数控车床电气控制系统改造

CA6140车床的PLC改造、MCGS制作动画目录部分由老师最终修改定稿打印时添加！！！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“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。

关键词：可编程序控制器，控制流，组态软件ABSTRACTWith the Programmable Logic Controller (PLC) technology, because of its powerful, easy to use, high reliability, wide adaptability and convenience of industrial processes on site scalability, PLC in industrial automation during the process of the Yue and more widely used, often used as a field data collection and set the control. Configuration software technology as a function of user customizable software platform tool, PC, a friendly interface that can bedeveloped through the PLC automation equipment can be "intelligent" control.The design is in this context, using Siemens S7-200PLC modernization of the ordinary program-controlled machine tools for transformation, discussed the control flow of the choice and then use the configuration software on the PLC control system man-machine interface control.KEY WORDS: programmable logic controller, control flow, configuration software目录摘要 (1)前言 (5)第1章绪论 (6)1.1 程控机床的发展前景及意义 (6)1.2 机床改造方案的确定及系统的选择 (7)1.2.1 CA6140车床的概述 (7)1.2.2 对CA6140车床控制系统的选择 (10)第2章控制系统设计 (17)2.1 控制要求 (21)2.2 控制流的选择 (21)2.3 系统的控制过程 (23)第3章系统的硬件设计 (24)3.1 系统的组成 (24)3.2 系统主电路的设计............... 错误！未定义书签。

给 伺 服 电机
年代 Ｉ Ｅ ＮＤ Ｘ机 床 厂 技 术 ， 在 多年 使用 后 ， 其 电气 和 机 械 等 结构 部
分 均存 在较 为 严重 的老化 和磨 损 ，导致 设备 在运 行 过程 中 的故 障
率和 异 常 停机 率不 断 升高 ， 重 影 响到 设备 使用 安 全稳 定性 、 品 严 产 生 产质 量 和效 率 。另 外 ，此类 车床 的很 多 电气 元 备件 已经 停止 生
停机 等 故 障主 要是 由机 床 电气 控 制系 统 响应 太慢 和 控制 精 度偏 低
电 气 部 分 改进一
一机 械 部 分 改 进
四轴丝杠螺母副
引起 的。 因此 ， 技术 改造 和 经济 效益 ２ 方 面考 虑 ， 认 为维 持 从 个 我 机床 现 有 机械 结构 和大 部 分 电气 控 制 系统 ，采 用 ＳＥ Ｎ ４Ｄ ＩＭＥ Ｓ８０ 数摔 系 统对 整 个车 床 电气 控 制系 统进 行 技术 升 级改 造 ，既 可 以保
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量 ｓｂｕｌ ＿ ｈｅａｙ ａ。 ｅｉｎｕ ｚ ｇ ｉＧａ
ＧＳ ０数控车 床 电气控制系统改造设 计 ３
刘 波
（ 源 市 妇 幼 保健 院 （ 务 科 ） 广 东 河 源 ５ ７ ０ ） 河 总 ， １００
摘
要： 针对 ＧＳ ０型数控车床在 实际生产中 出现 的故障问题或异 常停机 问题 ， ３ 结合 ＧＳ ０型车床 生产操作和检 修维护 习惯 ， 用 ＳＥ ＮＳ ３ 采 ＩＭＥ
工 作 台
图 ２ 改进的总体技术方 案设 计图
持车 床 原有 操 作 习惯 ， 同时还 可 以提 高此 类 设备 生产 运 行 的稳 定 ２ ． 电气 部分 改进 ．２ ２ 可靠 性 ， 效 改善 此类 设备 的生产 工 艺现 状 ， 一种 技术 和 经济 两 有 是 （） １ 采用 西 门子 公 司 的 ８ ０ 数 控 系统 代 替 原控 制 系 统 ， 现 ４Ｄ 实

通过对原有数控车床的数控系统、电气线路、控制及进给系统等进行升级改造，实现了高速、高精，以及多通道、云数据等功能。

1 序言学校原数控车床采用GSK981T系统，尽管在过去的教学中发挥了较大的作用，但系统年久失修，故障频发，且功能单一，市场应用不广泛，还存在偶然丢失系统数据的情况，已无法满足教学的需求。

经我校多方考证决定，自行升级改造该台数控车床。

本次数控系统升级改造选用华中数控HNC-818D数控系统。

此数控系统是武汉华中数控股份有限公司开发出的总线数控系统，它基于具有完全自主知识产权的NCUC工业现场总线技术，采用模块化、开放式体系结构的高可靠性设计，具有高速、高精、多轴多通道及云数据等特点，具有极高的性价比[1]，能够完全满足我校近几年的教学需要，也为我校其他早期数控系统的升级改造积累了一定的经验。

