CA6140車床電氣控制改造PLC控制

1、CA6140車床電氣控制改造PLC控制系統(tǒng)1緒論 1.1設(shè)計(jì)目的及意義20世紀(jì)初，由于電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，使得機(jī)床的拖動(dòng)發(fā)生了變革，用電動(dòng)機(jī)代替蒸汽機(jī)，機(jī)床的電氣傳動(dòng)隨電動(dòng)機(jī)的發(fā)展而發(fā)展。電氣傳動(dòng)的控制方式亦經(jīng)歷了一個(gè)從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展過程。最初采用手動(dòng)控制。最早的自動(dòng)控制是20世紀(jì)20、30年代出現(xiàn)的繼電接觸器控制，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的起動(dòng)、停車、凋速、自動(dòng)循環(huán)以及保護(hù)等控制。它所使用的控制器件結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉、控制方式直觀、易掌握、工作可靠、易維護(hù)，因此在機(jī)床控制卜得到長期、廣泛的應(yīng)用。它的缺點(diǎn)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(diǎn)控制，在控制復(fù)雜時(shí)可靠性降低。為了解決復(fù)雜

2、和程序可變控制對(duì)象的需要，在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了順序控制器。它是繼電器和半導(dǎo)體元件綜合應(yīng)用的控制裝置，具有程序改變?nèi)菀?、通用性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于組合機(jī)床、自動(dòng)線上。隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的具有編程、存儲(chǔ)、邏輯控制及數(shù)字運(yùn)算功能的可編程控制器PLC【1】。1.2CA6140的現(xiàn)狀 CA6140是一種應(yīng)用廣泛的金屬切削機(jī)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(nèi)圓、螺紋、螺桿等，它采用繼電器接觸器電路來實(shí)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(fù)雜，經(jīng)常造成接觸不良，而且原件老化快，設(shè)備故障頻繁，不便于維

3、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(dǎo)致接觸不良（2） 機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)的觸點(diǎn)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(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)用。因此當(dāng)務(wù)之急就是對(duì)ca6140車床進(jìn)行技術(shù)改造，以提高企業(yè)的設(shè)備利用率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)設(shè)計(jì)條件，采用可編程控制器（PLC）對(duì)原有繼電接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，使機(jī)床故障率下降，可靠性和靈活性大大的提高，實(shí)現(xiàn)一定的自動(dòng)化，具體設(shè)計(jì)要求如下：（1） 按下啟動(dòng)按鈕SB3，主軸電機(jī)M1控制接觸器得電，主軸電機(jī)啟動(dòng) 起來（2） 按下停止按鈕SB4，主軸電機(jī)M1控制接線器失電，主軸電機(jī)停止（3

4、） 主軸電機(jī)啟動(dòng)后，搬動(dòng)冷卻泵電機(jī)手動(dòng)控制開關(guān)SB10致閉合位置，冷卻泵電機(jī)控制繼電器KA得電，冷卻泵電機(jī)啟動(dòng)起來（4） 主軸電機(jī)啟動(dòng)后，搬動(dòng)冷卻泵電機(jī)M2手動(dòng)控制開關(guān)SB10致斷開位置，冷卻泵電機(jī)控制繼電器失電，冷卻泵電機(jī)停止（5） 按下點(diǎn)動(dòng)控制按鈕SB12，進(jìn)刀電機(jī)M3控制繼電器得電，進(jìn)刀電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行（6） 按下點(diǎn)動(dòng)控制按鈕SB12，進(jìn)刀電機(jī)M3控制繼電器失電，進(jìn)刀電機(jī)停止工作（7） 過載、短路保護(hù)熱繼電器FR1FR2任何一個(gè)觸電斷開，接觸器KM1、繼電器KM2斷電，所以電機(jī)停止工作2.CA6140車床電氣PLC改造方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：1）主軸電機(jī)M1先啟動(dòng)，有過載保護(hù)，主軸電機(jī)M1能控制整

