数控车床PLC应用毕业论文

青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计1前 言机床的价值从几万元到几十万元不等，一般都是在关键工序的关键设备，一旦故障停机，采用淘汰购新产品价值太高，一般采用维修手段进行维修，使其恢复功能，所以维修程序、方式、手段越来越引起人们的注意。此次根据现有条件，选用一台严重损坏的 6140 车床作为对象进行维修，内容包括原电路的解读，新电路的设计，购买新元件，通过调试维修过程时机床可以正常使用，同时，使用组态软件进行模拟仿真，使其动作过程呈现在人们面前。在文章最后，提出了现有车床现代化改造方案，包括新控制上才可编程控制器，主轴采用交流变频器，使控制更加趋于现代化控制方法。希青有限公司的 6140 车床多数为卧式车床，使用继电器和接触器，这些传统的电气结构会导致部分车床因为元件老化或者线路老化，设备出现故障，无法运行，这次的任务就是对其中一部电气系统控制完全损坏的机床进行维修，使其可以正常运行的情况下，但是传统的车床加工精确度不高，加工方式单一，所以在原有 6140 车床基础上进行改造。在原有的机床上对其进行 PLC 改造，提出 PLC 对其电气部分的控制方法设计方案，并进行软件模拟，使 6140 车床控制电路简化，从而克服老旧模式缺点，使原来的车床具有一定的数控化，可以进行精细加工，提高产品经济效益，使车床可以在以后市场中得到更加广泛应用。青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计21 6140 车床的概述1.1 6140 车 床 的 介 绍6140 车床是一种常见的加工车床，是对金属材料进行切割的机床，能够切割柱形金属材料，对材料进行外圆、内圆、端面、螺纹、切割以及割槽等操作，根据不同功能可分为多种机床，此次维修的是普通的 C1640 卧式车床如图 1-1和图 1-2 所示。图 1-1 6140 车床整体图图 1-2 6140 车床整体图青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计36140 车床型号意义分别为：6 为组代号（落地及卧室车床组）；1 为系代号（卧式车床）；40 为主参数折算值。1.2 6140 车床的运动分析6140 车床的运动主要分为主轴电路的转动，进击运动，辅助运动三部分。1.2.1 主运动主轴主要是电机转动带动传送带，通过齿轮变速变化，使其获得动力：（1）电机采用三相笼式异步电动机启动。（2）调速通过机械部分的变速箱实现。（3）启动方式为直接启动。1.2.2 进击运动进击运动是通过快速进击电机，辅助内部齿轮传递方式改变，使其可以实现 4 个方向上的快速移动：（1）电机采用三相笼式异步电动机启动。（2）速度固定，方向通过操作杆摇动，改变内部齿轮咬合实现。（3）由点动开关来实现快速操作。（4）手动操作，可以进行固定值的加工。1.2.3 辅助运动辅助运动多数为手动操作完成，主要是加工时候根据需要进行选择：（1）刀架转动。（2）物件夹紧和放松。（3）钻孔进给。（4）加工冷却（与主电机为顺序启动关系）由转换开关控制。青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计42 机床维修2.1 机 床 电 气 控 制 部 分 的 损 坏 情 况希青有限公司的 6140 车床是传统的普通机床，因使用时间过长，已经损坏严重，控制电路板内的部分电线已经断裂，部分元件因为短路烧毁无法使用，保险管脱落等问题，如图 2-1 所示。图 2-1 控制面板点动开关失去点动作用，内部电线无法连接到电机，如图 2-3 所示图 2-3 快速移位操作点动开关青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计52.2 6140 车床元件参数2.2.1 电机参数的测量因为元件的老化无法运行机床，故无法知道电机的好坏，因此必须使用兆欧表和单臂电桥对其进行测量，确认其是否可以继续使用。（1）兆欧表的使用兆欧表的测量是相对于电机表面，为了测试内部接线是否裸露与电机外壳进行接触，防止运行时产生事故，兆欧表如图 2-4 所示。图 2-4 兆欧表分别将电机三条线与兆欧表其中一条线进出，另一条与电机外壳接触，轻轻摇动摇臂，显示指针在“”，表示电机完全正常。（2）直流单臂电桥测量过程首先调节单臂电桥，使其可以正常工作，分别用两个接线对电机的三条电线两两测量，如果电机正常，那么每两个电线之间的电阻出入为零（测量时候因为有少量电线，产生了误差），电机为正常的。测量如表 2-1 所示。表 2-1 电机参数UV（） UW（） VW（） 是否正常主轴电机 1.023 1.024 1.024 是电阻电 机名 称青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计6快速移位电机 55.64 55.65 55.66 是冷却泵电机 142.7 143.7 144.7 是直流单臂电桥如图所示：图 2-5 直流单臂电桥2.2.2 其他元件参数维修电路前，首先要对机床所需要的元器件有充分的了解，首先查阅相关资料，确定元件的型号，再判断元件的好坏，如表 2-2 所示。