2 整体改造方案CK 6140数控车床升级改造总体设计如下。

（1）数控系统选用华中数控HNC-818D数控系统替代GSK 981T，提高系统的稳定性、机床加工精度和加工效率，为以后进一步增加其他功能预留扩展功能。

（2）电气线路重新设计主电路及控制回路，但电气柜及伺服变压器仍然用原数控机床部件，以达到在满足要求的情况下尽量节省改造费用的目的。

（3）进给系统将原步进驱动及步进电动机全更换为总线式带绝对位置记忆的伺服驱动器及伺服电动机，提高进给控制精度、运行的稳定性及负载承载能力。

（4）主轴部分保留原变频主轴。

主轴的正转、反转及停止，给定转速及转速的显示均通过外置IO单元实现。

（5）IO输入输出单元将原系统内置的PLC改为外置的IO单元。

考虑改造成本，IO单元采用华中HIO-1200-M1，其总线是IO单元，共有24位输入、16位输出，其上还有DA接口（用于变频主轴）和主轴编码器接口[2]，完全能够满足升级改造的需要。

（6）机械部分除操作单元部分由于系统及操作面板的尺寸有变化需重新设计外，其他机械部分仍用原机床部分，只是在选用伺服电动机时，注意在满足驱动要求的前提下，安装接口与机床一致即可。

控车床 ， 本文首先 简单 介 绍 ７ Ｃ ８ ０ ８ １ 型车床 部件 电气控 制系统 的要 求 ， 确 定了改 造 的方案 ， 并对 Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 电路 进行 了详细 的阐述 ， 经 改造 后 的
车床 工件 的加 工精 度得 到大 大的提 高。
关键 词 ： 普 通车床 ； 电气控制 系统 ； ＰＰ Ｅ 接地 点只能集中于一点， 接地状 况不好时， 控制变压 器需进行浮地设计， 此时数控 系统 主单元连接 外部电器的电源 （ ３ ） Ｐ Ｌ Ｃ 数字输出所用的２ ４ Ｄ Ｃ 需采用独立 的２ ４ Ｖ 电源。
（ ４ ） 尾座 需夹紧 时， 按下控制开关 接通 电磁 阀， 控制 油路使 应由控制器供 电。
浅谈普通车床数控化改造 的电气控制系统 的研究
屈长衡［ 齐齐哈尔 二机床 （ 集团） 有限 责 任公 司， 黑 龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ５ ］
摘 要 ： 本 文 以ｃ ８ ０ ８ １ 型车床 为研 究对 象 ， 采用 西门子 Ｐ Ｌ ｃ 控 制 系统对 ｃ ８ ０ ８ １ 型车床 进行 数控化 改 造 ， 成功 的将 ｃ ８ Ｏ ８ １ 型车床 改造 为ｃ ８ ０ ８ １ 型数
１ Ｃ８ ０ ８ １ 车 床部件 电气控 制要 求
先起 动床头箱油泵， 油泵停止工作 时， 不许起动主轴电机 。
设置 回参考点的速度 ， 以期精确 的返 回参 考点， 并对 步进
（ １ ） 机床床头箱油泵主要用于润滑主轴， 主轴 电机起 动前应 电机 的转速 进行设定。
４ Ｃ ８ ０ ８ １ 车床Ｐ Ｌ Ｃ 控制系统的设计原则
／ Ｏ 点数 ， 即本控制系统所需的Ｉ ／ Ｏ 总数为６ ４ 个， 选择西门 （ ３ ） 原控 制系统的各元器 件 （ 按钮、 接触器 、 继电器） 功能应 最终的 Ｉ 子公司８ ０ ２ Ｓ 型产品， ２ ４ Ｖ 直流３ ２ 点输入， 继电器交流３ ２ 点输出。 与原电气 线路相对应。