5、個(gè)線路的啟動(dòng)和停止 2）冷卻泵電機(jī)M2實(shí)現(xiàn)電動(dòng)和常動(dòng)，有過載保護(hù)，冷卻泵電機(jī)能獨(dú)立的啟動(dòng)和停止 3）進(jìn)刀電機(jī)M3能獨(dú)立的啟動(dòng)和停止2.1CA6140車床電氣控制原理21.1 電氣控制原理根據(jù)電氣傳動(dòng)的要求，由接觸器KM1、KM2、KM3分別控制電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3，具體電路圖如圖2-1所示。圖2-1主控制電路設(shè)計(jì)在主電路中，M1為主軸電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車刀的進(jìn)給。主軸電動(dòng)機(jī)M1的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止由接觸器KM1的三個(gè)常開主觸點(diǎn)的接通和斷開來控制，電動(dòng)機(jī)M1只需作正轉(zhuǎn)，而主軸的正反轉(zhuǎn)是由摩擦離合器改變傳動(dòng)鏈來實(shí)現(xiàn)的。電動(dòng)機(jī)M1的容量小于10KW，所以采用直接啟動(dòng)。M2為冷卻泵電動(dòng)

6、機(jī)，進(jìn)行車削加工時(shí)，刀具的溫度高，需用冷卻液來進(jìn)行冷卻。為此，車床備有一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)冷卻泵，噴出冷卻液，實(shí)現(xiàn)刀具的冷卻。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2由接觸器KM2的主觸點(diǎn)控制。M3為快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由接觸器KM3的主觸點(diǎn)控制。M2、M3的容量都很小，加裝熔斷器FU1作短路保護(hù)。熱繼電器FR1和FR2分別作M1和M2的過載保護(hù)，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3是短時(shí)工作的，所以不需要過載保護(hù)。帶鑰匙的低壓短路器QF是漏電自動(dòng)開關(guān)。為了防止電動(dòng)機(jī)外殼帶電發(fā)生人身事故，電動(dòng)機(jī)外殼均與底線連接。電源經(jīng)熔斷器用QF引入。該開關(guān)為漏電自動(dòng)開關(guān)。在自動(dòng)開關(guān)旁有一小孔，其內(nèi)有漏電實(shí)驗(yàn)按鈕，以備檢查漏電是否正常；電器箱蓋內(nèi)有漏電開

7、關(guān)SQ2，當(dāng)電器箱蓋打開，則SQ2的觸點(diǎn)閉合，是漏電電阻R通電，電源開關(guān)QF自動(dòng)跳閘；當(dāng)車床鑰匙開關(guān)SA2在閉合狀態(tài)時(shí)，操作者把機(jī)床關(guān)斷，使SA2閉合，則機(jī)床電源開關(guān)合不上，車床無法開動(dòng)。欲開車床，需用鑰匙把SA2觸點(diǎn)打開，方可運(yùn)行【2】。2.1.2 CA6140車床的主要功能、結(jié)構(gòu)及型號(hào)意義CA6140車床的主要功能CA6140車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機(jī)床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋、切斷及割槽等，并可以裝上鉆頭或鉸刀進(jìn)行鉆孔和鉸孔等。 CA6140車床的結(jié)構(gòu)（1） 車床外部結(jié)構(gòu) 如圖3-2 所示。車床結(jié)構(gòu)：三箱：主軸箱1：內(nèi)裝有主軸實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)，主軸端部有三爪或四爪卡盤以夾持工件

8、。 進(jìn)給箱10：作用是變換進(jìn)給量，并把運(yùn)動(dòng)傳給溜板箱。溜板箱8：帶動(dòng)刀架實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給，快速移動(dòng)或車螺紋。刀架2：裝四組刀具，按需要手動(dòng)轉(zhuǎn)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3-2 CA6140車床外形圖1-主軸箱；2-刀架；3-尾座；4-床身；5、9-床腿； 6-光杠；7-絲杠；8-溜板箱；10-進(jìn)給箱；11-掛輪（2） 車床內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 3-3 所示：圖3-3 CA6140車床內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 CA6140車床的型號(hào)意義CA6140車床的型號(hào)意義如圖3-4所示： 圖3-4 CA6140車床的型號(hào)意義所以CA6140車床為臥

