CW6136A型卧式车床电气控制系统设计

学院：机电工程学院专业：农业电气化与自动化班级：13级农电班姓名：郑博宁赵智辉韦志杰题目：CW6136A型卧式车床电气限制设计指导老师：李海军刘宇设计日期：2016.5.6摘要CW6136A型卧式车床是机床中应用最为广泛的一种，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，该车床会有变速的实力，应选择合适的主轴转速及进给速度。为了满意加工时的须要，主轴的旋转运动有时须要正转运动而有时须要反转运动，这个要求一般是通过变更主轴电动机的转向或采纳离合器来实现的。进给运动多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱来实现刀具的进给。有的为了提高效率，刀架的快速运动由一台进给电动机单独拖动。车床一般都设有沟通电动机拖动的冷却泵，来实现刀具切削时冷却。关键词：CW6136A型车床；电气限制；PLC目录1课题背景及任务要求…………11.1课题背景…………………11.2任务要求…………………12设计方案（继电器限制）……………………12.1M1电机……………………12.2M2电机……………………12.3总电路设计………………13电气限制柜安装与调试………23.1要求………………………23.2元器件明细………………23.3实物图……………………33.4调试状况…………………44PLC限制系统设计……………44.1I/O分析与PLC选择……………………44.2I/O安排及外围接线图…………………54.3程序设计及调试…………54.4梯形图……………………65结论……………7参考文献…………81课题背景及任务要求1.1课题背景工业生产部门的生产机械设备，基本上都是通过金属切削车床加工生产出来的，因此说车床是机械制造业中的主要加工设备，车床的质量、数量及自动化水平，都干脆影响到整个机械工业的发展。而对于这些车床，我们都是通过电来限制，所以说车床的电气限制是尤为重要的，在车床电气限制方面，最初采纳手动限制，如少数容量小、动作单一的车床，运用手动限制电器干脆限制。后来由于切削工具、车床结构的改进，切削功率的增大，车床运动的增多，手动限制已不能满意要求，于是出现了以继电器---接触器为主的限制电器所组成的限制系统。这种车床电气限制是继电器接触式限制系统，由继电器、接触器、按钮、行程开关等等组成，实现对车床多种活动限制。这种以继电器,接触器为主的的限制电器所组成的限制装置和限制系统可实现对车床各种运动的的限制，如启停，反转，变更速度等。继电器接触式限制系统的结构简洁、维护便利、抗干扰强，工作稳定牢靠，成本低，所以在工业生产中电气限制系统使车床自动化又迈进了一大步。1.2任务要求（1）整个机床电路要具有短路爱护，M1要具有短路、过载爱护，M2具有短路爱护；（2）M1具有正、反转限制功能；（3）M1为双速电机；（4）M2为单向运转，不采纳制动措施，可干脆启动；（5）限制回路工作电压为220V。2设计方案（继电器限制）2.1M1电机电机M1分别通过线圈KM1、KM2、KML、KMH与KM来限制它们各自的正转运行、反转运行、低速运行、高速运行。2.2M2电机电机M2则是通过限制线圈KM3来限制它自身的冷却时的正常运行。2.3总电路设计图1主电路及限制电路原理图3电气限制柜安装与调试3.1要求1）全部机柜装配完整，全部电气工作满意电气规范的应用要求；2）供电电源：两相沟通220V，50HZ；3）安装地点的环境温度：0到50摄氏度；4）安装地点的相对湿度：空气的相对湿度<85%，无凝露；5）限制柜安装地点不行有腐蚀性介质和爆炸危急介质；6）限制柜外壳良好的接地爱护，接地电阻小于4欧姆；7）限制柜按肯定容量与工作制设计，禁止用于设计外的其他场合。3.2元器件明细1、接触器的选用接触器用于带负载主电路的自动接通或切断。分直流、沟通两类，机床中应用最多的是沟通接触器。选择接触器主要考虑一下技术数据：1）电源种类：沟通、直流。2）主触点额定电压、额定电流。3）协助触点的种类、数量及触点额定电流。4）电磁线圈的电源种类，频率和额定电压。5）额定操作频率，即允许的没小时接通的最多次数。主触点额定电流，一般依据电动机容量Pd计算触点电流Ic，即Ic>=1000Pd/KUd。式中，K—阅历常数，一般取1~1.4；Pd—电动机功率（kW）；Ud—电动机额定线电压（V）；Ic—接触器主触点电流（A）；主电机：接触器KM1、KM2、KM、KML、KMH，依据主电动机M1的额定电流Ie=,限制回路电源220V，KM1须要主触点3对，动合触点4对，动断触点1对；KM2须要主触点3对，动合触点3对，动断触点1对；KML须要要主触点3对，动合触点1对，动断触点1对；KMH须要主触点3对，动合触点2对，动断触点1对；KM须要主触点3对。依据上述状况，选用CJ0-40型接触器，电磁线圈电压为220V。冷却泵：由于M2电动机的额定电流较小，接触器KM3可选用CJ0-40沟通接触器，线圈电压220V,触点电流5A，KM3须要主触点3对，动合触点1对。2、热继电器的选用热继电器用于电动机的过载爱护。热继电器的选择主要是依据电动机的额定电流来确定其型号和规格。热继电元件的额定电流Irt应接近或者略大于电动机的额定电流Ied，即：Irt=（0.95—1.05）Ied热继电器的整定电流值是指热元件通过的电流超过此值的20%时，热继电器应当在20min内动作。选用时整定电流应与电动机额定电流一样。主电动机M1额定电流30A,热继电器FR应选用JR0-40型的，热元件的电流为40A,整定电流调整范围25~40A,工作时将额定电流调整为30A。表1元器件明细表符号名称型号规格数量M1三相异步电动机Y160M-411KW380V1460r/min1M2冷却泵电动机JCB-220.125kW380V2790r/min1KM1、KM2、KM3KMH、KML、KM沟通接触器CJ0-40额定电流40A220V6FU熔断器RL1-100380V100A熔体80A1SB1、SB4、SB7按钮LA19-11黄色5A3SB2、SB3、SB6按钮LA19-11绿色5A3SB5按钮LA19-11红色5A1FR热继电器JR0-40额定电流40A，整定电流30A13.3实物图图2电气限制柜接线图图3按钮接线图图4按钮分布图3.4调试状况主电动机M1的工作状况：