器 龆
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图 １信号接 口
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示接口的显示器类型为 Ｌ Ｃ Ｄ显示屏 ， ３ ２ ０ × ２ ４ ０ 的点阵图形式 ，还具有 中／ 英文双重菜单显示功能，图形界面显示的刀具轨迹为仿真图形。Ｉ ｌ ｌ １ ． １ ． ３ Ｇ代码 ２ ３ 种， 包括固定 ／ 复合循环加工、 ｚ轴钻孔攻丝代码。１ ． １ ． ４ 补偿功能两个， 有反向间隙补偿｛ ） （ 、 Ｚ￣） ０ ｍｍ～ ６ ５ ． ５ ３ ５ ｍ ｍ和刀具补偿。 刀具补偿可实现 ８ 组刀具长度补偿 。１ ． １ ． ５ 刀具功能是指固定刀刀和切 割刀 ， 在适应刀架 的过程中分为四工位和八工位两种。电动刀架排刀和 刀位信号输入模式 ： １ ～ ４ 刀位信号直接输入 ，第 ５ 至第 ８ 刀位编码输 入。 Ａ Ｔ Ｃ 类型 ： Ｔ 代码是绝对换刀或手动相对换刀前刀具 的选择 ， 若 发生逆转锁定 ，则执行刀具补偿。移动工具的修改的坐标需要选择参 数。１ ． １ ． ６ 主轴功能的控制模式设定． 失速控制或模拟控制为 ｓ ｌ 、 ｓ ２ 、 ｓ ３ 、 Ｓ ４ 直接输出， 或Ｂ Ｃ Ｄ编码输 出手动换档。 设置三档主轴模拟控制输出， 利用 ０ ～ １ ０ Ｖ电压控制主轴转速和线速切削功能， 让主轴模拟控制方式 有效地发挥作用。１ ． １ ． ７ 辅助功能是指控制主轴正转 、 反转停止、 制动启 动和停 当然冷却、 润滑启动和停止也属于这个范围。 彻 为Ｇ Ｓ ｌ 【 ５ 嘲『 Ｉ ＝ ｌ 喇¨Ｊ 囊 ｌ 出潮刚馨 呼接口圈 １ ． ２车床操作面板。Ｃ ６ １ ３ ２ 车床数控技术是一种创新 ， 车床操作员 可以完成面板设置转换能力的步骤 ， 以方便使用。 集成 Ｇ Ｓ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ 数控 图２ ＧＳ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ 输入 ／ 输出的信 号接 口图 系统面板车床的操作按钮 ， 根据操作要求完成操作， 但也可以 单独的操 过操作该按钮 ， 输人控制信号将包括—个手动控制的两个方 向 上的 ｘ 、 作车床辅助面板。车床辅助操作面板的加入是 Ｃ ６ １ ３ ２ 车床数控技术的 ｚ轴 ，利用 主轴 的反 向操作控制 ，停止控制主轴和冷却 切换控制 。 创新。 ． Ｓ Ｑ Ｉ ￣ Ｓ Ｑ ８ 是输入位置信号 ， 该位置输入信号包括切刀位、 ｘ 轴的开关 １ ． ３数控系统接 口。Ｇ Ｓ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ车床数控系统总共有 ７ 个接 口， 如 位置和减速开关的位置 ，开关 的位置是 ｚ轴方 向上的四个位置中参考 图１ 所示。Ｘ１ 到Ｘ ７ 这六种接 口分别是 Ｒ Ｓ ２ ３ ２ 接 口、 手轮接 口、 螺纹接 点和减速开关的位置。 Ｋ Ａ １ 一 Ｋ Ａ ５ 则通过输出—个控制信号来控制正向 口、 刀架接 口、 电机信号接 口、 输入信号接口和输出信号接口， 利用的针 和反向旋转的刀架， 以及主轴的反转和停 止。 座是 Ｄ Ｂ ９ 针座、 Ｄ Ｂ １ ５ 针座、 和Ｄ Ｂ ２ ５ 针座这三种。 其用途分别进行数据 结束语 的交换 、 控制坐标轴的移动 、 连接主轴编码器 、 连接车床电动刀架 、 驱动 Ｇ Ｓ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ数控系统可以改造普通车床的运动控制功能， 本文通过 装置接 口、 ｌ ６路开关量输入和 １ ６ 路开关量输出。 相关的论述 ， 对车床的加工Ｊ 陛能和分辨率提高有了很大的帮助。 并且大 ２电气控制设计 大的提高了车床的电气性能和可靠性 ，对设备的维护带来 了极大的方 ２ ． １车床电源配置 。车床的电源配置为 Ｎ Ｃ ２ ２ ０ Ｖ交流电源系统 ， 并 便 ， 最大限度的减少设备故障率 ， 产品质量和生产效率也有 了 很大的改 由Ｔ Ｍ Ｏ １ 伺服隔离变压器， 伺服隔离变压器的网格系统是为了避免在Ｘ 进， 以满足大规模生产的 要求。 轴方向 与ｚ 轴驱动单元的干扰， Ｚ Ｂ Ｔ Ｍ ０ １ 伺服隔离变压器和 Ｎ Ｃ电源之 参 考文献 间的过滤器可以防止杂乱的稳压电源， 避免 Ｉ ／ ０信号受到干扰。整个 『 １ １ 麦小波唐 梅 李庆生 基于 Ｇ Ｓ Ｋ ９ ８ ０ Ｔ 数控 系 统的数控车床的电气 设计 电工技 术 ， ２ ０ ０ ９ ， ３ ． 系统的电源配置 以保证免疫系统的性能和安全可靠。 接地线的要求需 要符合岗位的要求 。 控制变压器 Ｔ Ｃ Ｏ １ 的主轴制动功率与辅助装置需要 『 ２ ］ 郑淑芝． Ｃ ６ ５ ０型卧式车床 电气控制线路改进设计 机床电器， ２ ０ １ １ ． ３ ． 【 ３ ］ 毛好喜． Ｃ ６ １ ３ ２ Ｄ型卧式车 床 电气控制改进 机械工人． 冷加工， 整流 桥整 流 。 ． ２ － ２ 数控系统的连接。车床数控系统使用的是 Ｇ Ｓ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ经济数 ２ ０１ １ ， １ ２ ． ４ ］ 张兆华， 孙孟庆． Ｃ Ｋ ８ ０ １ ５型数控车床 刀架故障加工程序的调试叨． 铁道 控开关的输入和输出， 驱动单元、 手轮编码器、 微型计算机和转台控制 『 信号是界面与系统核心的重要连接部位，也是这些系统构成了整个车 机车车辆工人００ １ ０ ， １ １ ．