9、式機(jī)床，最大工件回轉(zhuǎn)直徑為40mm。（ 注 主軸內(nèi)孔直徑50mm；最大棒料直徑48mm）。2.1.3 CA6140臥式車床的主要運(yùn)動(dòng)形式及控制要求主運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)形式：主軸通過卡盤或頂尖帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)： 控制要求：（1）主軸電動(dòng)機(jī)選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，不進(jìn)行調(diào)速，主軸采用齒輪箱進(jìn)行機(jī)械有級(jí)調(diào)速（2）車削螺紋時(shí)要求主軸有正反轉(zhuǎn)，一般由機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)，主軸電動(dòng)機(jī)只作單向旋轉(zhuǎn) （3）主軸電動(dòng)機(jī)的容量不大，可采用直接啟動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式：刀架帶動(dòng)刀具的直線運(yùn)動(dòng)控制要求：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過掛輪箱傳遞給進(jìn)給箱來實(shí)現(xiàn)刀具的縱向和橫向進(jìn)給。加工螺紋時(shí)，要求刀具移動(dòng)和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)有固定

10、的比例關(guān)系輔助運(yùn)動(dòng)（1）運(yùn)動(dòng)形式：刀架的快速移動(dòng)控制要求：由刀架快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)，也不需要正反轉(zhuǎn)和調(diào)速（2）運(yùn)動(dòng)形式：尾架的縱向移動(dòng)控制要求：由手動(dòng)操作控制（3）運(yùn)動(dòng)形式：工件的夾緊與放松控制要求：由手動(dòng)操作控制（4）運(yùn)動(dòng)形式：加工過程的冷卻控制要求：冷卻泵電動(dòng)機(jī)和主軸電動(dòng)機(jī)要實(shí)現(xiàn)順序控制，冷卻泵電機(jī)也不需要正反轉(zhuǎn)和調(diào)速2.2 PLC改造控制電路設(shè)計(jì)2.2.1控制電路設(shè)計(jì)控制電路采用110V交流電壓供電，通過控制變壓器TC得到，由熔斷器FU6作短路保護(hù)。具體電路圖如圖2-2所示。 圖2-2 控制電路設(shè)計(jì)（1）電源開關(guān)的控制電源開關(guān)是帶有開關(guān)鎖SA2的低壓斷路器QF，當(dāng)要合

11、上電源開關(guān)時(shí)，首先用開關(guān)鑰匙將開關(guān)鎖SB右旋，再扳動(dòng)斷路器QF將其合上。若用開關(guān)鑰匙將開關(guān)鎖SB左旋，其觸點(diǎn)閉合，QF線圈通電，斷路器QF將自動(dòng)跳開。若出現(xiàn)誤操作，又將QF合上，QF將在0.1s內(nèi)再次自動(dòng)跳閘。由于機(jī)床的電源開關(guān)采用了鑰匙開關(guān)，接通電源時(shí)要先用鑰匙打開開關(guān)鎖，再合斷路器，增加了安全性，同時(shí)在機(jī)床控制配電盤的壁龕門上裝有安全行程開關(guān)SQ2，當(dāng)打開配電盤壁龕門時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)SQ2閉合，QF的線圈通電，QF自動(dòng)跳閘，切除機(jī)床的電源，以確保人身安全。（2）主軸電動(dòng)機(jī)M1的控制SB4是紅色蘑菇型的停止按鈕，SB3是綠色的啟動(dòng)按鈕。按一下啟動(dòng)按鈕SB3，KM1線圈通電吸合并自鎖，KM1

