CA6140车床PLC改造
ca6140数控车床plc改造
CA6140车床的PLC改造、MCGS制作动画目录部分由老师最终修改定稿打印时添加！！！摘要随着可编程序控制器（简称PLC）技术的发展，由于其功能强大、容易使用、高可靠性，广泛的工业现场适应性和方便的工艺扩展性能，PLC在工业自动控制过程中得到了越来越广泛的应用，常常被用来作为现场数据的采集和设各的控制。
组态软件技术作为用户可定制功能的软件平台工具，在PC机上可开发出友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。
本次设计正是在这种背景下，运用西门子S7-200PLC对普通机床进行的现代化程控改造，讨论了控制流的选择，然后运用组态软件对PLC控制系统进行人机界面的监控。
关键词：可编程序控制器，控制流，组态软件ABSTRACTWith the Programmable Logic Controller (PLC) technology, because of its powerful, easy to use, high reliability, wide adaptability and convenience of industrial processes on site scalability, PLC in industrial automation during the process of the Yue and more widely used, often used as a field data collection and set the control. Configuration software technology as a function of user customizable software platform tool, PC, a friendly interface that can bedeveloped through the PLC automation equipment can be "intelligent" control.The design is in this context, using Siemens S7-200PLC modernization of the ordinary program-controlled machine tools for transformation, discussed the control flow of the choice and then use the configuration software on the PLC control system man-machine interface control.KEY WORDS: programmable logic controller, control flow, configuration software目录摘要 (1)前言 (5)第1章绪论 (6)1.1 程控机床的发展前景及意义 (6)1.2 机床改造方案的确定及系统的选择 (7)1.2.1 CA6140车床的概述 (7)1.2.2 对CA6140车床控制系统的选择 (10)第2章控制系统设计 (17)2.1 控制要求 (21)2.2 控制流的选择 (21)2.3 系统的控制过程 (23)第3章系统的硬件设计 (24)3.1 系统的组成 (24)3.2 系统主电路的设计............... 错误！未定义书签。
CA6140车床电气控制改造PLC控制
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】。
1.2CA6140的现状CA6140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。
1.3设计内容根据设计条件，采用可编程控制器（PLC）对原有继电接触器控制系统进行改造，使机床故障率下降，可靠性和灵活性大大的提高，实现一定的自动化，具体设计要求如下：（1）按下启动按钮SB3，主轴电机M1控制接触器得电，主轴电机启动起来（2）按下停止按钮SB4，主轴电机M1控制接线器失电，主轴电机停止（3）主轴电机启动后，搬动冷却泵电机手动控制开关SB10致闭合位置，冷却泵电机控制继电器KA得电，冷却泵电机启动起来（4）主轴电机启动后，搬动冷却泵电机M2手动控制开关SB10致断开位置，冷却泵电机控制继电器失电，冷却泵电机停止（5）按下点动控制按钮SB12，进刀电机M3控制继电器得电，进刀电机启动运行（6）按下点动控制按钮SB12，进刀电机M3控制继电器失电，进刀电机停止工作（7）过载、短路保护热继电器FR1\FR2任何一个触电断开，接触器KM1、继电器KM2断电，所以电机停止工作2.CA6140车床电气PLC改造方案设计设计要求：1）主轴电机M1先启动，有过载保护，主轴电机M1能控制整个线路的启动和停止2）冷却泵电机M2实现电动和常动，有过载保护，冷却泵电机能独立的启动和停止3）进刀电机M3能独立的启动和停止2.1CA6140车床电气控制原理2．1.1 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。
CA6140车床的电气控制及用PLC进行改造
