【正文】 CA6140車床電氣控制改造 PLC控制系統(tǒng) 1 1 緒論 設計目的及意義 20 世紀初，由于電動機的出現(xiàn)，使得機床的拖動發(fā)生了變革，用電動機代替蒸汽機，機床的電氣 傳 動隨電動機的發(fā)展而發(fā)展 。 電氣 傳 動的控制方式亦經歷了一個從低級到高級的發(fā)展過程。最初采用手動控制。最早的自動控制是 20 世紀 30 年代出現(xiàn)的繼電接觸器控制，它可以實現(xiàn)對控制對象的起動、停車、凋速、自動循環(huán)以及保護等控制。它所使用的控制器件結構簡單、價廉、控制方式直觀、易掌握、工作可 靠、易維護，因此在機床控制卜得到長期、廣泛的應用。它的缺點是體積大、功耗大、控制速度慢、改變控制程序困難，由于 是有觸點控制，在控制復雜時可靠性降低。為了解決復雜和程序可變控制對象的需要，在 20 世紀 60 年代出現(xiàn)了順序控制器。它是繼電器和半導體元件綜合應用的控制裝置，具有程序改變容易、通用性較強等優(yōu)點，廣泛用于組合機床、自動線上。隨著計算技術的發(fā)展，又出現(xiàn)了以微型計算機為基礎的具有編程、存儲、邏輯控制及數(shù)字運算功能的可編程控制器 PLC【 1】 。 的現(xiàn)狀 CA6140 是一種應用廣泛的金屬切削機床， 目前采用傳統(tǒng)的繼電器控制的普通車床在中小型企業(yè)任大量使用 。 能夠車削外圓、內圓、螺紋、螺桿等，它采用繼電器 接觸器電路來實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)。但由于大量的使用了繼電器與接觸器 ，再加上 繼電器系統(tǒng)接線復雜 ， 經常造成接觸不良，而且原件老化快，設備故障頻繁，不便于維修 ，故障診斷與排除困難，并存在： （ 1） 觸電容易被電弧燒壞而導致接觸不良 （ 2） 機械方式實現(xiàn)的觸點控制反映速度慢 （ 3） 繼電器的控制功能被固定在線路中，功能單一、靈活性差 影響到實際的生產運用 。 因此當務之急就是對 ca6140 車床進行技術改造，以提高企業(yè)的設備利用率，提高產品的質量和產量。 西南石油大學本科課程設計報告 2 設計內容 根據設計條件，采用可編程控制器（ PLC）對原有繼電接觸 器控制系統(tǒng)進行改造，使 機床故障率下降，可靠性和靈活性大大的提高，實現(xiàn)一定的自動化，具體設計要求如下： （ 1） 按下啟動按鈕 SB3，主軸電機 M1 控制接觸器得電，主軸電機啟動 起來 （ 2） 按下停止按鈕 SB4，主軸電機 M1 控制接線器失電，主軸電機停止 （ 3） 主軸電機啟動后，搬動冷卻泵電機手動控制開關 SB10 致閉合位置，冷卻泵電機控制繼電器 KA 得電，冷卻泵電機啟動起來 （ 4） 主軸電機啟動后，搬動冷卻泵電機 M2 手動控制開關 SB10 致斷開位置，冷卻泵電機控制繼電器失電，冷卻泵電機停止 （ 5） 按下 點動控制按鈕 SB12，進刀電機 M3 控制繼電器得電，進刀電機啟動運行 （ 6） 按下點動控制按鈕 SB12，進刀電機 M3 控制繼電器失電，進刀電機停止工作 （ 7） 過載、短路保護熱繼電器 FR1\FR2 任何一個觸電斷開，接觸器 KM繼電器 KM2 斷電，所以電機停止工作 車床電氣 PLC 改造方案設計 設計要求： 1）主軸電機 M1 先啟動，有過載保護，主軸電機 M1 能控制整個線路的啟動和停止 2）冷卻泵電機 M2 實現(xiàn)電動和常動，有過載保護，冷卻泵電機能獨立的啟動和停止 3）進刀電機 M3 能獨立的啟動和停止 車床電氣控制原理 2． 