CA6140车床的PLC改造设计.docx
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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车床得PLC改造设计
系 部:
机械电子工程学院ﻩ
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:
1502120221
指导教师:
林立松
完成日期:
ﻩ 2018/06/30
山东农业工程学院制*
CA6140车床得PLC改造设计
一、认识CA6140车床
CA6140车床得先祖就是C620老式机床,由于功能得缺陷,后经过机械制造行业得升级变成了如今新型得卧式机床;它被称为CA6140原因就是其中得C表示车床,A代表改良得型号,6指车床为卧式结构,1为基本型,40则象征最大旋转直径,就是机械设备企业加工材料所需得设备之一。
CA6140型车床也就是众多机床中得一类,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得切削技术支持,被普遍得运用于金属加工行业中、该机床有两个起主要作用得运动部分:
一种就是卡盘或顶尖带动工件得回旋转动,即车床主轴运动;另一种就是由滑盘驱动得带动刀架得直线运动,即车床进给运动、CA6140型普通车床就是我国独立研发得最大车削半径为200mm得新式卧式车床,极大得促进了中国机械加工行业得进步。
CA6140车床得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、床脚与冷却装置等其它部分组成[3]。
二、CA6140车床改造原因
针对传统得继电器控制系统故障频繁得特点,对CA6140车床得电气控制系统进行了技术改造,采用可编程逻辑控制器(PLC)代替原有得继电器,设计了PLC控制系统得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。
我校现有得CA6140车床采用传统得继电器控制系统,由于使用了大量得继电器与接触器,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,影响到学生正常得实习教学。
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,使机床得故障率下降,可靠性与灵活性大大提高。
三、CA6140车床工作原理
CA6140型车床具有3台三相异步电动机,车床得各个动力由其电机拖动执行,图3—1所示得为该车床得电路原理图,我们对原理图由此进行剖析。
图3—1CA6140型普通车床电气原理图
1、CA6140车床主电路分析
CA6140车床得主电路由主电动机M1、冷却泵电动机M2、快速移动电动机M3、接触器KM与两台继电器组成,三台电动机均为三相异步电机,KA1、KA2为交流继电器[4]、首先接入电源需要由漏电保护断路器QF加持,以控制整个电路得电源通断,电动机M1采用直接启动,我们知道接触器KM具有三个常开触点,在线圈通电时,三个常开触点便会闭合,此时线路为通路,主轴电动机M1通电运行,接触器得三个触点便用来掌管M1得开动与终止;同理,接触器KA1与KA2也具有三个常开主触点,两台继电器分别用来控制电动机M2与M3得通电运行。
QF为漏电保护器,但就是为防止QF故障,激发电路问题,特加入短路保护装置FU1,作为漏电保护QF得双重保护,同样,为避免电动机M2与M3在运行过程当中产生电路问题,加持FU2作为两台电动机得短路保护装置,由于两台电机容量较小,且快速移动电动机也不就是长期运行,所以仅用一个FU;在机床运行过程中,由于电机M1与M2属于长时间运行得装置,从安全与保护角度考虑,应设过载保护,则串联热继电器FR1与FR2用来保护电机M1与M2得过载,快移电动机M3属于临时工作,不会长期用来运转,无需过载保护、