12、的主觸點(diǎn)閉合，主軸電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。按一下SB4，接觸器KM1斷電釋放，其主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)都斷開，電動(dòng)機(jī)M1斷電停止運(yùn)行。（3）冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，KM的常開觸點(diǎn)閉合，這時(shí)若按下按鈕SB10，則KM2線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2點(diǎn)動(dòng)啟動(dòng)，提供冷卻液。當(dāng)按下SB7時(shí)，中間繼電器M0得電自鎖，后KM2線圈得電，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2長動(dòng)啟動(dòng)，按下SB11時(shí)可使冷卻泵解除長動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)M1停車時(shí)，KM常開觸頭斷開，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2隨即停止。M1和M2之間存在聯(lián)鎖關(guān)系。（4）快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3的控制 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3是由接觸器KM3進(jìn)行的點(diǎn)動(dòng)控制。按下按鈕SB12，

13、接觸器KM3線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)，拖動(dòng)刀架快速移動(dòng)；松開SB12，M3停止?？焖僖苿?dòng)的方向通過裝在溜板箱上的十字手柄扳到所需要的方向來控制。(5） SQ1是機(jī)床床頭的掛輪架皮帶罩處的安全開關(guān)。當(dāng)裝好皮帶罩時(shí)，SQ1（1-2）閉合，控制電路才有電，電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3才能啟動(dòng)。當(dāng)打開機(jī)床床頭的皮帶罩時(shí)，SQ1（1-2）斷開，使接觸器KM1，KM2、KM3斷電釋放，電動(dòng)機(jī)全部停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以確保人身安全。2.2.2 照明電路照明電路采用24V安全交流電壓。照明電路由開關(guān)SA1接24V低壓燈泡EL組成，燈泡的另一端必須接地，以防止變壓器原繞組和副繞組間發(fā)生短路時(shí)發(fā)生觸電事故。故熔斷器

14、FU5是照明電路的短路保護(hù)器件。2.2.3 指示電路指示電路采用6V交流電壓供電。指示燈泡HL接低壓6V，熔斷器FU4是指示電路的短路保護(hù)器件。 CA6140車床電氣控制原理圖如圖2-3所示。 圖2-3 CA6140車床電氣控制電路原理圖2.3I/O統(tǒng)計(jì)控制電路中，8個(gè)輸入信號(hào)，3個(gè)輸出信號(hào)。其輸入/輸出電器及PLC的I/O配置如表2-1所示。表2-1 輸入/輸出電器及PLC的I/O配置 輸入設(shè)備PLC輸入繼電器 輸出設(shè)備PLC輸出繼電器符號(hào)功能符號(hào)功能SB3M1啟動(dòng)按鈕X003KM1M1接觸器Y001SB4M1停止按鈕X004KM2M2接觸器Y002FR1M1熱繼電器X005KM3M3接觸器

15、Y003FR2M2熱繼電器X006KA中間繼電器M0SB7M2長動(dòng)開關(guān)X007SB10M2點(diǎn)動(dòng)開關(guān)X010SB11M2解保開關(guān)X011SB12M3點(diǎn)動(dòng)開關(guān)X0123.硬件選型 3.1電氣元件明細(xì)表電氣元件明細(xì)表要注明各元器件的型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量等，如表3-1所示。表3-1 CA6140車床電氣元件表符號(hào)元件名稱型號(hào)規(guī)格件數(shù)作用現(xiàn)狀M1主軸電動(dòng)機(jī)Y132M-47.5KW，15.4A，1450r/min1工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的進(jìn)給已有M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)AOB-2590W，0.32A，3000 r/min1供給冷卻液已有M3快移電動(dòng)機(jī)AOS5634250W，1.55A，1360r/min1刀架的快速移動(dòng)已有

16、KM1交流接觸器CJ0-20B線圈110V1控制主軸電動(dòng)機(jī)M1已有KM2交流接觸器JZ7-44線圈110V1控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2已有KM3交流接觸器JZ4-44線圈110V1快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3已有QF低壓斷路器DZ15L-40/3901380V 20A1漏電自動(dòng)開關(guān)開關(guān)已有SB3按鈕LA219-11500V 5A1主軸啟動(dòng)已有SB4按鈕LA -01JZ1主軸停止已有SB12按鈕LA9500V 5A1快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3點(diǎn)動(dòng)已有SA1開關(guān)KN3-2-11工作燈開關(guān)已有SB7按鈕LA219-11500V 5A1M2長動(dòng)按鈕已有SB10按鈕LA219-111M2點(diǎn)動(dòng)按鈕已有SB11按鈕LA219-11

