车床的电气改造设计带CAD图纸与PLC变频器等部件的接线图

1、摘要: 20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，数控技术被认为是20世纪制造业最神奇、最具有成果的进展。自从1952年美国第l台数控车床问世至今已经历了50多个年头，特别是近lO年来，数控技术有了巨大进步，数控车床向着高速化、高精度化发展，复合加工、新结构车床大量出现。中国是一个传统的机械制造大国，但其装备水平落后，特别是一些老的机械制造厂大多还是比较旧的车床，这些旧的数控车床不能满足现代客户的加工要求，如：加工精度，小批量生产等。解决这个问题有两种途径：一是购买新的数控车床；二是在旧的车床基础上进行数控化改造。本设计是针对普通车床C6140进行数控化改造，其现实意义在于寻找一种

2、可行的、有推广价值的设备改造方法，对传统机械制造行业的技术装备进行技术提升，以解决目前设备老化所带来的问题。同时介绍可编程控制器(PLC)的原理、组成以及编程，具体在C6140车床改造中的应用，对PLC在数控系统控制下所完成的控制功能作简单阐述,车床并给出了PLC的控制电路接线图和梯形图。关键词 : 车床；可编程控制器PLC；AbstractAbstract:The 20th century, human society's greatest scientific and technological achievements are the invention and applicat

3、ion of computer, numerical control technology is considered the 20th century the most magical manufacturing，the most fruitful progressSince 1 952 the United States No1 since the advent of CNC lathe has undergone more than 50 years，especially in the past 10 years，numerical control technology has been

4、 tremendous progress toward the high-speed CNC lathes，high precisiondevelopment, composite processing，the new structure machine tools have emergedChina is a traditional mechanical manufacturing power, but the level of its equipment behind，especially some old factories are mostly mechanical or older

5、lathes，CNC lathe these old should not meet the modem customer process远g requirements，such as machining accuracy ,small mass production, etcTo solve this problem there is two ways：First, purchase a new CNC system；Second，at the old foundation on CNC lathe transformation朗读显示对应的拉丁字符的拼音 字典前 言数控技术是用数

6、字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。数控技术在机械制造业中得到广泛的应用，是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能适应各种机械产品迅速更新换代的需要，使企业快速响应市场需求的能力大大加强，其经济效益显著。数控技术是20世纪70年代发展起来的一种车床自动控制技术。30多年来，随着电子器件、计算机、传感与检测、机械制造

7、技术的不断进步，以电子信息技术为基础，集传统的机械制造技术，计算机技术，成组技术与现代控制技术，传感测控技术，信息处理技术，网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体的数控技术得到迅猛发展和广泛应用。使得普通车床逐渐被高效率、高精度的数控设备所代替，从而形成了巨大的生产力，导致了制造业发生了根本性变化，数控技术已成为现代制造技术的基础，其水平高低和数控车床拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志【1】。工业装备的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的发展水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)使用

8、的技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么样劳动资料生产。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径【2】。随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高。产品的更新换代也不断加快。因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换，生产能力的需要促进了数控机床的产生。数控车床又称数字控制（Numerical Control,简称NC）机床。它

9、是20世纪50年代初发展起来的一种自动控制机床，而数控车床是其中的一类实用性很强的机床形式。数控车床是基于数字控制的。数控机床，就是采用了数控技术的机床。是一个装有程序控制系统的机床，该统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。此种程序控制系统，即数控系统。数控系统是一种控制系统，它自动阅读输入载体上事先给定的数字值，并将其译码，从而使机床动作和加工零件。绪 论目前，我国拥有300多万台机床，是生产和使用机床最多的国家之一, 但现有机床大多数服役年龄较长.大都是多年来生产积累的通用机床，设备陈旧落后.柔性和自动化程度低。要想在短时期内大量地更新现有设备，无论从资金还是国内机床

10、制造厂的生产能力都很难做到。对于机床进行数控化改造投资少，见效快，是机械制造厂挖掘技改的一条成功之路。 对车床进行数控化改造，使其可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。加工零件的精度高，尺寸分散度小，拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能。降低了工人的劳动强度，节省了劳动力，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求做出快速反应等等。由于数控机床具有自动化程度高加工精度高,质量稳定,便于生产管理现代化等特点.数控机床的应用越来越普及,也是制造业现代化的必然趋势.如果全部淘汰旧机床而采用