X1
Y1 KA1冷却 答：……
X2
Y2 KA2快移
X3
【提醒】实操训练时
X4
(1)请用 K3、K4、K5
X5
替代 QS2、FR1、FR2；
(2)请用 灯1、灯2
替代 冷却电机、快移电机。
●故障1图解 ·第7章链接
本例-I/O分配图
近
上 6下
项目7.1
Plc应用案例 CA6140车床
●原况分析 ●工序分析 ●新原理图 ·梯形图程序 ·问题讨论 ●实操步骤 ·关键点提醒 ●实操任务单 ·实况点评
近
上 7下
项目7.1
Plc应用案例 CA6140车床
●原况分析 ●工序分析 ●新原理图 ·梯形图程序 ·问题讨论 ●实操步骤 ·关键点提醒 ●实操任务单 ·实况点评
㈥关键点提醒
(1)技术解决方案：本例从工序及控制要求出发， 采用“老改新”转换编程法//或经验编程法，确定任务的I/0分配图、 控制程序的梯形图等；改造时要尽量利用原有的硬件资源； (2)硬模拟调试重点：本例应依据“工序要求”所安排的顺序， 重点查主轴电机与冷却电机之间的“顺序联锁”功能。
●故障1图解 ·第7章链接
■第7章项目链接
●项目7.1 CA6140车床的电气控制及用PLC进行改造 …… ●项目7.2 液压组合机床的PLC控制…… ●项目7.3 交流双速电梯的PLC控制……
近
上 12 下
●故障1图解 ·第7章链接
㈣拟定 PLC控制程序的形图
车床程序-梯形图 X1 X0 X4
主轴
Y0
X5 (Y0)
冷却
点动 快移
Y0 X3 X2
X4 X5 (Y1)
X4 X5 (Y2)
CA6140车床PLC控制改造1
CA6140车床PLC控制改造实践是检验真理的唯一标准。
在课堂上, 我们学习了很多理论知识, 但是如果我们在实际当中不能灵活运用, 那就等于没有学。
实习就是将我们在课堂上学的理论知识运用到实战中。
我们怎样才能把课本上的知识灵活恰当的运用到生活、工作当中去, 成为对别人对社会有用的人才？我们怎样才能适应当今飞速发展的社会, 怎样才能确定自己的人生目标, 实现自己的人生价值？抱着这种想法, 我走进了中国北车集团大同电力机车有限责任公司。
一工艺分析和操作要求1运动分析——主运动2控制对象分析——电机三台3操作要求——主电机启停、冷却泵电机顺序控制要求、进给电机点动等。
特别说明: 过载保护纳入PLC控制范畴二PLC初步选型控制过程分析: 开关量控制特殊功能分析: 无估算点数: IN约OUT约选型: FX2N速度及容量判断: 满足控制要求型号确定: FX2N20M三输入地址分配表四输出地址分配表五PLC正式选型FX2N16—MR输出形式为继电器输出方式只需要基本单元可完成控制要求六接线图七地址分配八梯形图九指令表•0 LD X0• 1 OR Y0• 2 ANI X3• 3 ANI X5• 4 ANI X6• 5 OUT Y0• 6 LD X2•7 OR Y2•8 AND Y0•9 OUT Y2•10 LD X1•11 ANI X5•12 ANI X6•13 OUT Y1•14 LDI M10•15 OUT Y3•16 LD X4•17 OUT Y4•18 END通过这次实习, 是我了解了企业的工作流程和各岗位的职责任务, 提高岗位的适应能力, 学会了一各种方式学习, 提高观察问题、发现问题、解决问题的能力, 提高了我的中和素质, 并在规范有序的实际工作中养成努力专研、吃苦耐劳的精神。
这次实习带给我的不仅仅是一种社会经验, 更是我人生的一笔财富。
更可喜的是我在实习期间还结实了一些好朋友, 他们给予我不少的帮助, 俗语说: 纸上得来终觉浅。
CA6140车床PLC改造
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：①触点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）应用于机床电气控制电路，有如下的特点：①通用性、适应性强，②完善的故障自诊断能力且维修方便③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、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。
ca6140数控车床plc改造
CA6140车床的PLC改造、MCGS制作动画摘要随着可编程序控制器（简称PLC）技术的发展，由于其功能强大、容易使用、高可靠性，广泛的工业现场适应性和方便的工艺扩展性能，PLC在工业自动控制过程中得到了越来越广泛的应用，常常被用来作为现场数据的采集和设各的控制。
组态软件技术作为用户可定制功能的软件平台工具，在PC机上可开发出友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。
本次设计正是在这种背景下，运用西门子S7-200PLC对普通机床进行的现代化程控改造，讨论了控制流的选择，然后运用组态软件对PLC控制系统进行人机界面的监控。