立式车床数控改造电气控制部分安装与调试1. 引言立式车床数控改造是一项重要的工程，其中电气控制部分的安装与调试是关键步骤之一。

本文旨在介绍立式车床数控改造电气控制部分的安装与调试过程，并提供相应的操作指南。

2. 安装步骤2.1 准备工作在开始安装之前，需准备以下材料和工具： - 数控控制面板 - 电气控制部件（例如：电气箱、电源等） - 电气连接线 - 扳手、螺丝刀等基本工具 - 电源插座和配电线路2.2 安装电气控制部件2.2.1 电气箱安装1.将车床电源关闭并拔掉电源插头。

2.找到合适的位置安装电气箱，并使用螺丝固定。

3.将电气箱与车床进行电气连接，确保连接牢固可靠。

4.连接电气箱与数控控制面板。

2.2.2 数控控制面板安装1.将数控控制面板固定在车床上，确保安装牢固。

2.连接数控控制面板与电气箱，并用螺丝固定连接。

2.3 连接电气线路1.检查车床的电源插座是否符合电气控制部件的要求，如果不符合，需要进行相应的改造。

2.使用电气连接线将电气控制部件与电源插座进行连接，确保连接牢固、绝缘良好。

3. 调试步骤3.1 软件设置1.打开数控控制面板的电源，并确保数控控制面板上的指示灯亮起。

2.根据数控控制面板的使用手册，进行软件设置，例如选择工作模式、设定加工参数等。

3.2 电气参数调试1.将车床电源接通，并确保车床处于待机状态。

2.使用数控控制面板，逐步进行电气参数调试，例如电机速度、电流等。

3.检查各个电气设备的工作状态是否正常，例如电机是否旋转、传感器是否正常。

3.3 运动调试1.将加工物件放置在车床上，并进行夹紧。

2.根据数控控制面板的指示，使用数控程序进行车床的运动调试，例如进行自动加工、手动操作等。

3.检查车床的运动是否准确、平稳。

4. 安装与调试注意事项1.在进行安装和调试时，务必参考车床和数控控制面板的使用说明书，并按照要求进行操作。

2.在安装和调试过程中，严禁触摸裸露的电线和接触高电压设备，以确保人身安全。

ＭＣ Ｐ操作 面 板 ，６ ． ｍ（ ０４ ） 晶显 示器 ； ２ ４１ ｍ １ ．”液 ６
（） ６ 选择友好 的中文显示人机界面。 为实现图形 编程 、 加工循环 、 图形模拟、 螺距误差补偿等功能 ， 选
择 带硬 盘 功能 的 Ｐ Ｕ３ Ｃ ｔ １ 。
图 ３ 数控机床 的电气控制 系统 图
《 装备制造技术｝０ ２ ２ １ 年第 ５ 期
将 开 环控 制改 为半 闭环控 制 ；
（） ２ 更新数控系统 。为实现机床的位置控制 ， 采
用西 门子公司的 ８ ０ ４ Ｄ数控系统代替原数控系统 ； （ ） 换 主轴 电机 系统 。由 Ｗｌ 伺 服 电机 ＋ ３更 ＇ ６ Ｎ Ｕ单元 ＋ １Ｄ驱动 ＋１Ｈ 代替原主轴电机系统； Ｃ ６１ Ｐ７ （ ） 换 轴 、 轴 光栅尺及 ｚ轴 、 轴 编码 ４更 器， 以满足数控系统要求 ； （） ５ 配置输人输出设备。 全功能 Ｃ Ｃ Ｎ 键盘 ， 薄型
２ 总体 改造 方案
机床 由机械和电气两大部分组成 。在设计总体
技 术 方案 时 ， 主要 从 电气 和机 械 两 方 面来 对 Ｇ ３ Ｓ ０型
数控车床进行技术改造。 基本 思路是 ： 障诊 断 、 故 恢复原 功能 和新 技术 更新。 总体技 术方 案框 图如 图 １ 所示 。
图 １ 数控机床改造总体技术方案框 图
２ １电气 部分 ． 良好 ， 具备 改 造 的基本 条件 。 机械部分故 障的主要表现 ，是 由于设备使用时 （） １ 改变副主轴控制方式 。为实现同步轴功能 ，
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ８ ２ １ — ２ １
作者 简介 ： 贺大松（ ９ ８ ） 男 ， １６ 一 ， 重庆潼南县人 究工作 。 １６ ４ ’

