用PLC技术改造CA6136型车床的电气控制系统.pdf

第 2 2 卷第 1 期 2 0 1 5 年 2 月 仪器仪表 用户 NS TR UME N1 _A T I ON E I C Vo 1 ． 2 2 2 01 5 N o ．I 用P L C 技术改造C A 6 1 3 6 型车床的电气控制系统 林二妹 闽南理工学院，福建 石狮 3 6 2 7 0 0 摘要对C A 6 1 3 6 型的车床的电气部分进行了研究改造。详细介绍了基于P L C 的电气改造控制系统改造过程 ，即根 据C A 6 1 3 6 型车床的控制要求和特点，确定P L C 的输入和输出分配， 设计出梯形图。 关键词C A 6 1 3 6 车床 ； 电气控 制；可编程控制 器 中图分类号T H I 3 4 文献标识码A 文章编号 1 6 7 1 1 0 4 1 2 0 1 5 0 1 - 0 0 5 4 0 3 W i t h P L C T e c h n o l o g i c a l T r a n s f o r ma t i o n CA6 1 3 6 T y p e El e c t r i c a l Co n t r o l S y s t e m o f M a c h i n e T o o l Li n Er me i M i n N a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， F u j i a n S h i s h i 3 6 2 7 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Th i s a r t i c l e ma i n l y i s t o u s e P L C t o CA6 1 3 6 t y p e l a t h e e l e c t r i c a l p a r t o f t h e r e f o r m． B a s e d o n P L C wa s i n t r o d u c e d i n d e t a i l t h e p r o c e s s o f r e c o n s t r u c t i o n o f e l e c t r i c c o n t r o l s y s t e m， n a me l y a c c o r d i n g t o t h e c o n t r o l r e q u i r e me n t s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e t y p e CA6 1 3 6 l a t h e d e t e r mi n e t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e i n p u t a n d o u t p u t o f P L C， l a d d e r d i a g r a m d e s i g n ． Ke y W or d s C A6 1 3 6 l a t h e ；e l e c t ric a l c o n t r o l ； t h e p r o g r a mma b l e c o n t r o l l e r 可编程序控制器 P L C 是在继电器控制和计算机控 制的基础上开发的工业 自动化控制装置。它具有编程简 单、维修方便、价格便宜、可靠性高等优点。 目前，本院实训基地使用的C A 6 1 3 6 型车床是传统的机 床 ，这些机床的电气控制采用交流接触器和继电器控制 ， 由于使用了大量的继电器与接触器元器件，这些元器件经 长期使用容易老化，触点容易烧损 ，造成设备故障频繁发 生。在维护工程中由于继电一 接触器控制线路接点多，许多 故障往往不能及时处理 ，带来许多不方便。严重影响了学 生正常的实训教学。如果用P L C 的技术对机床进行改造 ， 可以解决 目前机床的各种缺点。 1 C A 6 1 3 6 车床的电气控制要求 C A6 1 3 6 车床是一种应用极为广泛的金属切削机床 ，能 够车削内外圆柱面、圆锥面、端面及其他旋转面，车削各 种螺纹，并能进行钻孔、铰孔和蜡油槽等。图1 是该车床的 电气主电路图。其中M1 是主轴电动机 ；M2 是冷却泵电动 机；M3 是刀架快速移动电动机；其控制要求如下 1 主轴电动机一般选用三相笼型异步电机，不进行电 气调速。 2主轴采用齿轮箱进行机械有级调速。为了减小振 动，主拖动电动机通过几条v 带将动力传递到主轴箱。 