关键词：可编程序控制器，控制流，组态软件ABSTRACTWith the Programmable Logic Controller (PLC) technology, because of its powerful, easy to use, high reliability, wide adaptability and convenience of industrial processes on site scalability, PLC in industrial automation during the process of the Yue and more widely used, often used as a field data collection and set the control. Configuration software technology as a function of user customizable software platform tool, PC, a friendly interface that can be developed through the PLC automation equipment can be "intelligent" control.The design is in this context, using Siemens S7-200PLC modernization of the ordinary program-controlled machine tools for transformation, discussed the control flow of the choice and then use the configuration software on the PLC control system man-machine interface control.KEY WORDS: programmable logic controller, control flow, configuration software目录摘要 (1)前言 (5)第1章绪论 (6)1.1 程控机床的发展前景及意义 (6)1.2 机床改造方案的确定及系统的选择 (7)1.2.1 CA6140车床的概述 (7)1.2.2 对CA6140车床控制系统的选择 (9)第2章控制系统设计 (17)2.1 控制要求 (20)2.2 控制流的选择 (20)2.3 系统的控制过程 (22)第3章系统的硬件设计 (23)3.1 系统的组成 (23)3.2 系统主电路的设计............... 错误！未定义书签。
基于PLC的CA6140车床改造设计
物理与电子工程学院《PLC原理与应用》课程设计报告书设计题目：专业：班级：学生姓名:学号:指导教师：2015年 11 月 20物理与电子工程学院课程设计任务书专业：班级：摘要随着可编程序控制器（简称PLC）技术的发展，由于其功能强大、容易使用、高可靠性，广泛的工业现场适应性和方便的工艺扩展性能，PLC在工业自动控制过程中得到了越来越广泛的应用，常常被用来作为现场数据的采集和设各的控制。
组态软件技术作为用户可定制功能的软件平台工具，在PC机上可开发出友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。
本次设计正是在这种背景下，运用西门子S7-200PLC对普通机床进行的现代化程控改造，讨论了控制流的选择。
关键词：可编程序控制器；控制流目录1 绪论 (1)1.1概述 (1)1.2 程控机床的意义 (1)2 机床改造方案的确定及系统的选择 (1)2.1 CA6140车床的概述 (1)2.2 S7-200 CPU介绍 (3)2.3 PLC在电气控制系统中的应用 (3)3 对CA6140车床控制系统的选择 (4)3.1 PLC的选型 (4)3.2 系统的控制过程 (5)3.3 系统的组成 (6)4 PLC的基本工作原理 (6)4.1 系统程序流程图 (6)4.2 系统I/O口分配表及PLC外部接线图 (7)4.3 系统程序流程图 (8)4.4 仿真图 (9)心得体会 (9)参考文献 (10)附录 (12)1 绪论1.1概述目前我国在世界上是机床消费的第一大国，并正由制造大国向制造强国发展。
但是，我国现在机械制造水平与发达国家相比较差距很大，设备的陈旧，技术水平的落后，严重地影响了生产力和发展。
我国现在有大量可用的普通机床，对这些机床进行程控化改造是用少的投资来提高生产效率、提高效益的有效途径。
迄今为止，我国现有数以万计的陈旧落后的机床，这些是机床大修和程控改造实施的赖以生存的现实基础之一。
简单分析有以下几点：（1）机床设备造价高昂，显著的经济效益是程控改造行业发展的动力。
CA6140车床的PLC改造设计
CA6140车床的PLC改造设计摘要：本文主要论述了对CA6140车床进行PLC改造设计的相关内容。
首先对车床基本结构及现有控制系统进行分析，然后针对现有系统的缺陷和不足，提出了PLC改造设计的具体方案，并介绍了PLC的选择和配置、传感器的选择和布置以及控制逻辑的设计等关键内容。
最后对整个改造方案进行了验证和评估。
关键词：CA6140车床；PLC改造设计；控制系统；传感器；控制逻辑1.引言CA6140车床是一种通用的金属切削机床，广泛应用于汽车、冶金等行业。
然而，现有的车床控制系统存在一些缺陷和不足，如运行速度慢、操作繁琐等。
为了提高车床的工作效率和操作便捷性，本文提出了对CA6140车床进行PLC改造设计的方案。