11、新的数控机床不仅所需资金太大,而且会造成原有设备的闲置和浪费. 我国的再制造技术研究起步较晚.迫切需要大力发展,即能充分利用原有的旧设备资源,减少浪费又能够以较小的代价获得性能先进的设备,满足现代化生产的要求.普通车床是应用非常广泛的金属切削工具，第1章 控制方案的选择 1.1 为何采用PLC控制可编程序控制器PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电

12、器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 固体继电器的缺点:1、导通后的管压降大，可控硅或双向可控硅的正向降压，可达12V，大功率晶体管的饱和压降也在12V之间，一般功率场效应管的导通电阻也较机械触点的接触电阻大。2、半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，因此不能实现理想的电隔离。3、由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，大功率固体继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，其输出功率与环境和外壳温度有关。4、电子元、器

13、件的温度特性和电子路线的抗干扰能力较差，耐辐射能力也较差，如不采取有效措施，则工作可靠性低。5、通常固体继电器设计成单刀单掷形式，这样比较容易实现，多组和多组转换结构需要用几个相互连接和适当连锁的固体继电器，这些固体继电器基本上是积木式堆叠在一起，形成一个占地较大空间的复杂装置。大功率固体继电器，由于需用散热片，就进一步增加了所有空间和成本。6、通常用于功率控制的固体继电器是针对负载或设计成交流输出或设计成直流输出，而不是设计成既能用于交流负载，又可用直支流负载。1.4 PLC与继电器控制不同之处1.4.1 控制方式继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联极延时继电器

14、的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。 PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。 1.4.2 控制速度继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。 1.4.3 延时控制继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。1.5 PLC(可编程控制器)与MC(

15、微机)控制的区别微型计算机是在以往计算机与大规模集成电路的基础上发展起来的，其最大特点是运算速度快，功能强，应用范围广，在科学计算，科学管理和工业控制中都得到广泛应用。所以说，MC是通用计算机。而PLC是一种为适应工业控制环境而设计的专用计算机。但人工业控制的角度来看，PLC又是一种通用机，只要选配对应的模块便可适用于各种工业控制系统，而用户只需改变用户程序即可满足工业控制系统的具体控制要求。而MC就必须根据实际需要考虑抗干扰问题及硬件软件的设计，以适应设备控制的专门需要。所以说MC是通用的专用机。基于以上理解，便可以得出MC与PLC具有以下几点区别： 1、PLC抗干扰性能为MC高 2、PLC

16、编程比MC编程简单 3、PLC设计调试周期短 4、PLC的I/0响应速度慢，有较大的滞后现象（MS），而MC的响应速度快（US）。 5、PLC易于操作，人员培训时间短；而MC则较难人员培训时间长； 6、PLC易于维修，MC则较困难 随着PLC技术的发展，其功能越来越强；同时MC也逐渐提高和改进两者之间将相互渗透，使PLC与MC的差距越来越小，但在今后很长一段时间内，两者将继续共存。在一个控制系统中，PLC将集中于功能控制上，而MC将集中于信息处理上。第2章 PLC系统设计的基本步骤2.1 系统设计的主要内容1、拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据

17、； 2、选择电气传动形式和电动机等执行机构； 3、选定PLC 的型号； 4、编制PLC 的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图；5、根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用形图）进行程序设计； 6、了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系； 7、设计操作台、电气柜及非标准电器元件； 8、编写设计说明书和使用说明书。 根据具体任务，上述内容可适当调整。2.2 系统设计的基本步骤可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤：2.2.1 被控对象的工艺条件和控制要求1、被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。2 、控制要求主要指

18、控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和连锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。 2.2.2 确定I/O 设备根据被控对象对PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。 2.2.3 选择合适的PLC 类型根据已确定的用户I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC 类型，包括机型、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。2.2.4 分配I/O 点 分配PLC 的输入输出点

19、，编制出输入/输出分配表或者绘出输入/输出端子的接线图。接着就可以进行PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。2.2.5 设计应用系统梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 2.2.6 将程序输入PLC 当使用简易编程器将程序输入PLC时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到PLC 中去。 2.2.7 进行软件测试程序输入PLC 后

