CA6140车床PLC改造

1、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： 触点易被电弧烧坏而导致接触不良； 机械方式实现的触点控制反映速度慢； 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

2、制电路，有如下的 特点： 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

3、、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。2）电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直 接起动

4、停止方式和连续工作状态。3）电动机M3为刀架快速移动电动机，可根据使用需要， 随时手动控制起停。2.CA6140 主电路分析图1-2CA6140车床电气原理图上图为CA6140车床控制电路图，其电器元件符号及功能说 明如下表所示。在分析电路图时，要分清主电路与辅助电路，从 分析主电路入手，先了解元件，再分析具体控制功能。表1-1 CA6140车床电气元件表符号元件名称件数作用M1主轴电动机1工件的旋转和刀具的进给M2冷却泵电动机1供给冷却液M3快移电动机1刀架的快速移动KM1交流接触器1控制主轴电动机M1KM2交流接触器1控制冷却泵电动机M2KM3交流接触器1快速移动电动机M3QS隔离开关1电

5、源开关SB1按钮1主轴停止SB2按钮1主轴启动SB3按钮1快速移动电动机M3点动SA1开关1工作灯开关SA2开关1冷却泵电动机开关FR1热继电器1M1过载保护FR2热继电器1M2过载保护TC1变压器1控制与照明用变压器FU熔断器8短路保护HL指示灯1电源指示灯(1 )电气线路的特点 控制线路装设有起动按钮和停止按钮。 主电路、控制线路及照明线路的电源引入开关均采用隔离开关。 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。 M1、M2采用热继电器做过载保护。 控制线路采取了电气措施，以防止发生电源短路事故。（ 2 ）主电路分析 主电路由三台三相异步交流电动机及其附属电路元件组

6、成。三台异步电动机均采用接触器直接起动。M1 是主轴电机，功率为 7.5KW ，由交流接触器 KM1 控 制其起动与停止。热继电器 FR1 是过载保护电器。M2 是冷却泵电动机，功率为 125W ，由交流接触器 KM2 控制 M2 ，热继电器 FR2 是过载保护电器。M3 是快速移动电动机，功率为 250W 接触器 KM3 控制 M3 。主电路电源电压为交流 380 V ，隔离开关 QS 作为电源引 入开关。短路保护电器是 FU1 。控制线路电源电压为交流 110V ， 照明电压为 36V ，由控制变压器 TC 提供电源。控制线路、 照明电路均由相应的熔断器作为短路保护电器。 （4）控制电路分

7、析控制电路可分为主电动机 M1、电动机M2、电动机M3的 控制电路以及照明灯和控制电路工作指示灯的控制电路部分。按下按钮 SB2 ， 接触器 KM1 线圈通电， 常开主触头闭合， 电动机 M1 通电。同时，并联在按钮 SB2 两端的常开辅助触头 也闭合。当松开按钮 SB2 时，由于常开辅助触头是闭合的，所 以接触器 KM1 线圈继续保持通电状态，从而保证了电动机 M1 连续运转。要使电动机 M1 停止运转，可按下停止按钮 SB1 ， 切断线圈 KM1 电源，常开主触头与辅助触头均断开，电动机 M1 及控制电路均断电，电动机体制运行。按下按钮 SB3 ，接触器 KM3 线圈通电，电动机 M3 通

8、电。 当松开按钮 SB3 时，接触器 KM3 线圈断电，使电动机 M3 停 止运行。在电动机 M1 运行的情况下，合上开关 SA2 ，接触器 KM2 线 圈通电，电动机 M2 通电。断开开关 SA2 ，接触器 KM2 线圈 断电，电动机 M2 停止运行。合上开关SA1 ,照明灯EL亮，断开SA1 ,照明灯EL熄灭。 在隔离开关 QS 合上后，控制电路指示灯 HL 被点亮。照明电路 采用 24V 安全交流电压。灯泡的另一端必须接地，以防止变压 器原绕组和副绕组间发生短路时发生触电事故。故熔断器 FU5 是照明电路的短路保护器件。在隔离开关 QS 断开后，控制电路 指示灯 HL 熄灭。指示灯 HL

9、 的状态受隔离开关 QS 的控制，与 控制电路无关。三、项目实施1.采用三菱FX-2n系列PLC编程,CA6140型普通车床PLC控 制电路中， 8 个输入信号， 3 个输出信号。其输入 / 输出电器及PLC 的 I/O 配置如表 1-2 所示表1-2输入/输出电器及PLC的I/O配置输入信号输出信号符号功能输入继电器符号功能输出继电器SB1主轴电动机M1启动按钮X1KM1M1接触器Y001SB2主轴电动机M1停止按钮X2KM2M2接触器Y002SB3快速移动电动机M3点动 按钮X3KM3M3接触器Y003SA1冷却泵M2手动开关X4KA中间继电器M0X0(2) PLC的I/O接线PLC的I/

10、O接线如下图1-3所示，图中输入信号使用PLC提供的内部直流电源24V (DC );负载使用的外部电源为交流 220V(AC) ； PLC 的电源为交流 220V (AC )。图2-4 CA6140 型车床的PLC的I/O 接线：'u l-I IXUOB<TOJ1-DIWl122UQ7T IMBSiJLlSP1Q-卜?30JT I-so图4-1 CA6140 型车床的PLC梯形图（4）、归纳相关知识点编写说明： 一、项目内容1.1 分析 CA6140 车床继电接触控制线路工作原理；1.2 安装、运行 CA6140 车床继电接触控制线路；1.3 对运行 CA6140 车床继电接触控

11、制线路进行 PLC 改造，并 运行。1.4 对运行 CA6140 车床继电接触控制线路、 PLC 改造进行维 护二、项目要求2.1 理会常用低压电器、 PLC 的工作原理、特性和主要参数及编 程指令；2.2 能够读懂 CA6140 车床继电接触控制线路原理图；2.3 能够测绘其电路，并绘出其原理图，利用原理图进行安装接 线；2.4 能够对 CA6140 车床继电接触控制线路进行 PLC 编程、外 围接线，并使其正常运行。2.5 能够正确使用仪器仪表，维护控制线路。（5）、知识拓展电气控制线路的实现 电气控制系统是由许多电器元件安装一定控制要求连接而 成的。为了表达成产机械电气控制系统的结构、 原理等设计意图， 同时也便于电气系统的安装、调试、使用和维修，需要将电气控 制系统中各元件及其连接用一定图形表达出来。（ 6 ）、总结PLC 改造后的 CA6