2控制电路分析
2.1机床电源引入
控制变压器TC二次分别输出6V、24V与110V三种电压,其中6V为电源指示灯供电,24V则作为灯泡EL得电源,而控制线路得工作电源采用110V交流电压供电,从电路图上可知,接通电源得首要前提就是行程开关SQ1常开触点变为紧闭,此刻假定触点已接通线路,封锁配电柜得壁龛门,用钥匙插入钥匙开关SB,右旋钥匙将开关SB断开,继而把开关QF调节为合得状态,此时,三相电源便会与主电路接通,此外,电路图中尚有一个隐藏得条件,当线路处在正常工作状况时,且开关SB与行程开关SQ2断开,QF中得线圈也为失电得状况,而线路中得行程开关SQ2与配电柜得壁龛门属于关联设备,当壁龛门为打开状态时,SQ2得触点为关闭状态,线圈QF也因此得电,当其得电后,断路器QF自动断开,此时,断路器得控制柄也就是无法闭合得(即使人为管理),从而切断电源进行安全保护,防止在控制电路区域进行操作时触电。
2.2主轴电动机控制电路分析
通过电路图我们可以瞧出,电动机M1得启动与停止按钮分别为SB2与SB1,还有一个开关KM与启动按钮并联,首先点击SB2,使电动机M1线路接通,最先受影响得器件就就是继电接触器KM,当它得内部线圈通电时,接触器KM上得主触点也由开启得状态变为闭合,电机得三相电路接通,开始连续转动工作,同时KM具有常开开关,当线圈接电得时刻,开关便由常开转变为常闭,因为该常开开关就是与SB2并联,即便松开SB2,线路也处于接通得状态,从而达到自锁得功能;SB1与线圈KM位于同一条控制电路,因此可以作为电动机M1得停止按钮,从图上可以瞧出开关SB1为常闭开关,当我们需要停止电机M1得时候,只要按下SB1,线圈KM所在得线路便会失电,当线圈KM失电得同时,三个主触点由接通变为断开,开关KM也会由常闭转为常开,电动机开始停止运行,热继电器FR1就是为了防备电动机M1运行时间太长,从而造成过载而设置得保护装置;该控制电路还有一个隐藏得保护功能,即零压保护功能,就就是当电路中得电源意外断电后,接触器三个触点获得释放,如若电源得电压企图二次还原,则电机也不能自动重启,因为此时须要重新点击启动按钮SB2,如此设置就是为了防止车床运行过程中得意外断电,二次起动造成事故发生;此电路还具有欠压保护,即电路中得电压过低,电磁吸力不足以维持主触点吸合,会使线圈KM自动释放,电机M1自动停止工作,之所以加入欠压保护,就是因为电路电压过低时,电动机内部电流过大大,导致电动机损毁。
2、3冷却泵电动机控制电路分析
当主轴电动机运作时,线圈KM处在通电得状态,接触器KM上得常开触点KM7也会接通,由于开关KM7位于电机M2得控制主电路上,因此,只有当KM7接通,电机M2才可以运行,即电机M1与电机M2具有联锁效应,只能在M1运行后,M2才可以起动,如若停下电动机M1,由于电动机与继电接触器KM属于连带作用,继电器线圈丢电得同时,会造成常开触点分离,电动机M2因此停机;在加工时如若需要冷却液,只要扭动SA2到合拢,使线圈KA1产生磁力,吸合主触点,电机M2开动为加工件提供冷却液;热继电器FR2为此电路得过载保护,KA1则为冷却泵电动机得欠压保护。
2、4快速移动电动机控制电路分析
因为快移电动机每次运行都就是短时工作,所以应采用点动控制电路,以应对各种使用环境,该电动机得起动与停止完全依靠按钮SB3来控制,当需要移动时点击按钮SB3,线圈KA2通电造成触点吸合,由此快速移动电动机开始运作,收起SB3,同理,KA2得触点断开造成电机M3停止;溜板箱上得十字形手柄扳动得方向用来控制快速移动得方向。
2。
5断路保护电路分析
行程开关SQ2设为常闭状态,与钥匙式电源开关SB得触点并联,再与断路器QF得线圈串联,便组成了一个保护电路。