20、，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。 2.2.8应用系统整体调试在PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。 2.2.9 编制技术文件系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC 梯形图。 2.2.10 分配输入/输出点一般输入点和输入信号、输出点和输出控制是一一对应的。

21、分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。在个别情况下，也有两个信号用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线（如两个触点先串联或并联），然后再接到输入点。 2.2.11 确定I/O 通道范围不同型号的PLC ，其输入/输出通道的范围是不一样的，应根据所选PLC 型号，查阅相应的编程手册，决不可“张冠李戴”。必须参阅有关操作手册。 2.2.12 辅助继电器内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器/计数器时作数据存储或数据处理用。从功能卜讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。未分配模块的输入/输出

22、继电器区以及未使用1 : 1 链接时的链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。根据程序设计的需要，应合理安排PLC 的内部辅助继电器，在设计说明书中应详细列出各内部辅助继电器在程序中的用途，避免重复使用。参阅有关操作手册。 2.2.13 分配定时器/计数器PLC 的定时器/计数器数量分别见有关操作手册。PLC 软件系统设计方法及步骤，PLC 软件系统设计的方法。在了解了 PLC 程序结构之后，就要具体地编制程序了。编制PLC 控制程序的方法很多，这里主要介绍几种典型的编程方法。图解法编程，图解法是靠画图进行PLC 程序设计。为此，不少PLC 生产厂家在自己的PLC 中增加了步进顺控指令。在画

23、完各个步进的状态流程图之后，可以利用步进顺控指令方便地编写控制程序。2.3 计算机辅助设计编程 计算机辅助设计是通过PLC 编程软件在计算机上进行程序设计、离线或在线编程、离线仿真和在线调试等等。使用编程软件可以十分方便地在计算机上离线或在线编程、在线调试，使用编程软件可以十分方便地在计算机上进行程序的存取、加密以及形成EXE 运行文件。2.4 PLC 软件系统设计的步骤在了解了程序结构和编程方法的基础上，就要实际地编写PLC 程序了。编写PLC 程序和编写其他计算机程序一样，都需要经历如下过程。对系统任务分块,分块的目的就是把一个复杂的工程，分解成多个比较简单的小任务。这样就把一个复杂的大问

24、题化为多个简单的小问题。这样可便于编制程序。2.5 编制控制系统的逻辑关系图从逻辑关系图上，可以反应出某一逻辑关系的结果是什么，这一结果又引导出哪些动作。这个逻辑关系可以是以各个控制活动顺序为基准，也可能是以整个活动的时间节拍为基准。逻辑关系图反映了控制过程中控制作用与被控对象的活动，也反应了输入与输出的关系。2.6 绘制各种电路图绘制各种电路的口的，是把系统的输入输出所设计的地址和名称联系起来。这是很关键的一步。在绘制PLC 的输入电路时，不仅要考虑到信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到输入端的电压和电流是否合适，也要考虑到在特殊条件下运行的可靠性与稳定条件等问题。特别要考虑到能否把高压引

25、导到PLC的输入端，把高压引入PLC 输入端，会对PLC 造成比较大的伤害。在绘制PLC 的输出电路时，不仅要考虑到输出信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到PLC 输出模块的带负载能力和耐电压能力。此外，还要考虑到电源的输出功率和极性问题。在整个电路的绘制中，还要考虑设计的原则努力提高其稳定性和可靠性。虽然用PLC 进行控制方便、灵活。但是在电路的设计上仍然需要谨慎、全面。因此，在绘制电路图时要考虑周全，何处该装按钮，何处该装开关，都要一丝不苟。2.7 编制PLC 程序并进行模拟调试在绘制完电路图之后，就可以着手编制PLC 程序了。当然可以用上述方法编程。在编程时，除了要注意程序要正确、可靠

