谈谈CA6140车床控制线路主轴PLC的改造

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。

电气传动的控制方式亦经历了一个从低级到高级的发展过程。

最初采用手动控制。

最早的自动控制是20世纪20、30年代出现的继电接触器控制，它可以实现对控制对象的起动、停车、凋速、自动循环以及保护等控制。

它所使用的控制器件结构简单、价廉、控制方式直观、易掌握、工作可靠、易维护，因此在机床控制卜得到长期、广泛的应用。

它的缺点是体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困难，由于是有触点控制，在控制复杂时可靠性降低。

为了解决复杂和程序可变控制对象的需要，在20世纪60年代出现了顺序控制器。

它是继电器和半导体元件综合应用的控制装置，具有程序改变容易、通用性较强等优点，广泛用于组合机床、自动线上。

随着计算技术的发展，又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【1】。

1.2CA6140的现状CA6140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，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ca6140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。

1.3设计内容根据设计条件，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，使机床故障率下降，可靠性和灵活性大大的提高，实现一定的自动化，具体设计要求如下：（1）按下启动按钮SB3，主轴电机M1控制接触器得电，主轴电机启动起来（2）按下停止按钮SB4，主轴电机M1控制接线器失电，主轴电机停止（3）主轴电机启动后，搬动冷却泵电机手动控制开关SB10致闭合位置，冷却泵电机控制继电器KA得电，冷却泵电机启动起来（4）主轴电机启动后，搬动冷却泵电机M2手动控制开关SB10致断开位置，冷却泵电机控制继电器失电，冷却泵电机停止（5）按下点动控制按钮SB12，进刀电机M3控制继电器得电，进刀电机启动运行（6）按下点动控制按钮SB12，进刀电机M3控制继电器失电，进刀电机停止工作（7）过载、短路保护热继电器FR1\FR2任何一个触电断开，接触器KM1、继电器KM2断电，所以电机停止工作2.CA6140车床电气PLC改造方案设计设计要求：1）主轴电机M1先启动，有过载保护，主轴电机M1能控制整个线路的启动和停止2）冷却泵电机M2实现电动和常动，有过载保护，冷却泵电机能独立的启动和停止3）进刀电机M3能独立的启动和停止2.1CA6140车床电气控制原理2．1.1 电气控制原理根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1、M2、M3，具体电路图如图2-1所示。

《CA6140车床电气控制线路PLC改造》作者：龙浔来源：《知识窗·教师版》2016年第09期摘要：本文探讨了《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程，并阐述了一体化教学模式的学习目标、学习内容和教学过程。

关键词：《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程一、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学目标首先，描述CA6140车床电气控制线路PLC改造的功能、工时、数量，列举工作任务的技术要求（外观、牢固度等），明确项目任务和个人任务要求，服从工作安排；其次，描述CA6140车床电气控制线路的基本结构和基本工作原理等；第三，能够详细叙述车床电气控制线路分析及改造工作过程，以及所需设备清单、时间安排、人员分工等；第四，按图样、工艺要求和安装规范，正确选用工具进行安装；第五，能按照任务要求制订检测调试报告；第六，能正确选用工具、仪表进行检测调试，以达到检测调试要求；第七，按照安全操作规程正确通电试车。

二、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学内容《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学内容主要有六点：第一，学习PLC基本控制原理及分析方法；第二，学习CA6140车床电气控制系统基本结构及控制要求；第三，学习CA6140车床电气控制线路及PLC程序设计方法；第四，学习CA6140车床电气控制线路所用电器元件的选择及配线要求；第五，学习CA6140车床电气控制线路模拟盘制作的工艺配线标准及调试；第六，学习CA6140车床电气控制线路的PLC改造方法。

三、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学过程1.教学活动的准备阶段教师首先准备好教学器材，在教学过程中引导学生掌握CA6140车床结构图及型号、CA6140车床的运动形式、CA6140车床电气控制线路原理图、CA6140车床电气控制线路特点及控制要求、主电路和控制电路分析等知识。