表 2-2 原元件参数物件名称 主要参数 型号 是否正常热继电器 额定电压 380V额定电流 22AJR16B-20/3 否热继电器 额定电压 380V额定电流 不详JR16-20/3 否变压器 容量 250VA频率 50/60HZ输入绕组承受最大电流 0.65A输出端容量分配 不详JB/T5555 否接触器 额定电压 380V额定电流 20ACJ0-20B 否接触器 额定电压 380V额定电流 不详不详 否接触器 额定电压 380V额定电流 不详不详 否熔断器 不详 不详 否青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计7转换开关 不详 不详 否点动开关 不详 不详 否指示灯 额定电压 6V 不详 否断路器 不详 不详 否启动按钮 不详 LA 19 否急停开关 不详 LAY 3 否端子排 不详 五位端子 否1.2 6140 车 床 的 电 气 控 制 分 析控制电路图能更加直观的看出控制面板的工作原理，6140 车床的控制电路图如图 2-6 所示。图 2-6 6140 车床电气控制电路主电路部分：M1 为主轴电动机，为直接启动电机，由接触器 KM1 控制，热继电器 FR1 过载保护。M2 为水泵电动机，由接触器 KM2 控制，热继电器 FR2 过载保护。M3 为快速移位电动机，由接触器 KM3 控制。控制电路部分：指示灯 HL 在接通电源后自动亮起。照明电灯 EL 在开关 SA1 的控制下。当开关 SB2 按下时候，KM1 通电，自锁，电机 M1 启动。开关 SB3 单独控制水泵电动机，当按下此开关时候，水泵电机启动。青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计8点动开关 SA2 在 KM1 接通后，可以控制快速移动电机工作。2.2.3 元件选择（1）热继电器的选择，希青有限公司处于地下，工作环境较为潮湿，因此选择功率稍大于额定电流的水平，主电机功率一般不会大于 7.5KW，因此判定其为 7.5KW 的电动机，额定电流计算为 14A，调节的动作电流为电机的 1.15 倍电流，起到保护作用，最后选择大于 16A 的热继电器进行保护。（2）变压器的选择，根据用电地方的电源电压和负载需要的电压进行选择，特殊负载需要 36V 和 12V 的变压口，容量大于负载即可。（3）接触器的选择，220V 的工作电压，通常电流选择为功率（KW）乘以二即可，主电机为 7.5KW，水泵为 0.125KW，快速移位为 0.35KW，选择为15A，0.25A.0.7A 即可。（4）导线选择，导线 2.5 平方毫米规格的铜线，安全电流为 28A，导线1.5 平方毫米规格铜线，安全电流为 14A，控制电板中使用 1.5 平方毫米铜线，连接外使用 2.5 平方毫米铜线。2.2.4 新元件名目根据需要采购所需元件，如表 2-3 所示。表 2-3 现元件参数物件名称 主要参数 型号 是否正常热继电器 额定电流 25A额定电压 380VJR29-25 是热继电器 额定电流 16A额定电压 380VJR29-16 是变压器 容量 250VA频率 50/60HZJBK3-250 是接触器 额定电流 20A额定电压 380VCJ20-20A 是接触器 额定电压 380V额定电流 10ACJ20-10A 是接触器 额定电压 380V额定电流 10ACJ20-10A 是断路器 额定电流 60A额定电压 380VDZ47-60 是青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计9转换开关 二档变换额定电压 220VXB2BD25C 是点动开关 额定电压 220V发热电流 10AR13-507 是指示灯 外径 22mm AD16-22DS 是空气开关 额定电压 220V额定电流 16ACN267-32-16 是启动按钮 外径直径 18mm LA 19-11 是急停开关 外径直径 18mm LAY 3-11ZS 是端子排 六位端子 六位端子 是2.2.6 维修后控制板维修后 6140 车床可以正常使用运行，其维修后的控制电路板如图 2-7 所示。图 2-7 控制面板2.3 维 修 后 电 机 改 善 状 况用空气开关代替传统开关，也用其代替保险丝断路器，对整个电路进行保护，当电流过大或者内部短路时候，会自动吸合断电，从而进行保护，减少了变压等级，对冷却泵修复，可以在工作时候进行冷却，端子排进行标记，方便日后维修，通电后，可以正常运行工作。青岛滨海学院电气工程及其自动化专业毕业设计103 组态模拟车床3.1 组 态 的 介 绍3.1.1 组态软件组态软件是一种工业自动化监控软件，可以通过计算机对设备和自动化过程进行监控，开发人员可以不需要懂得 C 语言的知识，只需通过软件提供的组态功能进行开发就可以完成对工业自动化系统的开发工作。组态软件使得研发人员使用较少的开发时间即可获得功能强大的工业组态程序和画面，十分有效地对设备和自动化过程进行实时监控，组态软件能够很好的帮助我们解决计算机和各种控制设备之间的连接和控制问题。目前常用的组态软件有很多，组态王、MCGS、WINCC 以及微控可视组态等都是