26、之外，还要考虑程序要简捷、省时、便于阅读、便于修改。编好一个程序块要进行模拟实验，这样便于查找问题，便于及时修改。2.8 制作控制台与控制柜在绘制完电器、编完程序之后，就可以制作控制台和控制柜了。在时间紧张的时候，这项工作也可以和编制程序并列进行。在制作控制台和控制柜的时候要注意选择开关、按钮、继电器等器件的质量，规格必须满足要求。设备的安装必须注意安全、可靠。比如说屏蔽问题、接地问题、高压隔离等问题必须妥善处理。 现场调试是整个控制系统完成的重要环节。任何程序的设计场调试就能使用的。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序不能满足系统要求之处；只有通过现场调试才能发现控制电路和控制程序发生

27、矛盾之处；只有进行现场调试才能最后实地测试和最后调整控制电路和控制程序，以适应控制系统的要求第3章 C6140机床电路电气分析C6140主电路图如下：图3-1C6140机床主电路图3.1 主电路分析组合开关QS为电源开关。FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器，KR1为其过载保护用热继电器。KM1、KM2运作时为变频运行，KM3动作时工频电源直接接到电动机。工频电源如果接到变频器的输出端，将会损坏变频器，所以KM2、KM3绝对不能同时动作，相互之间必须设置可靠的互锁，为此在控制电路中用它们的常闭触点组成硬件互锁电路。在工频运行时，变频器不能对电动机进行过载保护，因此设置了热继电器FR1，用它提

28、供工频运行时的过载保护。FU2为X轴电动机M2的短路保护用熔断器，KR2为其过载保护用热继电器。 KM4、KM5为M2变频运行接触器，KM6为M2工频运行接触器。FU3为Y轴电动机M3的短路保护用熔断器，KR3为其过载保护用热继电器。 KM7、KM8为M3变频运行接触器，KM9为M3工频运行接触器。KM10为接通冷却泵电动M4的接触器，KR4为M4过载保护用热继电器。KM11、KM12为自动换刀电机M5的正反转接触器，KR5为其过载保护用热继电器。3.2 数控系统与变频器的组合控制3.2.1 确定IO口分配表3-1 IO口分配输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号主轴变频器通电S

29、B1X0.0主轴变频器通电接触器KM1、KM2Y0.0主轴变频器断电SB2X0.1主轴变频器通电指示灯HL1Y0.1M1正转SA1X0.2M1正转指示灯HL2Y0.2M1反转SA1X0.3M1正转输出Y1.1主轴高频变速SB3X0.4M1反转指示灯HL3Y0.3主轴中频变速SB4X0.5M1反转输出Y1.2主轴低频变速SB5X0.6主轴变频器故障指示灯HL4Y0.4主轴变频器故障X1.0主轴变频高速Y1.3主轴M1点动X0.7主轴高速指示灯HL5Y0.5主轴变频中速Y1.4主轴中速指示灯HL6Y0.6主轴变频低速Y1.5主轴低速指示灯HL7Y0.7主轴点动接触器KM3Y1.0X轴变频器通电SB

30、7X1.1X轴变频器通电接触器KM4、KM5Y1.6X轴变频器断电SB8X1.2X轴变频器通电指示灯HL8Y1.7M2正转SA2X1.3M2正转指示灯HL9Y2.0M2反转SA2X1.4M2正转输出Y2.7X轴高频变速SB9X1.5M2反转指示灯HL10Y2.1X轴中频变速SB10X1.6M2反转输出Y3.0X轴低频变速SB11X1.7X轴变频器故障指示灯HL11Y2.2X轴M1点动SB12X2.0X轴变频高速Y3.1X轴变频器故障X2.1X轴高速指示灯HL12Y2.3X轴变频中速Y3.2X轴中速指示灯HL13Y2.4X轴变频低速Y3.3X轴低速指示灯HL14Y2.5X轴点动接触器KM6Y2.

31、6Y轴变频器通电SB13X2.2Y轴变频器通电接触器KM7、KM8Y3.4Y轴变频器断电SB14X2.3Y轴变频器通电指示灯HL15Y3.5M3正转SA3X2.4M3正转指示灯HL16Y3.6M3反转SA3X2.5M3正转输出Y4.5Y轴高频变速SB15X2.6M3反转指示灯HL17Y3.7Y轴中频变速SB16X2.7M3反转输出Y4.6Y轴低频变速SB17X3.0Y轴变频器故障指示灯HL18Y4.0Y轴M1点动SB18X3.1Y轴变频高速Y4.7Y轴变频器故障X3.2Y轴高速指示灯HL19Y4.1Y轴变频中速Y5.0Y轴中速指示灯HL20Y4.2Y轴变频低速Y5.1Y轴低速指示灯HL21Y4