17、1M2解保按鈕已有SA2鑰匙式開關(guān)LAY3-Y/Z1電源總開關(guān)已有SQ1行程開關(guān)LXW3-N1打開掛輪箱時(shí)被壓下已有SQ2行程開關(guān)LXW3-N1電氣箱打開時(shí)閉合已有FR1熱繼電器JR16-20/30（10-16）/15.4A1M1過載保護(hù)已有FR2熱繼電器JR16-20/30（0.25-0.35）/0.32A1M2過載保護(hù)已有TC1變壓器JBK2-100380/110、24、6V1控制與照明用變壓器已有FU1熔斷器BZ0011A3冷卻泵M2的短路保護(hù)已有FU2熔斷器BZ0014A3快速電動(dòng)機(jī)M3短路保護(hù)已有FU3熔斷器BZ0011A2變壓器的短路保護(hù)已有FU4熔斷器BZ0011A1指示燈回路短

18、路保護(hù)已有FU5熔斷器BZ0012A1照明燈回路短路保護(hù)已有FU6熔斷器BZ0011A1控制回路短路保護(hù)已有R電阻RXYC7.5W，3.9K1檢漏保護(hù)電路已有EL照明燈JC1140W24V1機(jī)床局部照明已有HL指示燈ZSD-O白色，配6V0.15A燈泡1電源指示燈已有PLC軟件FX2NFX2N-48MR-0011實(shí)現(xiàn)控制購買觸摸屏軟件GT1175GT1175-VNBA-C 640*3201模擬仿真購買3.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇M1主軸電動(dòng)機(jī)：Y系列電動(dòng)機(jī)具有體積小、重量輕、運(yùn)行可靠，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，外形美觀等特點(diǎn)，起動(dòng)性能好，具有效率高等特點(diǎn)，達(dá)到了節(jié)能效果。而且噪聲低、壽命長、經(jīng)久耐用。Y系列電動(dòng)機(jī)適

19、用于空氣中不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的場所。Y132-4-B3型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率為7.5kW，頻率為50Hz，轉(zhuǎn)速為1450r/min，功率因素COS為，0.85效率為87%，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為2.2n.m，最大轉(zhuǎn)矩為2.3n.m，所以此類型電動(dòng)機(jī)能符合電路配置，并能有效完成工作【3】。M2冷卻泵電動(dòng)機(jī)：AOB-25機(jī)床冷卻泵是一種浸漬式的三相電泵，它由封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)與單極離心泵組合而成，具有安裝簡單方便.運(yùn)行安全可靠.過負(fù)荷能力強(qiáng).效率高.噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，適合作為各種機(jī)床輸送冷卻液、潤滑液的動(dòng)力。此電動(dòng)機(jī)輸出功率為90W，揚(yáng)程為4米，流量為25升/分，出口管徑為1/2吋，能有效配合M1電動(dòng)機(jī)使用。M

20、3快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)：AOS5634功率為250W，電壓為380V，頻率為50Hz，轉(zhuǎn)速為1360轉(zhuǎn)/分，E級(jí)。3.1.2電源引入開關(guān)QQ主要作為電源隔離開關(guān)用，并不是用它來直接起停電動(dòng)機(jī)，可按電動(dòng)機(jī)額定電流來選。根據(jù)該三臺(tái)電動(dòng)機(jī)來看，選中小型組合機(jī)床常用三極組合開關(guān)，型號(hào)DZ5-20，電流20A。3.1.3 熱繼電器FR1、FR2主電動(dòng)機(jī)M1額定電流15.4A,KH1應(yīng)選用JR16-20/3D型熱繼電器，熱元件電流為20A整定電流調(diào)節(jié)范圍較大，工作時(shí)將額定電流調(diào)到15.4A.M2的工作電流只有0.32A，故選用JR2-1型熱繼電器，熱元件整定電流調(diào)節(jié)范圍較小，工作時(shí)調(diào)整在0.32A。3.1.4

