第五章 非正弦周期电流电路分析习题.doc

专业实践项目课题：CA6140型卧式车床PLC技术应用和改造专业 07届应用电子技术 学号 2071302904111 姓名 庄远提 指导老师： 张文凡 评 价：广州工程技术职业学院2009-10-18车床CA6140型PLC技术应用及改进目录前言 第1章 CA6140车床的概述 1.01 CA6140车床简介1.02 CA6140车床电气控制分析 第2章 可编程控制器PLC的介绍2.01 PLC的特点、现状与发展2.02 PLC的分类第3章CA6140车床利用PLC数控化改造 3.01 CA6140车床的PLC改造的控制要求3.02 PLC机型选择及I/O分配表3.03 PLC改造的外部接线图3.04 PLC程序、指令表及控制说明结束语 参考文献 前言本文介绍了利用三菱FX2N系列可编程程序控制器（PLC）对原继电器电路控制的CA6140型车床电气系统进行改造。通过对原继电器电路控制的电气系统进行原电路分析、控制分析、PLC型号的选用、绘制梯形图、分配I/O接线图的训练。可编程控制器（PLC）是以计算机技术为核心的通用的工业自动化装置，。第1章 CA6140车床的概述1.01 CA6140车床简介车床的总布局就是机床各主要部件之间的相互位置关系和它们之间的相对运动关系。图11是CA6140型卧式车床的外形图，其丰要组成部件及其功用如下： 图1-1 CA6140型卧式车床1主轴箱主轴箱(headstock)1固定在床身4的左方，内部装有主轴和变速传动机构。工件通过卡盘等夹具装夹在主轴前端。主轴箱的功用是支承主轴并传动主轴运动，使主轴带动工件按照规定的转速旋转，以实现主运动。2刀架部件 刀架(molslide)2安装在床身4的导轨上，并可沿此导轨作纵向移动。刀架部件由几层刀架组成，它的功用是装夹车刀，并使车刀作纵向、横向或斜向进给运动。3.尾座 尾座(tailstock)安装在床身4的尾架导轨上，并可沿此导轨纵向调整其位置。尾架的功用足用顶尖支撑长工件，也可以安装钻头，铰刀等孔加工刀具进行孔加工。4床身床身(bed)4固定在左床腿7和右床腿5之上。它是车床的基本支承件，要求刚性好，承载能力大。5. 进给箱及进给挂轮架进给挂轮架系联系主轴和进给箱运动链的部件，通过挂轮架上之交换齿轮可以进行公、英制螺纹切削、并可获得不同的进给量左右旋向之螺纹由三星齿轮控制，走刀和螺纹的车削通过进给箱内的结合器来实现。6.溜板箱及溜板刀架部分溜板箱及溜板刀架组装为一体装在机床身上导轨，溜板箱及床鞍操纵刀架之纵、横进给及螺纹进给，在溜板箱内有光杆走刀及丝杆走刀的互锁装置，以保证二者在任何情况下均不会同时出现，光杆走刀的正反向运行由溜板箱的手柄来操纵。7.冷却设备机床冷却泵型号为AB-25-90W，安装在右床脚内，右床脚还兼作冷却液箱，用过的冷却液通过盘回流至右脚中的油池内，以备冷却循环使用。8.机床的主要技术参数中心高 mm 180床身上最大工件回转直径 mm 360刀架上最大工具回转直径 mm 200最大车削长度 mm 750 1000加工棒料最大直径 mm 52主轴孔径 mm 52主轴锥孔 莫氏6主轴转速级数 8主轴转速范围 r/min 40 - 1200纵向进给量范围 mm/r 0.061 - 2.04横向进给量范围 mm/r 0.064 - 1.8刀架回转角 45尾座顶尖套筒最大行程 mm 100主轴电机型号功率 kw 4转速 mm/r 1440冷却泵型号流量 25功率 w 90外形尺寸（长X宽X高） mm1.02 CA6140车床电气控制分析CA6140车床电气控制主要由主电路、控制电路和照明指示电路三部分组成。电路图如图1-2和1-3所示： 图1-2 CA6140车床主电路1.主电路分析：CA6140车床共有三台电机，三台电机均采用三相异步电机，用交流接触器直接启动。M1是主轴电动机，采用直接起动,由接触器KM1控制,热继电器FR1为过载保护,短路保护由电源断路器QS1实现。M1电机带动带动主轴旋转和刀架做进给运动，交流接触器KM1控制它的启停。冷却泵电动机M2由接触器KM2控制起动,熔断器FU2作短路保护,热继电器FR2为过载保护。刀架快速移动电动机M3由接触器KM3控制起动,熔断器FU1作短路保护。