3 在车削螺纹时，要求主轴有正、反转，由主拖动电 动机正反转或采用机械方法来实现。 4主拖动电动机的启动、停止采用按钮操作。 5刀架移动和主轴转动有固定的比例关系，以便满足 对螺纹 的加工需要 。 6车削加工时，由于刀具及工件温度过高 ，有时需要 冷却，因而应该配有冷却泵电动机 ，且要求在主拖动电动 机启动后 ，方可决定冷却泵开动与否，而当主拖动电动机 停止时，冷却泵应立即停止。 7 必须有过载、短路、欠压、失压保护。 8 具有安全的局部照明装置。 2 C A 6 1 3 6 车床 电气控制线路分析 C A 6 1 3 6 车床的电气控制原理图如图1 所示。 2 ． 1主 电路 电气控制线路分析 主电路共有3 台电动机 M1 为主轴电动机 ，带动主轴 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 0 5 基金项目 福建省中青年教师教育科研项目 J B 1 3 2 1 3 。 作者简介 林二妹 1 9 8 3 一，女，福建漳州人，本科，实验师，研究方向电子、电气自 动化。 第l 期 林二妹 用P L C 技术改造C A 6 1 3 6 型车床的电气控制系统 5 5 电 源 电 源 主 轴 短 路 警 控 制 电 源 漂 睾 劫 冷 却 泵 信 号 灯 照 明 灯 保 护 开 关 电 动 机 保 护 电 压 及 保 护 控 制 Ll L2 L 3 L Fu， V lO 一 V I I V l 3 j } 6 V F U 2 W | O， 一 W I I W I 3 } I S Q I 卜 O 、≤ ＼ ． -＼ ． f IcA 2 ， 。 ul j 7 卜 l w “ s 8l 1 p～ 1 2 UI l I l l I l l I I x B 1 ’ 3 U 3 V 申 申 申．申 一_ 图1 C A6 1 3 6 车床电气控制电路图 Fi g ． 1 CA6 1 3 6 l a t h e e l e c t r ic a l c o n t r o l c i r c u i t d i a g r a m 袅1 I ／ O的分配表 T a b l e 1 Al l o c a t i o n 0 f I ／ O ta b l e s 旋转和刀架作进给运动；M2 为冷却泵电动机 ，用以输送切 削液 ；M 3 为刀架快速移动电动机。 将钥匙开关s B 向右旋转，再扳动断路器Q F 将三相电源 引入。主轴电动机M1 由接触器K M控制，热继电器F R 1 作过 载保护，熔断器F U 作短路保护 ，接触器K M作失压和欠压 保护。冷却泵电动机M2 由中间继电器K A1 控制 ，热继电器 F R 2 作为它的过载保护。刀架快速移动电动机M3 由中间继 电器K A 2 控制，是点动控制 ，所以没设过载保护。F U1 作为 冷却泵电动机M2 、快速移动电动机M3 、控制变压器T C 的 短路保护。 悬 一 X0 I- q K M u S B1 X1 Y0 U _ i s B 3 X2 Y1 [- - q K A I U _ X 3 I- 3 K A 2 Y 2 X 4 U ～ X5 Y3 n Q F S Q 2 U ； X 6 Y 4 ◇ _ ／ ■一 X 7 Y 5 固 一 一 F U F R 1 XI O CO MO C OM 4 X1 1 毫 毫 葛 _～ ， C 0 M 一 ，。，L ， _ 、 、 _ FXo s 2 0 MR ● 一 n l o n 1 ， 图2 P L C b 部接线图 F i g ． 2 PL C e x t e r n a l wi r i n g d i a g r a m 2 ． 2控 制回路分析 控制电路的电源由控制变压 - T C --次侧输出1 I O V电压 提供 。在正常工作时 ，位置开关S Q1 的常开触头闭合。打 开床头皮带罩后 ，S Q1 断开，切断控制电路电源，以确保 人身安全。钥匙开关s B 和位置开关S Q 2 在正常工作时是断 开的，Q F 线圈不通电，断路器Q F fl 合闸。打开配电盘壁门 时，S Q 2 闭合，Q F 线圈获电，断路器Q F自动断开。 2 - 3照明 、信号 电路分析 控制变压器T C 的二次侧分别输出2 4 V 和6 V电压 ，作为 5 6 仪器仪表用户I N S T R U ME N T A T I O N 第2 2 卷 图3 P L C 控制梯形图 F i g ．3 La d d e r d i a g r a m o f P LC c o n t r o l Y O 0 1 Y 0 0 2 Y O 0 3 Y O 0 4 Y O 0 5 E N D 车床低压照明灯和信号灯的电源。