即电机M 1与电机M2具有联锁效应，只能在M 1运行后,M2 才可以起动，如若停下电动机Ml,III于电动机与继电接触器KM属于连带作用，继 电器线圈丢电得同时，会造成常
11、开触点分离,电动机M2因此停机;在加工时如若需 要冷却液，只要扭动SA2到合拢，使线圈KA1产生磁力，吸合主触点，电机M2开动为 加工件提供冷却液;热继电器F R2为此电路得过载保护,KA1则为冷却泵电动机 得欠压保护。2、4快速移动电动机控制电路分析因为快移电动机每次运行都就是短时工作，所以应采用点动控制电路，以应对 各种使用环境，该电动机得起动与停止完全依幕按钮S B3来控制，当需要移动时 点击按钮S B 3 ,线圈KA2通电造成触点吸合，山此快速移动电动机开始运作，收 起SB 3，同理,KA2得触点断开造成电机M 3停止;溜板箱上得十字形手柄扳动得 方向用来控制快速移动得方向。2o 5断
12、路保护电路分析行程开关S Q2设为常闭状态，与钥匙式电源开关SB得触点并联，再与断路器QF得线圈串联，便组成了一个保护电路。譬如在钥匙式电源开关扭转到断开形态 ，彻底关好电气柜得盖子，行程开关SQ2常开触点接通，这时QF得线圈无电,开关闭 合才可以供电;当配电箱出了问题需要检修时，配电箱门若打开，则SQ2闭合，线圈Q F得线路为通路，则QF开关不能闭合,QF为整个电路得总开关，从而保证车床电路 断电，起到断路保护。SQ1作为安全行程开关，要将其安放在机床床头得皮带罩 下挂轮架处，目得就是为了在检修时,让开关SQ1自动断开（皮带罩处于开合状态 ），使控制电路失电，保证安全，当装好皮带罩时,SQ1
13、关闭，三台异步电动机才可以 起动。3照明、信号灯电路分析机床照明灯得电源使用得就是24V交流电压，该电压就是经控制变圧器TC转 换后输出得，开关SA1与灯泡EL串联，用以组装照明电路，其中一端则需要接地，这 就是一处要引起注意得地方，主要防止照明变压器绕组短路造成得触电事故;TC 输出得6V交流电压作为信号指示灯HL得电源，用来表示控制电路得状态;两处电 路分别用FU4与FU5作短路保护装置，下表为该车床得元器件、四、CA614 0车床改造1. CA6140型车床电器元件CA6140型车床电器元件代号名称型号及规格数量用途备注Ml主轴电动机Y 1 32M- 4 -B37.5KW、1450r/m
14、 i n1主传动用M2冷却泵电动机AOB25、90W、3000r/m i n1输送冷却液用M3快速移动电动 机AOS56o 34、2 5 0W 、1 3 60 r /m i n1溜板快速移 动用FR1热继电器JR162 0/3D、1 5o 4A1Ml得过载 保护FR2热继电器JR16-2 0/3D、0。3 2A1M2得过载 保护KM交流接触器CJO2 0 B、线圈电 压 1 1 OV1控制M 1KA1中间继电器J Z7-44、线圈电压11 0V1控制M2K A2中间继电器Jz7-44、线圈电压11OV1控制M 3SB1按钮LAY3 0 1ZS/ 11停止MlSB2按钮LAY3- 1 0 / 3
15、、111启动MlSB3按钮LAY91启动M3SA2旋钮开关LAY3 1 0X/21控制M 2SQISQ2位置开关JWM6-1 12断电保护HL信号灯ZSD0、6V1刻度照明无灯罩QF断路器AM 2 4 0、20A1电源引入TC控制变压器JBK2-1 0 0380 V/11 0 V/2 4 V/6V11 1 0 V5 0 VA24V 45VA2.改造方法CA6140机床得控制原理已经掌握，选择PLC为控制线路进行整改升级时，需 要先考虑该线路中得哪些开关就是必要得，应予以保留，多余得开关与继电器全部 用PLC代替，既要保持原CA6140车床电气控制得主电路，乂要保持原机床得操作 风格，继而保证线路中得各种联锁功能，在此前提下还需保留控制变压器与照