目录目录 (1)摘要 (2)1 绪论 (3)2 CA6132数控改造总体方案 (5)2.1CA6132概述 (5)2.2拟定总体改造方案 (7)3 进给伺服系统机械改造 (11)3.1进给系统机械结构改造设计 (11)3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (11)3.3步进电机的选择 (15)4 CA6132车床控制系统设计 (18)4.1CA6132控制要求分析 (18)4.2CA6132车床电气控制设计 (18)总结 (22)参考文献 (23)摘要装备制造业和数控技术是现代工业的基础，随着我国国民经济的的快速发展，国民经济的各个部门对所生产的产品的性能要求越来越高，采用数控机床是实现多品种小批量生产的主要途径。

然而，高速、高精度、高自动化的数控机床价格仍然较为昂贵，且订货周期较长，无法满足生产急需。

采用数控改造技术对原有普通机床进行改造是提高机床的加工范围、加工精度，提高自动化生产水平的重要途径。

数控机床伺服系统是影响数控机床系统加工性能的重要指标，围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。

针对把CA6132车床改造为经济型数控车床的目标，对车床的进给系统进行设计。

其设计的思路是根据执行件所受到的载荷，选择并校核其相关的零部件，包括滚珠丝杠螺母副、减速齿轮和电机，本文还对机构的重要零件作了比较详细地介绍。

最后，本文针对改造后的CA6132数控车床的电气控制系统提出了设计方案。

关键字：数控改造；装备制造；进给系统；1 绪论机械装备制造业是国民经济的支柱产业之一，直接影响着国民经济各部门的技术进步，同时反映了国家科学技术发展水平和国民经济的实力。

近年来，结合机电技术、液压技术、气动技术为一体的数控机床在机械装备制造业中广泛应用，已成为不可或缺的加工设备。

帮助人们解决了机械加工制造过程中的许多问题，使结构复杂、批量小、精度高、形状多变的零件的加工变得简单，提高了生产效率和机械自动化程度。

有关数控车床电气控制系统的改造与设计摘要：通常而言，数控车床电气系统可实现5-10年的无故障运行，而后便进入到了故障的高发时期，为了确保其仍然保持较高的可靠性及稳定性，必须对其进行升级改造，以便确保其能够继续发挥作用，进一步为企业创造经济效益。

因此，本文以gs30型数控车床电气控制系统为例，对车床参数进行了改造及设计，并进行了实验验收。

关键词：数控车床电气控制系统改造设计随着我国数控车床的不断发展，其如今已经成为我国制造业中相当重要的基础装备之一。

数控车床主要包括机械系统以及电气系统两大部分。

通常来说，对于电气系统而言，其无故障运行期在5-10年之间，随后便会进入到故障的高发时期，但是，一般数控车床其机械部件若保养良好一般能够使用20-25年，且精度、可靠及稳定性能仍可以保持较高水平。

如今，不少数控车床已经运行了十多年，并步入了“损耗期”，这些陈旧的数控机床常常故障频发，很多功能已经无法很好地适应如今大规模的生产需求，有必要针对数控车床相关设备进行改造，以便提高企业设备的技术水平，通过少量投资对老数控车床的电气系统进行进一步的升级和改造，以便使其重焕生机并继续发挥其作用。

1、数控车床电气控制系统1.1 数控车床的工作原理及其功能分析对于数控车床而言，以被加工零件的工作图以及工艺过程卡为依据，通过对数控代码及其程序格式进行加工程序编写的整个过程进行规定，在数控系统中进行准确加工程序的输入，并将已给定加工程序及输入信号进行相应的运算、控制及其处理，而后将处理结果发送至控制系统中，从而对机床各部件进行驱动，使其能够以机械加工相关要求为依据进行有序的运行，并自动进行合格零件的制作。