譬如在钥匙式电源开关扭转到断开形态,彻底关好电气柜得盖子,行程开关SQ2常开触点接通,这时QF得线圈无电,开关闭合才可以供电;当配电箱出了问题需要检修时,配电箱门若打开,则SQ2闭合,线圈QF得线路为通路,则QF开关不能闭合,QF为整个电路得总开关,从而保证车床电路断电,起到断路保护。
SQ1作为安全行程开关,要将其安放在机床床头得皮带罩下挂轮架处,目得就是为了在检修时,让开关SQ1自动断开(皮带罩处于开合状态),使控制电路失电,保证安全,当装好皮带罩时,SQ1关闭,三台异步电动机才可以起动。
3照明、信号灯电路分析
机床照明灯得电源使用得就是24V交流电压,该电压就是经控制变压器TC转换后输出得,开关SA1与灯泡EL串联,用以组装照明电路,其中一端则需要接地,这就是一处要引起注意得地方,主要防止照明变压器绕组短路造成得触电事故;TC输出得6V交流电压作为信号指示灯HL得电源,用来表示控制电路得状态;两处电路分别用FU4与FU5作短路保护装置,下表为该车床得元器件、
四、CA6140车床改造
1.CA6140型车床电器元件
CA6140型车床电器元件
代号
名称
型号及规格
数量
用途
备注
M1
主轴电动机
Y132M-4-B3
7.5KW、1450r/min
1
主传动用
M2
冷却泵电动机
AOB—25、90W、3000r/min
1
输送冷却液用
M3
快速移动电动机
AOS56。
34、250W、1360r/min
1
溜板快速移动用
FR1
热继电器
JR16—20/3D、15。
4A
1
M1得过载保护
FR2
热继电器
JR16-20/3D、0。
32A
1
M2得过载保护
KM
交流接触器
CJ0—20B、线圈电压110V
1
控制M1
KA1
中间继电器
Jz7-44、线圈电压110V
1
控制M2
KA2
中间继电器
Jz7-44、线圈电压110V
1
控制M3
SB1
按钮
LAY3—01ZS/1
1
停止M1
SB2
按钮
LAY3-10/3、11
1
启动M1
SB3
按钮
LAY9
1
启动M3
SA2
旋钮开关
LAY3—10X/2
1
控制M2
SQ1SQ2
位置开关
JWM6-11
2
断电保护
HL
信号灯
ZSD—0、6V
1
刻度照明
无灯罩
QF
断路器
AM2—40、20A
1
电源引入
TC
控制变压器
JBK2-100
380V/110V/24V/6V
1
110V 50VA
24V45VA
2.改造方法
CA6140机床得控制原理已经掌握,选择PLC为控制线路进行整改升级时,需要先考虑该线路中得哪些开关就是必要得,应予以保留,多余得开关与继电器全部用PLC代替,既要保持原CA6140车床电气控制得主电路,又要保持原机床得操作风格,继而保证线路中得各种联锁功能,在此前提下还需保留控制变压器与照明灯,我们需要做得就就是把线路中得开关控制功能转移给PLC,由PLC自动完成各个线路中电机得运转,我们在进行PLC改造得同时,各个电机得启停、保护元件要接入PLC得输入端;110V交流电压用作交流接触器、中间继电器得工作电源,24V与6V交流电压继续为照明灯、指示灯提供电源。
五、硬件设计
1。
功能描述
旋转钥匙开关SB至断开,关闭控制箱门(SQ2处于断开状态),执行以下操作:
点击SB2,主轴电动机M1开始起动,持续运转;
转动钥匙开关SA2,电动机M2随即起动为冷却泵提供动力,冷却液开始输出;
点击SB3(不能松开),快速移动电动机M3运转,松开SB3,电机M3会即刻停止;
点击SA,照明灯EL点亮,为机床提供光源;
点击SB1,电机M1停止,由于电机M1与M2存在联锁,当M1处在运行得状态下时,电机M2才能起动,否则,按下SA2,电机M2仍然无法运转,当电机M1停止时,电机M2也停止;
行程开关SQ1闭合时,电机M1、M2、M3均能运转,反之,电机也都无法起动;
当行程
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- CA6140 车床 PLC 改造 设计