2.车床基本结构及现有控制系统分析3.PLC改造设计方案3.1PLC选型与配置对于CA6140车床的PLC改造设计，我们选择了一款功能强大且易于操作的PLC，确保能够满足车床的各种需求。
同时，我们还对PLC进行了适当的配置，以提高其运行效率和稳定性。
3.2传感器的选择与布置为了实现对车床运行状态的监测和控制，我们选用了多个传感器，如温度传感器、压力传感器等。
这些传感器能够实时监测车床各部件的工作状态，并将相关数据传输给PLC进行处理和判断。
为了确保传感器的准确性和可靠性，我们对其进行了合理的布置和防护措施。
3.3控制逻辑设计在PLC改造设计中，我们需要设计合理的控制逻辑，以实现对车床运行和工件加工过程的自动化控制。
具体来说，我们需要设计启动/停止控制、速度调节控制、位置控制等功能模块，并通过PLC对这些模块进行编程和调试。
此外，还需要编写相应的人机界面程序，方便操作员进行参数设定和监测。
4.改造方案的验证和评估为了验证和评估PLC改造设计的效果，我们进行了一系列实际的测试和试验。
结果表明，通过PLC改造设计，CA6140车床的运行速度明显提升，操作便捷性和工作效率也有了显著的改善。
此外，改造后的车床还具备了更高的自动化程度和可靠性，能够适应不同的生产需求。
PLC基本知识及CA6140车床的PLC改造
2 编址方式
可编程控制器的编址就是对PLC内部的元件进行编码，以便程序执行 时可以唯一地识别每个元件。PLC内部在数据存储区为每一种元件分配一 个存储区域，并用字母作为区域标志符，同时表示元件的类型。如：数字 量输入写入输入映像寄存器（区标志符为I），数字量输出写入输出映像 寄存器（区标志符为Q），模拟量输入写入模拟量输入映像寄存器（区标 志符为AI），模拟量输出写入模拟量输出映像寄存器（区标志符为AQ） 。除了输入输出外，PLC还有其他元件，V表示变量存储器；M表示内部 标志位存储器；SM表示特殊标志位存储器；L表示局部存储器；T表示定 时器；C表示计数器；HC表示高速计数器；S表示顺序控制存储器；AC表 示累加器。掌握各元件的功能和使用方法是编程的基础。下面将介绍元件 的编址方式。
编程工具
编程器是对PLC进行操作的工具
专用编程器
简易编程器 图形编程器
直插式、便携式
计算机辅助编程
在装有专用编程软件的计算机上编程
PLC的软件系统
系统程序
系统程序 是由PLC的制造者采用汇编语言编写 的，固化于 ROM型系统程序存储器中，用于控 制PLC本身的运行，用户不能更改。 系统程序分为： 1.系统管理程序 2.用户指令解释程序
PLC的定义
PLC是一种数字运算操作的 电子系统，专为工业环境下应 用而设计的工业控制装置。
PLC的产生与发展
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PLC与计算机控制系统的比较
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PLC与继电接触器控制系统的比较
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PLC与其他工业控制系统的比较
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PLC ห้องสมุดไป่ตู้特点
CA6140车床电气控制改造PLC控制19页
四川职业技术学院《数控机床电气控制与PLC》课程设计所属系部机械工程系所属专业数控技术所属班级数控1班学号02学生姓名王倩林指导教师刘帅完成日期2019/4/20第 1 页任务书设计题目CA6140普通车床的电气翻新及数控改造设计学生姓名王倩林所属班级数控1班设计内容与要求:1. 将原机床的手动刀架更换为数控电动刀架，并设计其控制线路；2. 将原机床普通丝杠更换成滚珠丝杠，并将其改为半闭环伺服控制，设计其控制线路；3. 对与此机床功能相关的主电路、控制电路、输入输出接口电路、驱动器线路等进行设计；4. 对整机进行调试，使功能完善、工作正常。
拟采用的设计方法、思路:根据设计条件，采用可编程控制器（PLC）对原有继电接触器控制系统进行改造，使机床故障率下降，可靠性和灵活性大大的提高，实现一定的自动化，具体设计要求如下：1.按下启动按钮SB3，主轴电机M1控制接触器得电，主轴电机启动起来,按下停止按钮SB4，主轴电机M1控制接线器失电，主轴电机停止2.主轴电机启动后，搬动冷却泵电机手动控制开关SB10致闭合位置，冷却泵电机控制继电器KA得电，冷却泵电机启动起来3.主轴电机启动后，搬动冷却泵电机M2手动控制开关SB10致断开位置，冷却泵电机控制继电器失电，冷却泵电机停止1.按下点动控制按钮SB12，进刀电机M3控制继电器得电，进刀电机启动运行2.按下点动控制按钮SB12，进刀电机M3控制继电器失电，进刀电机停止工作1.过载、短路保护热继电器FR1\FR2任何一个触电断开，接触器KM1、继电器KM2断电，所以电机停止工作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。
20-基于PLC的CA6140型普通车床控制系统改造PPT模板
年月日
组长 签字
年月 日
教师 签字
年月 日
电气控制与PLC控制基础理论
查找相关知识并学习，该项目任务知识能力 掌握程度