E L 作为车床的低压照明 灯 ，由开关S A 控制；HL 为电源信号灯。它们分别由F U 4 和 F U 3 作为短路保护Ⅲ。 3用P L C 改造C A 6 1 3 6 车床电气控制电路 3 ． 1控制分析 根据图1 C A 6 1 3 6 车床的电气控制原理图，分析电气控 制线路 的控制要求 ，明确车床各控制过程后确定改造方 案原车床的工艺加工操作方法不变，主令器件不变 ；主 电路各器件接线保留；变压器及各控制按钮保 留；控制回 路取消原有 的接触器、中间继电器控制形式 ，选用P L C 实 现其控制功能。 3 ． 2 I ／ O的分 配表及P L C 选型 确定I ／ O口分配 ，如表1 所示。P L C 控制系统的输入信 号有l 0 个 ，输出信号有6 个。考虑该设备改造后，将来还要 增加功能，端口要留有余量，所以选用三菱F X O S 一 2 0 MR 可 编程控制器，该P L C 共有1 2 个输入点，8 个输出点 ，经济实 用，价格便宜 ，能满足需求，还略有余量。 3 ． 3 P L C 外部接线 图 根据I ／ O 分配结果 ，绘制P L C g b 部接线图如图2 所示。 在端子接线图中热继电器F R1 、F R 2 、S Q 2 采用常闭触点输 入，其它的控制按钮用常开触点作为输入。接触器和中间 继电器线圈用AC 1 1 0 V电源供电，电源信号灯HL 用A C 6 V 电 源供电，低压照明灯E L 用AC 2 4 V电源供电。 3 ． 4 P L C 梯形图设计 根椐控制要求，设计该电气控制系统的P L C 控制梯形 图如图3 所示 。 针对设计出的梯形图，编写相应的用户程序，并将程 序下载 IJ P L C 的C P U中，对程序进行模拟调试、修改。观察 各输入量 、输 出量 间的变化关 系及逻辑状态 是否符合 控制 要求。如果系统调试达不到控制要求 ，则对硬件和软件作 修改 、调整，直到达到要求。最后将无误的程序投入到现 场中使用 ] 。 4结束语 C A6 1 3 6 车床采用传统的继电器一接触器控制，其技 术落后 ，可靠性差 ，lT作效率低，故障诊断和排除困难， 而用P L C 来代替传统的继电器一 接触器控制能达到很好的效 果 ，节省了大量电气元件 、导线与原材料，缩短了设计周 期 ，维修方便 ，提高加工零件合格率等优点。实践证明， 利用P L C 改造其继电器一接触器成了一种必然的选择。 参考 文献 【 1 ] 任振辉， 刘增 电 电气控制技术『 M] ． 北京 中国水利水电出版社 f 2 I 高钦和 可编程序控制器应用技术与设计实例【 M] 北京 人民邮 电出版社 ，2 0 1 4 ， ％1 6 1 4 5 [ 3 ] 钟 肇新 可编程控制器原理及 应用 l M] 广东 华 南理 工夫学出版 社 ，2 0 0 3 ， 5 1 6 1 8 0 【 4 ] 袁任光 可编程序控制器 P C 应用技术与实例[ M1 _ 广 东 华南 理 工大学 出版社 ， 1 9 9 7 ， 6 1 4 9 1 8 2 [ 5 ] MI TS UBL S HI 三菱微 型可编程控 制器应用 手册【 z ]1 9 9 8 3 8 7 9． [ 6 】 齐 从 谦 ， 王 士 兰 ． P LC技 术 及 运 用 【 M ]北 京 机 械 工 、l 】， 出 版 社 2 0 0 0 1 4 8 1 7 9 - 五学会2 0 1 5 年迎春报告会成功举办 - ． 2 0 1 5 年1 月2 2 日1 4～1 6 时，由中国仪器仪表学会主办的2 0 1 5 年五学会 中国仪器仪表学会、中国机械工程学会 、 。 l 中国汽车工程学会 、中国电工技术学会、中国农业机械学会 迎春报告会在中国科技会堂成功举办。 l I 本次会议由中国仪器仪表学会常务副理事长吴幼华主持，军事科学院世界军事研究部原副部长、研究员 、博士生 I 。 导师、中国军事科学学会常务理事兼国际军事分会会长、第十一届全国政协委员、军事科学学会副秘书长、中国战略 文化促进会常务副会长罗援少将 、孙柏林少将 、朱险峰、裴相精、闰建来 、张成胜 、左晓卫 、韩毅、奚大华等各学会 I 代表出席了本次会议。 l l 会上，罗援少将做了主题为 “ 周边安全环境及软实力建设”的报告。该报告详细阐述了目 前我国的海洋国土保护 1 0 问题和软实力塑造需要改进的问题等。报告结束后 ，罗援少将认真地解答了各位与会代表提出的相关问题 ，现场讨论 ‘ 气 氛 热 烈 。 I 本次迎春报告会不仅是为了迎接2 0 1 5 新春佳节 ，也是为了进一步增强五家学会团结友好关系。通过本次会议，五 l 1 学会各代表加强了交流，为以后更好地合作奠定了基础。 杨润杰 I