由于数控车床主要负责进行轴类以及盘类回转体零部件的加工，并自动完成圆柱面、圆锥面、断面、圆弧面以及螺纹内外工序的切削及其加工过程，因而在机械制造领域得到了广泛的应用，经改造后的数控车床也应当能够满足这些功能。

1.2 数控车床电气控制系统电路分析1）主轴电动机的电气控制，主轴电机为交流变频电动机，主要通过变频器进行驱动，对于其正、反转以及速度等主要是由数控系统控制的。

1. 概述 随着工业的快速发展，数控机床已成为机械制 造业的主流设备。随着我国市场经济的不断发展与 完善，市场竞争也日益激烈。在制造生产领域，零 件的质量和精度要求越来越严格。因此，制造生产 领域对数控机床的需求日益增大。在传统生产制造 领域中，零件制造生产厂商主要通过购买新的数控 机床设备和对已有机床进行改造来提高生产能力。 由于购买新型数控设备需要巨额资金和生产周期， 因此对已有机床设备进行改造，使得机床设备获得 数控能力以及加工其他零件的能力，不失为一种有 效的途径。
该系统开关量输入/输出信号的连接要求，本次机 床的改造使用了以下I/O信号：ESP急停信号使用 带自锁的机床触点式的常闭触点：输入信号UI26、 UI27、（SP、ST标准信号）使用机床触点式的常 开触点；通过参数设置选择返回机床零点方向为 正，减速信号低电平有效；机床I/O信号连接原理 如图5、图6所示。
本数控系统换刀方式由P318参数设置。当 P318=1时，换刀方式1适用于普通四工位电动回转 刀架，正转换刀，反转锁紧。换刀时序如下：① 执行换刀操作后，系统先判断目标刀号是否为当 前刀，若是则不执行换刀输出控制，修改刀偏值后 完成换刀指令，否则执行下一步。②根据新的刀偏 号，计算出新的刀尖坐标且显示。③系统输出刀架 正转信号TL+并开始检测目标刀的刀位信号，检测 到刀具刀位信号后，关闭TL+输出；如果参数P235
输入信号的外部输入有两种方式：触点式开关 输入，如来自机床侧的按钮、限位开关等。另外一 种是接近开关（晶体管）输入。
第二，输出信号的连接方法。输出信号包括 U001~U018，用于控制机床的有关动作，信号方向 由CNC到机床。可以驱动机床侧的继电器和信号 灯，驱动感性负载。
第三，机床开关量I/O接口信号的连接。根据

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控 化 改造 势 在必 行 。
１ 车 床 数 控 化 改 造 的意 义
市场 上流 行 的数 控 系统 包 括 有 日本 ＦＡＮＵＣ系 统 、德 国 ＳＩＥＭＥＮＳ系统 ，国产 数 控 系 统 主要 有 广 州 数 控 系 统 、华 中数 控 系统 等 。经 了解 ，华 中数 控 系统 界 面 友
（６）并 联机 构 的液压 系统 在 数控 设 备 中 的应 用 随 着 科 学技 术 的发展 会 更加 广泛 。
参 考 文 献
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用 ［Ｊ］．润 滑 与 密 封 ，２００７，３２（１０）：１３２—１３４．
车 床数 控化 改造 是 提高 制造 业技 术水 平 的重 要途 好 ，操作方便 ，性价 比较高，符合学校教学要求 ，因此 ，

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“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。

皖西学院课程设计报告书系别：机电学院专业：13电气学生姓名：许志坤张云翔学号：20130112122013011219课程设计题目：PLC控制的C6140型普通车床的电气控制起迄日期: 2016.5.16 - 2016.5.28 课程设计地点:PLC电气控制实验室指导教师:翁志刚下达任务书日期: 2016年 5月15日摘要数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。

数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。

但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。

如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。

因此，普通机床的数控化改造大有可为。

针对现有常规C6140普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。

本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了C6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。

采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。

通过对C6140普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。

这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。

本次改造主要针对车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。

而且掌握了一些CAM、CAD等制图软件的应用和论文的撰目录1绪论 (3)1.1设计目的及意义 (3)1.2C6140的现状 (3)2 C6140车床电气控制原理 (4)2.1 电气控制原理 (4)2.2.2C6140卧式车床的控制要求 (4)3硬件选型 (5)3.1电气元件明细表 (5)3.1.1电动机的选择 (5)3.1.2 热继电器FR1、FR2 (5)3.1.3 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4 (5)3.1.4 接触器KM1,KM2及KM3 (6)3.1.5 转换开关SA4 (6)3.1.6导线的选择 (6)3.2制定电器位置图 (7)4 PLC控制电路设计 (8)4.1PLC基本原理及选用 (8)4.2I/O统计 (8)4.3PLC的I/O接线 (9)4.4 PLC控制过程分析 (9)4.5梯形图程序 (10)5 系统调试 (11)6总结 (13)参考文献 (14)致谢 (15)1绪论1.1设计目的及意义20世纪初，由于电动机的出现，使得机床的拖动发生了变革，用电动机代替蒸汽机，机床的电气传动随电动机的发展而发展。