任务工作计划编写规范、认真、详实，计划 符合项目任务要求
对项目任务制定详细的实施方案，并且做出 的方案决策科学、准确
任务实施记录详实、准确、规范
基于PLC的CA6140型普通车床控制系统改造 任务完成质量高低，是否符合技术规范
对项目任务完成过程和完成质量评价公正、 合理、科学、详实
是否符合职业规范、是否违反安全文明操作 规程
团队组织、团队协作能力和协作情况，语言 交流表达规范
合计
配分 10 10 10 10 40 10 5 5 100
学生自 评
小组互 评
教师考核
考核标准（续）
项目 成绩
学生 自评
学生自评30% +小组互评30% +教师考评40%
小组 评价
教师 评价
学生 签字
图X4-27 控制系统电路（一）
图X4-28 控制系统电路（二）
图X4-29 DC24V直流电源接线图
任务实施的工作要点
3、PLC控制系统设计 （3）PLC梯形图设计 PLC梯形图设计如图X4-30所示。
图X4-30 PLC梯形图
任务实施的工作要点
4、安装电源等 安装FX2N－16MR PLC，DC 24 V直流电源、DC 24 V隔离继电器，并贴上醒目的文字和符号。 5、按设计的电路图完成控制系统的配线和接线 进行配线接线时所有接线端都要使用冷压接线端头牢固连接，接线端子号要标注，连接导线全部要 用异型号码管编号。 6、连接总电源线 即连接L1，L2，L3进线端、零线N、地线PE，接线端要使用冷压接线端头，连接要牢固、可靠。 7、电气线路检测 借助万用表，对连接好的电气线路进行检测。电气线路检测无误后才能试运行。 8、指令程序的传输 使用GX Developer（或三菱FXGP/WIN－C）编程软件绘制图X4-30所示的PLC梯形图，并进行转 换和PLC程序传输。也可使用FX－20P型手持式编程器进行程序传输。
最新CA6140车床电气控制改造PLC控制汇总
C A6140车床电气控制改造P L C控制四川职业技术学院《数控机床电气控制与PLC》课程设计所属系部机械工程系所属专业数控技术所属班级数控1班学号02学生姓名王倩林指导教师刘帅完成日期2015/4/20任务书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CA6140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CA6140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CA6140A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摘要 (4)目录 (5)1绪论 (7)1.1设计目的及意义 (7)1.2CA6140的现状 (7)2.1CA6140车床电气控制原理 (8)2．1.1 电气控制原理 (8)2.1. 2CA6140卧式车床的主要运动形式及控制要求 (9)2.2 PLC改造控制电路设计 (11)2.2.1控制电路设计 (11)2.2.2 照明电路 (13)2.2.3 指示电路 (13)2.3I/O统计 (13)3.硬件选型 (14)3.1电气元件明细表 (14)3.1.1电动机的选择 (16)3.1.2电源引入开关Q (16)3.1.3 热继电器FR1、FR2 (17)3.1.4 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6 (17)3.1.5 接触器KM1,KM2及KM3 (17)3.1.6 控制变压器TC1 (17)3.1.7 开关SA1,SA2 (18)3.1.8导线的选择 (18)3.1.9 制定3.10 电器位置图 (19)3.2PLC的I/O接线 (20)4.1 PLC控制过程分析 (21)5 系统调试 (22)6总结 (23)参考文献 (24)[1]刘祖其.机床电气控制与PLC[M].北京：高等教育出版社，2009. (24)CA6140车床电气控制电路原理图 (25)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。
CA6140车床的电气控制及用PLC进行改造
PLC与CA6140车床的接口设计
输入接口设计
安全保护措施
根据CA6140车床的各个控制信号， 设计相应的输入接口电路，将车床的 各个控制信号接入PLC的输入端子。
为确保改造过程的安全性，设计必要 的安全保护措施，如急停按钮、安全 门等。
输出接口设计
根据CA6140车床的各个控制信号， 设计相应的输出接口电路，将PLC的 控制信号输出到车床的各个执行机构。
输出处理
当程序执行完成后，PLC将输出映 像寄存器中的状态通过输出模块 输出到外部设备，控制相应的机 械或生产过程。
PLC的优点
高可靠性
PLC采用大规模集成电路技 术，具有很高的可靠性，能 在恶劣的工业环境中稳定运 行。
灵活性强
PLC可通过编程实现各种控 制逻辑，适应不同的生产工 艺和流程，且其模块化结构 使得扩展和维护更加方便。
PLC控制系统能够实现多台设 备的联动控制，提高了设备的 协同作业能力。
降低维护成本
PLC控制系统的模块化设计使得 维护成本降低，减少了维修时间
和费用。
PLC控制系统的智能化监控和管 理功能能够及时发现潜在的故障，