21、熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6FU對(duì)整機(jī)進(jìn)行短路保護(hù)的熔斷器，選用BZ001型熔斷器，配用40A熔斷體。FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6均選用BZ001型熔斷器，分別配用1A,4A,1A,1A,2A,1A的熔斷體。 3.1.5 接觸器KM1,KM2及KM3 接觸器KM1根據(jù)主電動(dòng)機(jī)的額定電流等于15.4A，控制回路電源電壓110V，需主觸點(diǎn)3對(duì)，動(dòng)合輔助觸頭2對(duì)，根據(jù)以上情況，選用CJ0-20B型交流接觸器，電磁線圈電壓為110VKM2,KM3也采用同樣方式選取交流接觸器型號(hào)分為JZ7-44,JZ4-44。3.1.6 控制變壓器TC1 首先查看電源電壓、實(shí)際

22、用電載荷和地方條件，然后參照變壓器銘牌標(biāo)示的技術(shù)數(shù)據(jù)逐一選擇，一般應(yīng)從變壓器容量、電壓、電流及環(huán)境條件綜合考慮，其中容量選擇應(yīng)根據(jù)用戶用電設(shè)備的容量、性質(zhì)和使用時(shí)間來確定所需的負(fù)荷量，以此來選擇變壓器容量。 在正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使變壓器承受的用電負(fù)荷為變壓器額定容量的7590%左右。運(yùn)行中如實(shí)測出變壓器實(shí)際承受負(fù)荷小于50%時(shí)，應(yīng)更換小容量變壓器，如大于變壓器額定容量應(yīng)立即更換大變壓器。同時(shí)，在選擇變壓器根據(jù)線路電源決定變壓器的初級(jí)線圈電壓值，根據(jù)用電設(shè)備選擇次級(jí)線圈的電壓值，最好選為低壓三相四線制供電。這樣可同時(shí)提供動(dòng)力用電和照明用電。對(duì)于電流的選擇要注意負(fù)荷在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)能滿足電動(dòng)機(jī)的要求(因

23、為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流要比下沉運(yùn)行時(shí)大47倍)。JBK2-100VA機(jī)床控制變壓器適用交流50-60Hz，輸出額定電壓不超過220V，輸入額定電壓不超過500V，可作為各行業(yè)的機(jī)械設(shè)備，一般電器的控制電源工作照明，信號(hào)燈的電源之用。此類控制變壓器初級(jí)電壓為380V，次級(jí)電壓分別為110V、24V、6V【4】。3.1.7 開關(guān)SA1,SA2SA1開關(guān)作為工作燈開關(guān)，在燈具內(nèi)，選用型號(hào)KN3-2-1;SA2是電源總開關(guān)，鑰匙式，型號(hào)為LAY3-Y/Z。3.1.8導(dǎo)線的選擇在安裝電器配電設(shè)備中，經(jīng)常遇到導(dǎo)線選擇的問題，正確選擇導(dǎo)線是項(xiàng)十分重要的工作，如果導(dǎo)線的截面積選小了，電器負(fù)載大易造成電器火災(zāi)的后果；

24、如果導(dǎo)線的截面積選大了，造成成本高，材料浪費(fèi)。導(dǎo)線的載流量與導(dǎo)線截面有關(guān)，也與導(dǎo)線的材料、型號(hào)、敷設(shè)方法以及環(huán)境溫度等有關(guān)，根據(jù)以下數(shù)據(jù)，主電路選擇BVR-2.5mm2銅芯導(dǎo)線，控制電路BVR-1mm2銅芯導(dǎo)線。銅線安全載流量(25)：1平方毫米銅電源線的安全載流量6A1.5平方毫米銅電源線的安全載流量14A2.5平方毫米銅電源線的安全載流量28A。4平方毫米銅電源線的安全載流量35A 。 6平方毫米銅電源線的安全載流量48A 。10平方毫米銅電源線的安全載流量65A。 16平方毫米銅電源線的安全載流量91A 。 25平方毫米銅電源線的安全載流量120A。3.1.9 制定3.10 電器位置圖