C650卧式车床电气控制系统的PLC改造毕业论文目录前言 (1)第一章 C650卧式车床的改造介绍 (2)1.1 C650型卧式车床简介 (2)1.2 C650卧式车床改造主要容 (3)1.3 C650卧式车床改造要求 (4)第2章总体方案设计 (5)2.1 方案的提出与比较 (5)2.2 方案的选择与论证 (6)2.2.1 PLC介绍 (6)2.1.2 C650改造方案的选择 (8)2.1.3 PLC控制系统与电气控制系统的比较 (8)第三章控制系统的总体设计 (10)3.1 系统工作流程分析 (10)3.2 PLC I/O 分配表 (10)3.3 PLC的选择 (11)3.4 PLC的I/O电气接线图 (13)第四章 C650卧式车床控制系统硬件设计 (14)4.1主电路分析 (15)4.2控制电路分析 (15)4.2.1 主电动机点动控制分析 (15)4.2.2 主电动机的正反转控制分析 (15)4.2.3 主电动机反接制动分析 (16)4.2.4 快速电动机与冷却泵电动机控制分析 (16)4.3 辅助电路分析 (17)4.3.1 照明电路和控制电源分析 (17)4.3.2 电流表保护电路 (17)4.4 电动机选择 (17)4.5 系统元器件的选择 (18)4.5.1 交流接触器的选择 (18)4.5.2 中间继电器的选择 (18)4.5.3 保护电器的选择 (18)4.5.4 控制开关电器的选择 (19)4.5.5 速度继电器选择 (20)第五章 C650车床PLC控制的软件设计 (21)5.1 程序设计 (21)5.2 系统总程序 (24)第六章系统调试 (29)总结 (30)参考文献 (31)附录1系统主要元件清单 (32)附录2 C650卧式车床PLC控制原理图 (34)前言更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，该设计是对C650卧式车床电气控制系统的PLC改造的研究设计。

这 样才 能 保证 工 厂 的生 产 效 率 有所 提 高 。
电机 、光栅尺、传感器模块 （ Ｓ Ｍ Ｃ ３ ０ ） 、分布式 Ｉ ／ Ｏ（ Ｅ Ｔ ２ ０ ０ ） 、
主轴变 频器，高速主轴以及若干的传感器和限位开关组合
（ 工控机 ）与下位机 （ Ｓ Ｉ Ｍ Ｏ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｄ ）的通信 ：本系统采
便 了系统 以后 的升级 。 ３ 电气 控制系统的硬件设计 控 制系统主要 由工控机 、Ｓ Ｉ Ｍ Ｏ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｄ 、 电源模块 、电机 模块、
不高，一直制约着我 国的机械制造业的加 工工艺的提 高。其原 因主
要 体 现在 电气控 制部 分 。本 文 提 出的 基 于 Ｐ Ｌ Ｃ 的 数 控机 床 电 气 控 制
用了性价 比较高的 Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ协议来实现上位机与下位机之间的实时 通信功能 。主要负责工控机下载数据和命令 以及 Ｓ Ｉ Ｍ Ｏ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｄ上传机 床 当前状态 、报警信息等。运动控制系统 （ Ｓ Ｉ Ｍ Ｏ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｄ ） ：Ｓ Ｉ Ｍ Ｏ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｄ通过 电源 、电机模块来驱动 电机 ，控制工作 台的移动 ，再通过总
思路和 方法比较 合理 ， 经过运行证明其控制精度 高， 性能稳 定可靠 ，
从 而提 高 了生产效率和质量 ，不失为一种优 秀控 制方案。
【 关键词 】 机床 ；电气控制 ；Ｐ Ｌ Ｃ ；应 用
机床是 当今工业 电气化 生产中应 用较 为广泛的一种机械 ，属于
重工业机械 ，机床的功能很 多，是一种集机 械、液压、电气于一身 的多功能加工设备，本文主要介绍 Ｐ Ｌ Ｃ的主要特 点，并对 Ｐ Ｌ Ｃ在机 床 电气控制 中的主要应 用方面 进行 论述。Ｐ Ｌ Ｃ是可编逻辑控制器主 要 由电源 、中央 处理单 元、储 存器、输入／ 输出接 口电路 、功能模块 以及通信模块所组成 。主要用 途在于进行 内部程序的储存功能 ，另 外还具有逻辑计算 、 控制顺序等会功能 向用户发 出相应 的操作指令 ， 该技术在铜加 工行业 中被广泛的应用。通过长时 间在机床 电气控制 系统中应用 Ｐ Ｌ Ｃ可以保证机床工 作效率有所提高 ，因此 ，我们 可以 说Ｐ Ｌ Ｃ技术是对机床 及 电气控制系统的理想改造方式 ， 要想保证 Ｐ Ｌ Ｃ 在机床 电气控 制中发挥更大的作用 ，还 需要相关科研人 员和工 作人 员对其进 行更深 一步 的研究，对 Ｐ Ｌ Ｃ系统进行进 一步 的改造 ，只有