减少了预防性维护的成本。
PLC控制系统的使用寿命长，减 少了更换元件和维修的频率，降
主轴箱
装有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轴，用于安装刀具，并 传递主运动。
溜板箱
将主轴的运动传递给刀架，实 现刀具的横向和纵向进给。
床身
作为车床的基础，用于支撑和 固定其他部件。
进给箱
控制刀具的进给运动，实现切 削速度和进给量的调节。
刀架
安装刀具，实现工件的切削加 工。
CA6140车床的电气控制系统
控制电路
用于控制机床的各种动作，如主轴的启动和停止、冷却液的开关等。
PLC在CA6140车床改造中的应用
PLC在CA6140车床改造中的应用传统车床的主轴电机常采用机械齿轮箱进行有级调速，采用机械换向机构实现正反转控制。
从CA6140型车床对控制系统的要求出发，用PLC、变频器对系统进行改进，给出了一个更为高效节能、安全可靠、操作便捷的改进方案。
标签：可编程控制器；变频器；车床CA6140型车床适用范围广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、螺纹、螺杆等，在东北老重工业基地保有量较大，为能适应新形势企业生产需要，提高企业设备利用率，提高产品质量，采用PLC与变频器控制相结合的技术改造其电气控制系统，提高了机床的可靠性和效率。
CA6140型车床运动形式和电气控制系统的要求CA6140型普通车床主要由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、丝杠、光杠、尾座等部分组成。
主轴电动机M1为7.5KW笼型异步电动机，采用全压启动方式，由接触器KM的三个常开主触点控制，有过载保护。
完成主轴主运动和刀具纵横向进给运动的驱动，其正反转采用机械换向机构。
调速由车床主轴箱通过齿轮变速箱完成。
冷却泵电动机M2为90W笼型异步电动机，车削加工时拖动冷却泵，输出冷却液对刀具和加工工件表面进行冷却。
冷却泵电动机只需单向旋转，功率较小采用全压启动方式，有过载保护，但与主轴电动机之间有一定的顺序控制要求，即冷却泵电动机应在主轴电动机运行后方可启动，当主轴电动机停车时，冷却泵电动机应立即停车，由继电器KA1常开主触头控制。
快速移动电动机M3为250W异步电动机用来拖动溜板箱的快速移动，采用点动控制，而刀架移动方向（前、后、左、右）的改变，由进给操作手柄配合机械装置实现。
由继电器KA2常开主触头控制。
系统配备一定的照明电路、信号指示电路及必要的保护环节。
变频器控制主轴电动机的设计PLC对于控制电路部分的改造机床行业中PLC的应用以小型为主，日系PLC在小型PLC领域占有很大优势。
这里根据CA6140型车床的控制要求，选用三菱FX2N-32MR型PLC。
CA6140车床的PLC改造设计
编号：单位代码： 14439电气控制综合设计题目：CA6140 车床的 PLC改造设计系部：机械电子工程学院专业：电气工程及其自动化班级：15级 2 班学生姓名：徐兴东学生学号：21指导教师：林立松完成日期：2018/06/30山东农业工程学院制*CA6140车床的 PLC改造设计一、认识 CA6140车床CA6140车床的先祖是 C620老式机床，由于功能的缺陷，后经过机械制造行业的升级变成了如今新型的卧式机床；它被称为CA6140原因是其中的 C 表示车床， A 代表改良的型号， 6 指车床为卧式结构， 1 为基本型， 40 则象征最大旋转直径，是机械设备企业加工材料所需的设备之一。
CA6140 型车床也是众多机床中的一类，主要负责金属切削方面，对于各种内外圆、端面、定型表面、螺纹螺杆等具有很好的切削技术支持，被普遍的运用于金属加工行业中。
该机床有两个起主要作用的运动部分: 一种是卡盘或顶尖带动工件的回旋转动，即车床主轴运动；另一种是由滑盘驱动的带动刀架的直线运动，即车床进给运动。
CA6140 型普通车床是我国独立研发的最大车削半径为200mm的新式卧式车床，极大的促进了中国机械加工行业的进步。
CA6140 车床的形状构造如下图所示，它主要由主轴箱、进给箱、纵横溜板箱、挂轮变速机构、刀架、尾架、光杠、丝杠、床身、床脚和冷却装置等其它部分组成[3]。
二、CA6140车床改造原因针对传统的继电器控制系统故障频繁的特点，对 CA6140车床的电气控制系统进行了技术改造，采用可编程逻辑控制器（ PLC）代替原有的继电器，设计了PLC 控制系统的硬件组成及其控制程序。
改造后车床运行稳定，降低了故障率，提高了使用效率。
我校现有的 CA6140车床采用传统的继电器控制系统，由于使用了大量的继电器与接触器，经常造成接触不良，而且元件老化快，设备故障频繁，不便于维修，影响到学生正常的实习教学。
根据实际条件，采用可编程控制器（PLC）对原有继电接触器控制系统进行改造，使机床的故障率下降，可靠性和灵活性大大提高。
CA6140普通车床电路自动化改造
车床车刀线速度恒定初探摘要：随着制造业的迅猛发展，企业要在激烈的市场竞争中生存和发展，就需要以最低的价格，最好的质量和最短的时间去生产满足市场的产品。
而工厂的现有加工设备直接影响着产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低。
因此，提高企业加工制造装备的数控化率则是主要途径。