32、.3Y轴点动接触器KM9Y4.4冷却泵M4启动SB19X3.3冷却泵电机M4接触器KM10Y5.2控制主断按钮SB20X3.4M5正转启动SB21X3.5自动换刀正转接触器KM11Y5.3M5正转断开SB22X3.6M5反转启动SB23X3.7自动换刀反转接触器KM12Y5.4M5反转断开SB24X4.03.2.2 确定PLC型号三菱PLC FX2N系列部分型号列表表3-2 PLC型号在选用PLC型号上，考虑输入点需要33个，输出点需要45个，又因为控制程序小，不需要远程控制也没有特殊要求，所以选用FX2NC-96MT，输入点：48,48点晶体管输。3.2.3 PLC与变频器的连线图变频器FW

33、D为正转启动端，变频器REV为反转启动端，变频器RH为高速启动端，变频器RM为中速启动端，变频器RL为低速启动端， 图3-2 PLC与变频器的连线图3.3 控制电路分析3.3.1 主轴电动机的点动控制当按下点动按钮SB6不松手时，接触器KM3线圈通电，KM3主触点闭合，主轴电机M1工频运行。由于没有自锁装置，当松开SB6后，KM3线圈随即断电，主轴电动机M1停转。线路中连接KM2常闭触点，防止KM2、KM3同时接通，损坏变频器。3.3.2 主轴电动机的正反转控制主轴电动机的正反转由变频器控制：当三位旋转按钮SA1转到X0.2位置时，PLC输出点Y1.0、Y0.2输出，变频器控制主轴电动机正转，

34、同时正转指示灯HL2闪烁；当旋转按钮SA1转到X0.3置时，PLC输出点Y1.1、Y0.3输出，变频器控制主轴电动机反转，同时反转指示灯HL3闪烁。3.3.3 X轴电动机的点动控制当按下点动按钮SB12不松手时，接触器KM6线圈通电，KM6主触点闭合，X轴电机M2工频运行。由于没有自锁装置，当松开SB12后，KM6线圈随即断电，X轴电动机M2停转。线路中连接KM5常闭触点，防止KM5、KM6同时接通，损坏变频器。3.3.4 X轴电动机的正反转控制主轴电动机的正反转由变频器控制：当三位旋转按钮SA2转到X1.3位置时，PLC输出点Y2.7、Y2.0输出，变频器控制主轴电动机正转，同时正转指示灯H

35、L9闪烁；当旋转按钮SA2转到X1.4置时，PLC输出点Y3.0、Y2.1输出，变频器控制主轴电动机反转，同时反转指示灯HL10闪烁。3.3.5 Y轴电动机的点动控制当按下点动按钮SB18不松手时，接触器KM9线圈通电，KM9主触点闭合，y轴电机M3工频运行。由于没有自锁装置，当松开SB18后，KM9线圈随即断电，Y轴电动机M3停转。线路中连接KM8常闭触点，防止KM8、KM9同时接通，损坏变频器。3.3.6 Y轴电动机的正反转控制主轴电动机的正反转由变频器控制：当三位旋转按钮SA3转到X2.4位置时，PLC输出点Y4.5、Y3.6输出，变频器控制主轴电动机正转，同时正转指示灯HL16闪烁；当

36、旋转按钮SA3转到X2.5置时，PLC输出点Y4.6、Y3.7输出，变频器控制主轴电动机反转，同时反转指示灯HL17闪烁。3.3.7 快速换刀电机控制SB21 、SB22为自动换刀电机M5的正转启动、停止按钮,按下SB21,KM11线圈得电,其常开触点闭合,完成自锁,在松开SB21后保持KM11线圈得电。线路中的KM12常闭触点是互锁装置，防止KM11、KM12线圈同时得电，使线路短路。SB23、SB24为自动换刀电机M5的反转启动、停止按钮，其启动过程与正转类似。3.3.8 冷却泵控制SB19为冷却泵电机M4启动按钮，按下SB19后，KM10线圈得电完成自锁。由于机床工作时冷却泵电机M4始终