CA6140车床PLC控制改造实践是检验真理的唯一标准。

在课堂上, 我们学习了很多理论知识, 但是如果我们在实际当中不能灵活运用, 那就等于没有学。

实习就是将我们在课堂上学的理论知识运用到实战中。

我们怎样才能把课本上的知识灵活恰当的运用到生活、工作当中去, 成为对别人对社会有用的人才？我们怎样才能适应当今飞速发展的社会, 怎样才能确定自己的人生目标, 实现自己的人生价值？抱着这种想法, 我走进了中国北车集团大同电力机车有限责任公司。

一工艺分析和操作要求1运动分析——主运动2控制对象分析——电机三台3操作要求——主电机启停、冷却泵电机顺序控制要求、进给电机点动等。

特别说明: 过载保护纳入PLC控制范畴二PLC初步选型控制过程分析: 开关量控制特殊功能分析: 无估算点数: IN约OUT约选型: FX2N速度及容量判断: 满足控制要求型号确定: FX2N20M三输入地址分配表四输出地址分配表五PLC正式选型FX2N16—MR输出形式为继电器输出方式只需要基本单元可完成控制要求六接线图七地址分配八梯形图九指令表•0 LD X0• 1 OR Y0• 2 ANI X3• 3 ANI X5• 4 ANI X6• 5 OUT Y0• 6 LD X2•7 OR Y2•8 AND Y0•9 OUT Y2•10 LD X1•11 ANI X5•12 ANI X6•13 OUT Y1•14 LDI M10•15 OUT Y3•16 LD X4•17 OUT Y4•18 END通过这次实习, 是我了解了企业的工作流程和各岗位的职责任务, 提高岗位的适应能力, 学会了一各种方式学习, 提高观察问题、发现问题、解决问题的能力, 提高了我的中和素质, 并在规范有序的实际工作中养成努力专研、吃苦耐劳的精神。

这次实习带给我的不仅仅是一种社会经验, 更是我人生的一笔财富。

更可喜的是我在实习期间还结实了一些好朋友, 他们给予我不少的帮助, 俗语说: 纸上得来终觉浅。

教学项目二 CA6140车床继电接触控制线路安装及PLC改造一、项目导入普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可以通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹等加工。

电气控制系统是机械设备的重要组成部分，是保证机械设备各种运动的准确与协调、生产工艺各项要求得以满足的重要手段。

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，并存在一下问题：①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继电器的控制被固定在线路中，功能单一、灵活性差。

可编程控制器（PLC）应用于机床电气控制电路，有如下的特点：①通用性、适应性强，②完善的故障自诊断能力且维修方便③可靠性高及柔性强当前，小型PLC的价格亦很便宜，因此在普通车床的控制电路改造中发挥了及其重要的作用，特别是在数控机床及大量的机床改造和老设备改造中，PLC应用极其广泛。

二、项目分析1.CA6140车床控制要求CA6140型卧式车床，其结构具有典型的卧式车床布局，它的通用性程度较高。

加工范围较广，适合于中小型的各种轴类和盘套类零件的加工；能车削内外圆柱面、圆锥面、各种环槽、成形面及端面；能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种标准螺纹，也可以车削加大螺距螺纹、非标准螺距及较精密的螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花和压光等工作。

CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。

图1-1 CA6140外形结构图1．床腿 2.进给箱 3.主轴箱 4.床鞍 5.中滑板 6.刀架7.回转盘 8.小滑板 9.尾座 10.床身 11.挂轮 12.光杠 13.丝杠 14.溜板箱从车削工艺要求出发，对各电动机的控制要求主要有：1）主电动机Ml(功率为30kw)，完成主轴主运动和刀具纵、横向进给运动的驱动，电动机为不可调速的鼠笼型异步电动机，采用直接启动方式，主轴采用机械变速，正反转采用机械换向。