但是，由于我国的大部分企业自身的资金问题，要进行大规模添置或更换新型的数控机床还比较困难。
加之替换下来的机床闲置会造成资源的浪费。
所以，普通机床的数控化改造便成为企业提高其数控化率的有效途径。
关键字：PLC、车刀、线速度第一章：车床的介绍一、选题意义科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。
机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要措施之一，它不仅能够提高生产效率，降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。
全功能的数控系统虽然功能丰富，但成本高，我国一般的中小型企业购置困难，但是中小型企业为了发展生产，希望对原有机床进行改造，进行数控化、自动化改造，以提高生产效率。
目前各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下来的机床闲置起来又会造成浪费，要解决这些问题，应走普通机床的数控改造之路。
从美国、日本等国家工业化进程看，机床的数控改造也必不可少，数控改造机床占有较大比例。
如日本的大企业中有26%的机床经过数控改造，中小企业则是74%，在美国有许多数控专业化公司，为世界各地提供机床数控改造服务。
因此，普通机床的数控改造不但有存在的必要，而且大有可为，尤其对一些中小企业更是如此。
图1-1 CA6140型普通车床实物图数控改造一般是对普通机床某些部位做一定的改造，配上数控装置，从而使机床具有数控加工能力，其改造的目的有以下几点：1、从提高资本效率出发，改造闲置设备，发挥机床的原有功能和改造后的新功能，提高机床的使用价值。
2、为了提高生产效率进行数控改造。
3、为了适应多品种，小批量零件生产而进行数控改造。
谈谈CA6140车床控制线路主轴PLC的改造
谈谈CA6140车床控制线路主轴PLC的改造工业发达国家都非常重视机械制造业，而我国目前的设备制造水平还非常低，基本还是“一个工人，一把刀，一台机床”。
普通机床在中小型企业应用非常广泛，但存在电器和接触器接线复杂、触点易被烧坏、反应速度慢和故障诊断困难等问题，极大地影响了机床的加工质量,PLC 的问世弥补了这些缺陷。
一PLC 又称可编程序控制器，1969 年由美国数字设备公司研制出，最早应用于汽车自动装配生产线上，它灵活、实用，抗干扰能力强，编程语言简单易学，体积小、重量轻，易于实现机电一体化。
目前使用情况大致可归纳为如下几类:开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信及联网。
1.PLC 基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/ 输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成。
PLC 内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC 控制系统。
常用类型主要有西门子、三菱、欧姆龙等。
2.PLC 硬件设计步骤根据可编程序控制器及CA6140 型主电路三台电机的作用和控制电路的要求，依次进行如下步骤：PLC 的选型、输入输出点的估算、主机型号选择、输入输出端子分配、画出I/O 接线图。
3.PLC 的选型S7-200 系列PLC，可提供4 个不同的基本型号的8 种CPU供使用。
S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能，从而替代了继电器———接触器的控制。
二1.选择主机CPU，先要对机床电路工作原理进行分析一是主电路分析。
①QF1：整个控制线路的总电源隔离开关。
②主轴电动机M1：拖动车床的主轴，可正反转。
KM1接通时，主轴电动机M1 正转；KM2接通时，主轴电动机M1 反转。
ca6140车床改造
机电设备继电器控制电路采用PLC技术加以改进方案一、机电设备说明机器传动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，并存在如下问题；①触点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应速度慢；③继电器的控制被固定在线路中，功能单一；可编成控制器（PLC）应用于机床电气控制电路，有如下特点；①通用性、适应性强；②完善故障诊断能力且维修方便；③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极其重要的作用，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、CA6140型卧式车床CA6140型卧式车床的主要组成部件有主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、光杆、丝杆和床脚。
1、床腿2、进给想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、光杆13、丝杆14、溜板箱三、继电器控制电路电器元件功能①接触器；接触器是在工业电气中用按钮或其他方式来控制其通断的自动开关。