（1）正转低速：当按SB2下按钮，KM1线圈得电，KM1主触点闭合，然后按下SB4按钮，KML线圈得电，KML主触点闭合，正转低速起动。（2）正转高速：当按下SB2按钮，KM1线圈得电，KM1主触点闭合，然后按下SB5按钮，KMH线圈得电，KMH线圈得电，KM线圈得电，KMH主触点闭合，同时KM主触点闭合，正转高速起动。（3）反转低速：当按下SB3按钮，KM2线圈得电，KM2主触点闭合，然后按下SB4按钮，KML线圈得电，KML主触点闭合，反转低速起动。（4）反转高速：当按下SB3按钮，KM2线圈得电，KM2主触点闭合，然后按下SB5按钮，KMH线圈得电，KM线圈得电，KMH主触点闭合，同时KM主触点闭合，反转高速起动。冷却泵电动机M2的工作状况：按下SB7按钮，KM3线圈得电，KM3主触电闭合，同时形成自锁，电机启动。4PLC限制系统设计4.1I/O分析与PLC选择1、对输入／输出点的选择盲目选择点数多的机型会造成肯定奢侈。要先弄清晰限制系统的I／O总点数，再按实际所需总点数的15～20％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需PLC的点数。另外要留意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的60％；PLC每个输出点的驱动实力（A／点）也是有限的，有的PLC每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般PLC的允许输出电流随环境温度为上升而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。PLC的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采纳不同的电压种类和电压等级，但这种PLC平均每点的价格较高。假如输出信号之间不须要隔离，则应选择前两种输出方式的PLC。2．对存储容量的选择对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行限制的系统中，可以用输入总点数乘10字／点＋输出总点数乘5字／点来估算；计数器／定时器按（3～5）字／个估算；有运算处理时按（5～10）字／量估算；在有模拟量输入／输出的系统中，可以按每输入（或输出）一路模拟量约需（80～100）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口200字以上的数量粗略估算。最终，一般按估算容量的50~100%留有裕量。对缺乏阅历的设计者，选择容量时应留有较大的裕量。3．对I/O响应时间的选择PLC的I/O响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在2～3个扫描周期）等。对开关量限制的系统，PLC的I/O响应时间一般都能满意实际工程的要求，可不必考虑I/O响应问题。但对模拟量限制的系统、特殊是闭环限制系统要考虑这个问题。4．依据输出负载的特点选型不同的负载对PLC的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的PLC有很多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的实力较强，其负载电压敏捷（可沟通、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不常见的交、直流负载可选择继电器输出型的PLC。综上所述，我们的PLC所选择型号为CPM1A-20CDR-A型可编程限制器。4.2I/O安排及外围接线图表2I/O安排表格输入输出元件地址功能元件地址功能SB100000M1总停止KM101001M1正转SB200001KM1通电KM201002M1反转SB300002KM2通电KML01003M1低速SB400003KML通电KMH01004M1高速SB500006KMH、KM通电KM01005M2运转SB600009M2总停止KM301006SB700010KM3通电FR过载爱护FU短路爱护图5PLC限制系统外围接线图4.3程序设计及调试（1）了解和分析被控对象的限制要求，确定输入、输出设备的类型和数量。

（2）依据输入、输出设备的类型和数量，确定PLC的I/O点数，我们有7个输入端，6个输出端，并选择相应点数的PLC机型为CPM1A-20CDR-A型。

（3）合理安排I/O点数，绘制PLC限制系统输入、输出端子接线图。

（4）依据限制要求绘制工作循环图或状态流程图。

（5）依据工作循环图或状态流程图编写梯形图、指令语句、汇编语言或计算机高级语言等形式的用户程序。

（6）用编程器将用户程序输入到PLC内部存储器中，进行程序调试。

（7）程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。

（8）调试过程结束，整理技术资料，投入运用.4.4梯形图图6M1电机正转工作时图7M1电机反转工作时图8M1电机低速运转工作时图9M1电机高速运转工作时图10M2电机工作5结论通过这次课程设计我们知道很多关于卧式车床的学问，虽然在做程设计的过程中遇到很多问题，但是我们也从中收获到了很多原来不知道的学问。我们发觉我们对CW6163A型卧式车床的相识还很少,我们要学习的东西还有很多,多翻看书籍是必不行少的。不仅可以巩固了以前所学过的学问，而且学到了很多书本上所没有学到过的学问。

在课程设计的期间我们去查书，查资料，请教同学的过程就是我们提高的过程，久违的仔细又体会了一次，尤其感谢老师的谆谆训诲，感谢同学们的主动帮忙，我们的课程设计最终顺当完成了。我们学到了很多关于卧式车床的学问，了解了卧式车床的各部分的组成，调速以及正反转。最终，经过一个星期的探讨、学习与查阅相关资料，按要求完成了老师下发的课题，最终完成了设计，总体感觉收获还是特别大的。参考文献1齐占庆等.电气限制技术.机械工业出版社，20022罗洪田.机械原理课程设计指导书.等教化出