37、工作，故其停止按钮为总停按钮SB20。3.4 辅助电路分析照明电路和控制电源：图中TC为控制变压器，二次侧有二路，一路为了27V，提供给控制电路；另一路为36V（安电压），提供给照明电路。置灯开关SA于1位时，SA就闭合，照明灯EL点亮；置SA于0位时，EL就熄灭。3.5 C6140车床电气控制线路的特点从上述分析中可知，这种车床的电气线路有以下几个特点：1、主轴的正反不是通过机械方式来实现，而是通过电气方式，即主电动机的正反转来实现的，从而简化了机械结构。2、用变频器直接控制正反转，避免了继电器的接线复杂化。3、控制回路由于电器元件很多，故通过控制变压器TC同三相电网进行电隔离，提高了操作和

38、维修时的安全性。第4章 C6140车床PLC控制程序4.1 主轴程序梯形图图4-1 主轴PLC控制系统程序梯形图4.2 主轴程序设计说明4.2.1 主轴电动机正转控制按下主轴变频器通电按钮SB1第1逻辑行中X0.0常开触点闭合，Y0.0接通并自锁 。Y0.0通电后，第10逻辑行Y0.1输出，主轴变频器通电指示灯HL1闪烁。此时将SA1按钮旋至X0.2位置，第13逻辑行常开触点X0.2得电闭合，Y0.2、Y1.1接通，且Y0.2接通并自锁，主轴电机M1正向启动运转，且主轴电机正转指示灯HL2闪烁。4.2.2 主轴电动机反转控制按下主轴变频器通电按钮SB1第1逻辑行中常开触点X0.0闭合，Y0.0

39、接通并自锁 。Y0.0通电后，第10逻辑行Y0.1输出，主轴变频器通电指示灯HL1闪烁。此时将SA1按钮旋至X0.3位置，第19逻辑行常开触点X0.3得电闭合，Y0.3、Y1.2接通，且Y0.3接通并自锁，主轴电机M1反向启动运转，且主轴电机反转指示灯HL3闪烁。4.2.3 主轴电动机点动控制按下主轴电动机点动按钮SB6，第48逻辑行X0.7常开触点闭合，Y1.0接通，主轴电动M1接工频电压启动运行。4.2.4 主轴电动机的变频控制当X0.2或X0.3闭合，主轴电动机正向运转或反向运转时：按下高频变速按钮SB3，第27逻辑行X0.4常开触点闭合，Y1.3、Y0.5得电，主轴开始高速变频运行，且

40、主轴电机高速指示灯HL 5闪烁；按下中频变速按钮SB4，第34逻辑行X0.5常开触点闭合，Y1.4、Y0.6得电，主轴电机开始中速变频运行，且主轴中速指示灯HL6 闪烁；按下低频变速按钮SB5，第41逻辑行X0.6常开触点闭合，Y1.5、Y0.7得电，主轴电机开始低速变频运行，且主轴低速指示灯HL7闪烁。4.3 X轴程序梯形图图4-2 X轴PLC控制系统程序梯形图4.4 X轴程序设计说明4.4.1 X轴电动机正转控制按下X轴变频器通电按钮SB7第52逻辑行中X1.1常开触点闭合，Y1.6接通并自锁 。Y1.6通电后，第61逻辑行Y0.1输出，X轴变频器通电指示灯HL8闪烁。此时将SA2按钮旋至

41、X1.3位置，第64逻辑行常开触点X1.3得电闭合，Y2.0、Y2.7接通，且Y2.0接通并自锁，X轴电机M2正向启动运转，且X轴电机正转指示灯HL9闪烁。4.4.2 X轴电动机反转控制按下X轴变频器通电按钮SB7第52逻辑行中X1.1常开触点闭合，Y1.6接通并自锁 。Y1.6通电后，第61逻辑行Y0.1输出，X轴变频器通电指示灯HL8闪烁。此时将SA2按钮旋至X1.4位置，第70逻辑行常开触点X1.4得电闭合，Y2.1、Y3.0接通，且Y2.1接通并自锁，X轴电机M2反向启动运转，且X轴电机反转指示灯HL10闪烁。4.4.3 X轴电动机点动控制按下X轴电动机点动按钮SB12，第99逻辑行X

