C6140车床电气控制改造PLC控制1

皖西学院

课程设计报告书

系别：机电学院

专业：13电气

学生姓名：许志坤

张云翔学号：2013011212

2013011219

课程设计题目：PLC控制的C6140型普通车床的电气控制起迄日期: 2016.5.16 - 2016.5.28 课程设计地点:PLC电气控制实验室

指导教师:翁志刚

下达任务书日期: 2016年 5月15日

摘要

数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为。

针对现有常规C6140普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了C6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。

通过对C6140普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。本次改造主要针对车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。而且掌握了一些CAM、CAD等制图软件的应用和论文的撰

目录

1绪论 (3)

1.1设计目的及意义 (3)

1.2C6140的现状 (3)

2 C6140车床电气控制原理 (4)

2.1 电气控制原理 (4)

2.2.2C6140卧式车床的控制要求 (4)

3硬件选型 (5)

3.1电气元件明细表 (5)

3.1.1电动机的选择 (5)

3.1.2 热继电器FR1、FR2 (5)

3.1.3 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4 (5)

3.1.4 接触器KM1,KM2及KM3 (6)

3.1.5 转换开关SA4 (6)

3.1.6导线的选择 (6)

3.2制定电器位置图 (7)

4 PLC控制电路设计 (8)

4.1PLC基本原理及选用 (8)

4.2I/O统计 (8)

4.3PLC的I/O接线 (9)

4.4 PLC控制过程分析 (9)

4.5梯形图程序 (10)

5 系统调试 (11)

6总结 (13)

参考文献 (14)

致谢 (15)

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】。

1.2C6140的现状

C6140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。

2.CA6140车床电气控制原理

2.1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。

图2-1主控制电路设计

C6140型普通车床共有三台电动机拖动。其中M1为主轴电动机，M2为冷却泵电动机，M3为快速移动电动机。按钮SB_2为主轴电动机M1的启动按钮，SB_1为主抽电动机M1的停止按钮，按钮SB_3为快速移动电机M3的点动按钮，手动开关SA4为冷却泵电动机M2的启动开关。

2.2 C6140卧式车床的控制要求

主轴电动机M1的控制要求：按下启动按钮SB_2，接触器KM闭合，主轴电动机M1启动运转；按下停止按钮SB_1，接触器KM释放，主轴电动机M1停止运转。

冷却泵电动机M2的控制要求：主轴电动机M1启动后（也只有在主轴电动机启动后），将手动开关SA4扳至闭合位置，中间继电器K1闭合，冷却泵电动机M2启动运转；将SA4扳至断开位置时，中间继电器K1释放，冷却泵电动机M2停止运转。

快速移动电动机M3的控制要求：按下点动按钮SB_3，中间继电器K2通电闭合，快速移动电动机M3启动运转；松开点动按钮SB_3，中间继电器K2断电释放，快速移