CA6140车床的PLC改造、MCGS制作动画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 be developed 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 (9)第2章控制系统设计 (17)2.1 控制要求 (20)2.2 控制流的选择 (20)2.3 系统的控制过程 (22)第3章系统的硬件设计 (23)3.1 系统的组成 (23)3.2 系统主电路的设计............... 错误！未定义书签。

目录摘要 (I)前言 (1)1 CA6140车床的概述 (2)1.2 CA6140车床的主要运动形式及控制要求 (2)1.2.2进给运动 (3)1.2.3辅助运动 (3)1.3 CA6140车床所用的电动机 (3)2 CA6140车床电气控制电路分析 (4)2.1 主回路分析 (5)2.2控制回路分析 (5)3 PLC控制系统的设计 (6)3.2 PLC控制系统设计的步骤 (6)3.3 PLC的相关介绍 (8)3.3.1 PLC基本组成 (8)3.3.2 PLC工作原理 (12)3.3.3. PLC控制系统 (15)3.3.4. PLC工作过程 (18)3.4 PLC控制程序设计 (20)3.4.1 PLC的选择 (20)4 PLC控制系统及其实现 (22)4.1 控制系统硬件 (22)4.2 I/O的分配及其接线 (23)4.3 梯形图程序与分析 (24)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)CA6140型普通车床电气控制系统的PLC改摘要可编程控制器是在继电气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，集微电子技术、自动化技术、计算机技术通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型控制装置。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛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具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富。

它的功能主要是：控制功能、数据采集、储存与处理功能、通信、联网功能、输入/输出接口处理功能、人机界面功能。

在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。

本设计的内容主要是利用PLC(Programmable Logic Controller)对CA6410型车床的电气部分进行改造。

CA6140车床的PLC改造设计摘要：本文主要论述了对CA6140车床进行PLC改造设计的相关内容。

首先对车床基本结构及现有控制系统进行分析，然后针对现有系统的缺陷和不足，提出了PLC改造设计的具体方案，并介绍了PLC的选择和配置、传感器的选择和布置以及控制逻辑的设计等关键内容。

最后对整个改造方案进行了验证和评估。

关键词：CA6140车床；PLC改造设计；控制系统；传感器；控制逻辑1.引言CA6140车床是一种通用的金属切削机床，广泛应用于汽车、冶金等行业。

然而，现有的车床控制系统存在一些缺陷和不足，如运行速度慢、操作繁琐等。

为了提高车床的工作效率和操作便捷性，本文提出了对CA6140车床进行PLC改造设计的方案。

2.车床基本结构及现有控制系统分析3.PLC改造设计方案3.1PLC选型与配置对于CA6140车床的PLC改造设计，我们选择了一款功能强大且易于操作的PLC，确保能够满足车床的各种需求。

同时，我们还对PLC进行了适当的配置，以提高其运行效率和稳定性。

3.2传感器的选择与布置为了实现对车床运行状态的监测和控制，我们选用了多个传感器，如温度传感器、压力传感器等。

这些传感器能够实时监测车床各部件的工作状态，并将相关数据传输给PLC进行处理和判断。

为了确保传感器的准确性和可靠性，我们对其进行了合理的布置和防护措施。

3.3控制逻辑设计在PLC改造设计中，我们需要设计合理的控制逻辑，以实现对车床运行和工件加工过程的自动化控制。

具体来说，我们需要设计启动/停止控制、速度调节控制、位置控制等功能模块，并通过PLC对这些模块进行编程和调试。

此外，还需要编写相应的人机界面程序，方便操作员进行参数设定和监测。

4.改造方案的验证和评估为了验证和评估PLC改造设计的效果，我们进行了一系列实际的测试和试验。

结果表明，通过PLC改造设计，CA6140车床的运行速度明显提升，操作便捷性和工作效率也有了显著的改善。

此外，改造后的车床还具备了更高的自动化程度和可靠性，能够适应不同的生产需求。