42、0.7常开触点闭合，Y2.6接通，X轴电动M2接工频电压启动运行。4.4.4 X轴电动机的变频控制当X1.3或X1.4闭合，X轴电动机正向运转或反向运转时：按下高频变速按钮SB9，第78逻辑行X1.5常开触点闭合，Y2.3、Y3.1得电，X轴电机开始高速变频运行，且X轴高速指示灯HL 12闪烁；按下中频变速按钮SB10，第85逻辑行X1.6常开触点闭合，Y2.4、Y3.2得电，X轴电机开始中速变频运行，且X轴中速指示灯HL13 闪烁；按下低频变速按钮SB11，第92逻辑行X1.7常开触点闭合，Y2.5、Y3.3得电，X轴电机开始低速变频运行，且X轴低速指示灯HL14闪烁。4.5 Y轴程序梯形图

43、图4-3 Y轴PLC控制系统程序梯形图4.6 Y轴程序设计说明4.6.1 Y轴电动机正转控制按下Y轴变频器通电按钮SB13，第,103逻辑行中X2.2常开触点闭合，Y3.4接通并自锁 。Y3.4通电后，第112逻辑行Y3.5输出，Y轴变频器通电指示灯HL15闪烁。此时将SA3按钮旋至X2.4位置，第115逻辑行常开触点X2.4得电闭合，Y3.6、Y4.5接通，且Y3.6接通并自锁，Y轴电机M3正向启动运转，且Y轴电机正转指示灯HL16闪烁。4.6.2 Y轴电动机反转控制按下Y轴变频器通电按钮SB13，第,103逻辑行中X2.2常开触点闭合，Y3.4接通并自锁 。Y3.4通电后，第112逻辑行Y

44、3.5输出，Y轴变频器通电指示灯HL15闪烁。此时将SA3按钮旋至X2.5位置，第121逻辑行常开触点X2.5得电闭合，Y3.7、Y4.6接通，且Y3.7接通并自锁，Y轴电机M3反向启动运转，且Y轴电机反转指示灯HL16闪烁。4.6.3 Y轴电动机点动控制按下Y轴电动机点动按钮SB18，第150逻辑行X3.1常开触点闭合，Y4.4接通，Y轴电动M3接工频电压启动运行。4.6.4 Y轴电动机的变频控制当X2.4或X2.5闭合，Y轴电动机正向运转或反向运转时：按下高频变速按钮SB15，第129逻辑行X2.6常开触点闭合，Y4.1、Y4.7得电，Y轴电机开始高速变频运行，且Y轴高速指示灯HL19闪烁

45、；按下中频变速按钮SB16，第136逻辑行X2.7常开触点闭合，Y4.2、Y5.0得电，Y轴电机开始中速变频运行，且Y轴中速指示灯HL20 闪烁；按下低频变速按钮SB17，第143逻辑行X3.0常开触点闭合，Y4.3、Y5.1得电，Y轴电机开始低速变频运行，且Y轴低速指示灯HL21闪烁。4.7 冷却泵、自动换刀程序梯形图图4-4冷却泵、自动换刀PLC程序梯形图4.8 冷却泵、自动换刀程序设计说明4.8.1 冷却泵电动机控制按下冷却泵电动机的启动按钮SB19，第154逻辑行X3.3常开触点闭合，Y5.2接通，冷却泵电动机M4启动运转。4.8.2 自动换刀电动机控制按下自动换刀电机正转启动按钮SB21，第158逻辑行X3.5常开触点闭合，Y5.3接通并自锁，自动换刀电机M5开始正向启动，SB22为其停止按钮；按下自动换刀电机反转启动按钮SB23，第164逻辑行X3.7常开触点闭合，Y5.4接通并自锁，自动换刀电机M5开始反向启动，SB24为其停止按钮.4.9 程序指令表表4-1程序指令表可编程控制器控制系统调试主要步骤：图4-5 PLC系统调试图第5章 结论本文完成了C6140车床数控化改造，增加了数控功能，提高了加工精度。车床状况明显改善，增加了设备的功能，提高了设备运行的稳定性、可靠性，大大降低了设备的