交流接触器其原理是当接触器的电磁线圈通入交流电时，会产生很强的磁场使装在线圈中心的静衔铁吸动动衔铁，当两组衔铁合拢时，安装在动衔铁上的动触点也随之与静触点闭合，是电气线路接通。
②中间继电器中间继电器是最常用的继电器之一，它的结构和接触器的基本相同，只是电磁系统小些，接触点多些，具有过载保护功能。
③熔断器；熔断器在电路中主要起短路保护作用，用于保护线路。
熔断器的熔体串接于被保护的电路中，熔断器以自身产生的热量使熔体熔断，从而自动切断电路，实现短路保护及过载保护。
④热继电器热继电器主要用于电气设备(电动机)的过负荷保护。
热继电器是利用一种电流热效应原理工作的电器，它具有与电动机容许过载特性相近的反时限动作特性，主要与接触器配合使用，用于对三相异步电动机的过负荷断相保护。
运用PLC改装CA6140车床电气控制线路
运用PLC改装CA6140车床电气控制线路邵桂祥（江苏省南通中等专业学校，江苏南通226001）［摘要］近年来，随着大规模集成电路的发展，以微处理器为核心的可编程控制器（PLC）得到了迅猛的发展，已经能够应用于闭环控制、运动控制以及复杂的分布式控制系统。
采用传统低压电器控制的普通车床,其系统接线复杂，发生故障诊断后排除困难。
PLC自身具有功能完善、结构模块化、开发容易、操作方便、性能稳定、可靠性高、性价比高等优点，因而在机床电气控制中可以充分运用。
［关键词］PLC；梯形图；程序设计［中图分类号］G712［文献标志码］A［文章编号］2096-0603（2017）14-0144-02普通车床是一种利用工件的旋转运动和车刀的直线运动（或曲线运动），将毛坯按照设定的尺寸、形状加工成合格工件的金属切削机床。
车床可以车外圆、端面、切断、外沟槽、钻孔、扩孔、镗孔、螺纹、圆锥面等，是一种用途极其广泛的机加工设备。
为保证各种加工时刀架、工件的正确运转，电气控制系统是车床不可缺少的重要组成部分。
以CA6140普通车床电气控制系统为例，车床在车削加工时，主运动是主轴的旋转运动，溜板箱带动刀架作横向和纵向进给运动，所以电气控制电路包含主轴电机、刀架快速移动电机的正反转控制，冷却泵运行控制，电路的短路保护和电动机的过载保护，以及安全电压局部照明控制等。
由于车床运行时间长，不间断的往返工作，造成电气控制电路的电流大，接触器、按钮等主令电器触点容易被电弧烧坏，同时控制噪音大、机械式触点控制的反应速度慢，影响实际生产运行。
在实际应用中，用PLC技术对车床电气控制系统进行改装，可以充分提高设备利用率，提高产品的质量和产量。
一、PLC工作特点及原理PLC是专门为工业环境下应用而设计的，是由继电—接触器控制系统发展而来的一种新型工业自动化控制装置，其程序编制采用梯形图方式编制语言，具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，PLC产品已经系列化、标准化、模块化，具备可靠性高、抗干扰能力强、编程方法简单、通用性强、模块化灵活组合、体积小、功耗低等优点，用户在进行控制系统设计时，只需要根据控制要求进行模块化的配置，编写满足被控对象控制要求的应用程序，安装接线就可以实现所需的控制功能。
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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：
①触点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）应用于机床电气控制电路，有如下的特点：
①通用性、适应性强，
②完善的故障自诊断能力且维修方便
③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、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1-2 CA6140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。
（1）电气线路的特点
①控制线路装设有起动按钮和停止按钮。
②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。
③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。
④M1、M2采用热继电器做过载保护。
⑤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
（2）PLC的I/O接线
PLC的I/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CA6140车床工作原理与加工操作方法基本与原车床相同，但性能更加可靠，故障率低，抗干扰能力增强，使用寿命也更长。
从以上继电接触器控制电路改造为PLC控制的实例看出，继电器电路图与PLC的梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，但并不是完全一样的。
梯形图在设计上也有一定的规则，以下几点在编辑梯形图时必须注意：
1）
2）
3）
（7）、思考与练习。