控制系统的控制方案控制系统的控制方案篇一：电气控制系统总体方案数控车床电气控制控制系统方案设计电气控制系统的设计，主要包括以下几个方面：1. 数控系统的选取。

数控系统的种类繁多，国内外许多公司都在生产数控系统。

主要有日本的法兰克和德国的西门子。

这次的设计数控系统为802C数控车床系统。

2 原理的设计。

原理设计即要满足生产机械和工艺各种控制要求。

(1)选择电动机。

(2)设计电气控制电路图（3）选择电气元件（4）编写设计说明书3工艺设计。

工艺设计即要满足电气控制装置本身制造、使用和维修的需要。

其主要是为了便于组织电气控制系统的制造，从而实现原理设计提出的各项技术指标，并为设备的调试、维护与使用提供相关的资料。

主要内容有：（1）数控车床电气设备布置图、总安装图与总接线图。

（2）设计组件布置图、安装图和接线图。

（3）设计电气操作控制台及一些电气元件。

（4）列出元件清单（5）编写说明书。

4 电路的设计。

主要是对电气控制电路和启动回路设计。

5 PLC程序的设计及注释。

（1）确定被控系统的必须完成的动作以及完成这些动作的顺序。

（2）分配输入输出设备。

确定哪些外围设备是送信号到PLC,哪些是接收来自PLC信号的。

并将PLC的输入、输出口与之对应进行分配。

（3）设计PLC程序，画出梯形图。

（4）用计算机对PLC的梯形图直接编程。

（5）对程序进行调试（6）保存程序。

控制系统的控制方案篇二：自动控制技术方案自动控制技术方案本着稳定工艺参数、保证产品质量、提高生产效率，同时考虑经济适用、节约投资的原则，本工程拟采用DCS控制系统、工业电视监视系统和常规仪表相结合的原则对生产过程进行监控。

将主要工艺参数的控制、显示、累积、事故报警引入控制室进行监控，操作人员通过常规仪表和DCS控制系统、工业电视监视系统进行操作、控制和维护，以达到稳定工艺参数、保证产品质量、减轻劳动强度、确保安全生产的目的。

同时为了方便现场操作，在现场设置部分就地显示仪表。

这里所说的程序控制系统就是数控系统(Numerical Control,简称NC）而现在的数控系统都是以计算机作为控制中心,所以称为计算机数控（Computerized Numerical Control,简称CNC)。
1。1.1数控系统的组成
CNC系统的一般结构如图1.1所示，CNC系统主要是指图中的CNC控制器，它是由计算机硬件、数控系统软件及相应的输入/输出接口构成的专用计算机和
2。2 数控车床中PLC的功能
2。2.1 PLC对辅助功能的处理
目前，数控机床程序中,有关机床坐标系约定、准备功能、辅助功能、刀具功能及程序格式等方面己趋于统一，形成了统一的标准，即所谓的CNC机床ISO代码。归纳起来有4种功能：一种是准备功能,即所谓的G代码;第二种是辅助功能，即所谓的M代码；第三种是刀具功能,即所谓的T代码；第四种是转速功能即所谓的S代码.其中,G功能主要与联动坐标轴驱动有关，是通过CPU控制数控装置的I/0接口实现；M功能主要控制机床强电部分,包括主轴换向、冷却液开关等功能;T功能与刀具的选择和补偿有关。
目前，PLC已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，并被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一.
与一般微机控制系统最大的区别是，PLC必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和广阔的应用范围.
1.2。2 PLC的基本结构
（2） 开关量控制
数控机床的开关量信号控制是通过PLC来完成的.
机床的各开关量可通过I/O口进行信息交换。由于I/O口可输入信号和输出信号,其输出信号经过逻辑译码电路转换成多路的输出信号,可实现主轴电机、冷却泵及主轴变速等的控制；输入口可接受行程限位开关暂停、主轴同步脉冲、选刀回答等信号。从而实现各种状态的检测，最终实现机床的各开关量控制。