25、為了使我們能直觀地了解其電氣系統(tǒng)，便于維修，圖3-1繪制了電器在CA6140車床上的位置。其他電器，如熔斷器、變壓器、接觸器、繼電器等裝在電器箱內(nèi)的控制面板上【5】。圖3-1 CA6140車床電器位置圖3.2PLC的選型PLC的選型： 控制過程分析： 開關(guān)量控制特殊功能分析： 無估算點(diǎn)數(shù)： IN約8、 OUT約5 選型： FX2N速度及容量判斷：滿足控制要求型號(hào)確定： FX2N-48MR-001 輸出形式為繼電器輸出方式, 只需要基本單元可 完成控制要求3.3觸摸屏的選型觸摸屏的選型： 高速痛訊： 其內(nèi)置RS-232口，RS-422口實(shí)現(xiàn)了最快速可達(dá)115.2kbps的高速通訊，無論是連接三菱

26、PLC，還是其它廠商的PLC都可以實(shí)現(xiàn)高速通訊。同時(shí)還內(nèi)置了USB通訊口，可實(shí)現(xiàn)高速的畫面?zhèn)鬟_(dá)。 選型 ： G11 型號(hào)確定： GT1175-VNBA-C 640*3203.4PLC的I/O接線PLC的控制電路的主電路，PLC的I/O接線如下圖2-4所示，圖中輸入信號(hào)使用PLC提供的內(nèi)部直流電源24V（DC）；負(fù)載使用的外部電源為交流220V(AC)；PLC的電源為交流220V（AC）。圖2-4 CA6140型車床的PLC的I/O接線 圖2-4還可以轉(zhuǎn)化為更加容易理解的S7-200 PLC的I/O外接線圖，如下圖2-5所示。圖2-5 CA6140型車床的PLC的I/O外接線圖4.軟件設(shè)計(jì) 車床

27、的安裝接線圖（如圖 4-1），它能使我們更準(zhǔn)確明了的理解車床的PLC控制線路，更好的完成PLC的設(shè)計(jì)。 由圖可知，此控制電路原理圖主要是對(duì)電動(dòng)機(jī)M1,M2,M3的控制和對(duì)M1主電路電流檢測的控制。三個(gè)電動(dòng)機(jī)的主電路，PLC是取代不了的，仍用圖中的主電路。機(jī)床的照明電路，可用外接電路解決，不必通過PLC控制。所以只需研究控制電路部分的PLC控制【6】。圖4-1 CA6140車床的安裝接線圖4.1 PLC控制過程分析 通過I/O分配和I/O接線可知PLC的控制過程如下：（1）M1主電機(jī) KM1常開輔助觸頭閉合，自鎖M1啟動(dòng)：按下SB3 KM1線圈得電 主觸頭閉合 M1通電啟動(dòng) 另一長開輔助觸頭閉合

28、，為 冷卻泵電動(dòng)機(jī)工作作準(zhǔn)備。 常開輔助觸頭分?jǐn)?，失去?鎖 M1停止：按下SB4 KM1線圈失電 主觸頭分?jǐn)啵琈1斷電停止運(yùn) 轉(zhuǎn) 另一常開輔助觸頭分?jǐn)?，?卻泵不能工作 （2）M2冷卻泵電機(jī)M2啟動(dòng)：按下SB7 KA線圈得到 KA常閉輔助出頭閉合 KM2線圈得電，實(shí)現(xiàn)冷卻電機(jī)的長動(dòng) M2工作 按下SB10 KM2線圈得電，實(shí)現(xiàn)冷卻泵電機(jī)的點(diǎn)動(dòng) M2工作M2停止:按下SB11 KA線圈失電 KA常開輔助觸頭斷開 KM2線圈失電 M2停止（3）M3進(jìn)刀電機(jī)M3啟動(dòng)：按下SB12 KM3線圈得電 M3工作M3停止：松開SB12 KM3線圈得電 M3停止工作4.1PLC程序設(shè)計(jì) （1）通過上述PLC