電氣控 制原理 根據電氣傳動的要求，由接觸器 KM KM KM3 分別控制電動機 M M M3，具體電路圖如圖 21 所示。 CA6140車床電氣控制改造 PLC控制系統(tǒng) 3 圖 21 主控制電路設計 在主電路中， M1 為主軸電動機，拖動主軸的旋轉并通過傳動機構實現(xiàn)車刀的進給。主軸電動機 M1 的運轉和停止由接觸器 KM1 的三個常開主觸點的接通和斷開來控制，電動機 M1 只需作正轉，而主軸的正反轉是由摩擦離合器改變傳動鏈來實現(xiàn)的。電動機 M1 的容量小于 10KW，所以采用直接啟動。 M2 為冷卻泵電動機，進行車削加工時，刀具的溫度高，需用冷卻液來進行冷卻。 為此，車床備有一臺冷卻泵電動機拖動冷卻泵，噴出冷卻液，實現(xiàn)刀具的冷卻。冷卻泵電動機 M2 由接觸器 KM2 的主觸點控制。 M3 為快速移動電動機，由接觸器 KM3 的主觸點控制。 M M3 的容量都很小，加裝熔斷器 FU1 作短路保護。熱繼電器 FR1 和 FR2 分別作 M1和 M2 的過載保護，快速移動電動機 M3 是短時工作的，所以不需要過載保護。帶鑰匙的低壓短路器 QF 是漏電自動開關。為了防止電動機外殼帶電發(fā)生人身事故，電動機外殼均與底線連接。 電源經熔斷器用 QF 引入。該開關為漏電自動開關。在自動開關旁有一小孔，其內有漏電實驗按鈕，以備檢 查漏電是否正常；電器箱蓋內有漏電開關 SQ2，當電器箱蓋打開，則 SQ2 的觸點閉合，是漏電電阻 R 通電，電源開關 QF 自動跳閘；當車床鑰匙開關 SA2 在閉合狀態(tài)時，操作者把機床關斷，使 SA2 閉合，則機床電源開關合不上，車床無法開動。欲開車床，需用鑰匙把 SA2 觸點打開，方可運行 【 2】 。 西南石油大學本科課程設計報告 4 CA6140 車床的主要功能、結構及型號意義 CA6140 車床的主要功能 CA6140 車床是一種應用極為廣泛的金屬切削機床，能夠車削外圓、內圓、端面、螺紋、切斷及割槽等，并可以裝上鉆頭或鉸刀進行鉆孔和鉸孔等。 CA6140 車床的結構 （ 1） 車床外部結構 如圖 32 所示。 車床結構：三箱：主軸箱 1：內裝有主軸實現(xiàn)主運動，主軸端部有三爪或四爪卡盤以夾持工件。 進給箱 10：作用是變換進給量，并把運動傳給溜板箱。 溜板箱 8：帶動刀架實現(xiàn)縱向、橫向進給，快速移動或車螺紋。 刀架 2：裝四組刀具，按需要手動轉位使用。 尾座 3：支持工件或安裝鉆頭等孔加工刀具。 床身 4：部件都安裝在床身上，以保持部件間相互位置精度 圖 32 CA6140車床外形圖 1主軸箱； 2刀架； 3尾座； 4床身； 9床腿； 6光杠； 7絲杠； 8溜板箱； 10進給箱； 11掛輪 CA6140車床電氣控制改造 PLC控制系統(tǒng) 5 （ 2） 車床內部結構 如圖 33 所示： 圖 33 CA6140車床內部結構圖 CA6140 車床的型號意義 CA6140 車床的型號意義如圖 34 所示： 圖 34 CA6140車床的型號意義 所以 CA6140 車床為臥式機床，最大工件回轉直徑為 40mm。