由于它是点动工作，所以没有必要设过载保护。 图1-3 CA6140车床指示和控制电路2.照明指示电路分析： 图中EL为照明灯，其工作电压为36V，由变压器TC供电。SA为照明开关。图中HL1为主轴转动指示灯，由KM1的辅助触点控制。HL2为刀架快速移动指示灯，有KM3的辅助触点控制。HL3为冷却泵电机指示灯，由KM2的辅助触点控制。HL为电源指示灯，其工作电压为127V。由变压器TC供电。3.控制电路分析：控制变压器TC二次输出127V电压作为控制电路电源。(a)主轴电动机控制,合上电源开关QS1,为起动作准备,按下起动按钮SB2,接触器KM1线圈得电吸合,主触点闭合,主电动机起动,并由辅助常开触点闭合自锁。按停止按钮SB1,接触器KM1线圈失电,其主触点和辅助触点断开(复位),主轴电动机停转。(b)冷却泵电动机的控制,当接触器KM1吸合,主电动机M1起动后,旋转开关QS2闭合,接触器KM2得电吸合,冷却泵电动机M2才能起动。(c)刀架快速移动电动机的控制,由SB3点动控制。按下SB2,KM3线圈得电,KM3主触点吸合,M3起动。松开SB3,KM3线圈失电,KM3主触点复位,刀架快速移动电机M3停转。第2章 可编程控制器PLC的介绍2.01 PLC的现状、发展和特点在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable。我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。目前中国PLC市场主要厂商为Siemens、Mitsubishi、Omron、Rockwell、Schneider、GE-Fanuc等国际大公司，欧美公司在大、中型PLC领域占有绝对优势，日本公司在小型PLC领域占据十分重要的位置，韩国和中国台湾的公司在小型PLC领域也有一定市场份额，中国大陆PLC厂商的市场份额几乎可以忽略。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。具有可靠性高，抗干扰能力强、配套齐全，功能完善，适用性强、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造、体积小，重量轻，能耗低等等的特点！2.02 PLC的分1、按结构分：整体型和组合型2、按I/O点数及内存容量分： 超小型：小于64点，256Byet1KB 小 型：65128点，13.6KB 中 型：129512点，3.613KB 大 型：513896点，大于13KB 超大型：大于896点，大于13KB第3章CA6140车床利用PLC数控化改造3.01 CA6140车床的PLC改造的控制要求控制要求：按下启动按钮X000，中间继电器得电，驱动主轴电动机接触器Y000得电，主轴电机起动。当Y000得电后，主轴电动机Y006指示灯亮。当Y000得电后，按下冷却泵开关X007，冷却泵电动机接触器Y001得电，冷却泵电动机启动。当Y001得电后，冷却泵电动机Y007指示灯亮。3.02 PLC机型选择及I/O分配表 根据CA6140的控制要求，共有5个输入和4个输出。考虑到控制元件主要是继电器，系统的工作电流大，动作频率不是很高，同时适当保留一定的余量。可选三菱公司FX2n-16MR型号的PLC具体的I/O分配如下： 图3-1 I/O设备及I/O点分配表3.03 PLC改造的外部接线图 图3-2 PLC I/O外接线图3.04 PLC程序、指令表及控制说明根据对原XA6140车床电气控制的要求及工作原理的了解在不改变控制器件和保留原来的工艺加工的基础上对CA6140车床进行PLC改造程序如下：1.CA6140车床PLC改造梯形图：2.CA6140车床PLC改造指令表：3.控制说明（程序段解析）：PLC启动后，按下启动按钮X000，中间继电器M0得电且自锁，Y000得电。主轴电机启动。按下停止按钮X001，中间继电器失电，Y000失电，主轴电机停止。当Y000得电后，Y006得电，主轴电机指示灯亮。按下冷却泵开关X007，Y001得电，冷却泵电机启动。当Y001得电后，Y007得电，冷却泵电动机指示灯亮。结束语PLC改造后的CA6140车床工作原理与加工操作方法基本和原机床相同，但性能更加可靠，