29、控制過程的分析，我們可繪制出PLC程序設(shè)計(jì)的梯形圖（如圖4-1）。圖4-1 CA6140型車床的PLC梯形圖（3） 圖4-2梯形圖的指令程序?yàn)椋簣D4-2梯形圖4.2觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.2.1開關(guān)設(shè)置 熱繼電器FR1的開關(guān)設(shè)置如圖4-3所示圖4-3熱繼電器FR1位開關(guān)設(shè)置 熱繼電器FR2的開關(guān)設(shè)置如圖4-4所示圖4-4熱繼電器FR2位開關(guān)設(shè)置4.2.2電機(jī)設(shè)置M1主電機(jī) （1）M1主電機(jī)如圖4-5所示：圖4-5（a）主電機(jī)M1設(shè)置圖4-5（b）主電機(jī)M1設(shè)置主電機(jī)M1啟動(dòng)的設(shè)置如圖4-6所示：圖4-6主電機(jī)M1啟動(dòng)設(shè)置 主電機(jī)M1停止設(shè)置如圖4-7所示：圖4-7主電機(jī)M1停止設(shè)置M2冷卻泵電機(jī)

30、（2） M2冷卻泵電機(jī)設(shè)置如圖4-8所示：圖4-8（a）冷卻泵電機(jī)M2設(shè)置圖4-8（b）冷卻泵電機(jī)M2設(shè)置 電機(jī)M2常動(dòng)設(shè)置如圖4-9所示：圖4-9電機(jī)M2常動(dòng)設(shè)置電機(jī)M2點(diǎn)動(dòng)設(shè)置如圖4-10所示：圖4-10電機(jī)M2點(diǎn)動(dòng)設(shè)置 電機(jī)M2解保設(shè)置如圖4-11所示：圖4-11電機(jī)M2解保設(shè)置M3進(jìn)刀電機(jī)（3）進(jìn)刀M3電機(jī)設(shè)置如圖4-12所示：圖4-12（a）電機(jī)M3的設(shè)置圖4-12（b）電機(jī)M3的設(shè)置 電機(jī)M3的點(diǎn)動(dòng)設(shè)置如圖4-13所示：圖4-13電機(jī)M3的點(diǎn)動(dòng)設(shè)置（4）CA6140車床觸摸屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總圖如圖4-14所示：圖4-14 CA6140觸摸屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)總圖5 系統(tǒng)調(diào)試 按下主軸電機(jī)M1的

31、啟動(dòng)按鈕，主軸電機(jī)M1開始工作，觸摸屏系統(tǒng)圖中主電機(jī)M1亮紅燈表示M1啟動(dòng)并開始工作，其調(diào)試圖如圖5-1所示。再按下冷卻泵電機(jī)M2的點(diǎn)動(dòng)按鈕可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)M2的點(diǎn)動(dòng)，按下電機(jī)M2的常動(dòng)按鈕實(shí)現(xiàn)M2電機(jī)的常動(dòng)，其調(diào)試圖如圖5-2所示，按下解保按鈕可一解出M2電機(jī)的常動(dòng)。按下電機(jī)M3的點(diǎn)動(dòng)按鈕，實(shí)現(xiàn)M3電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)。圖5-1（a） 主電機(jī)M1的調(diào)試圖圖5-1 (b) 主電機(jī)M1的程序監(jiān)控圖圖5-2 (a) 冷卻泵電機(jī)M2的長動(dòng)調(diào)試圖圖5-2 (b) 冷卻泵電機(jī)M2的常動(dòng)調(diào)試圖6總結(jié)為期兩周的課程設(shè)計(jì)就這樣結(jié)束了，在這兩周里我收獲了不少。本次課程設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)項(xiàng)目：CA6140普通車床的電氣控制線路設(shè)計(jì)和其PLC控制過程設(shè)計(jì)。當(dāng)然其中還學(xué)習(xí)了畫圖等一些與自己專業(yè)關(guān)聯(lián)的知識(shí)。我們組分工很明確，查資料、確定設(shè)計(jì)方案、硬件選型、編程、畫圖、報(bào)