机电一体化毕业设计（论文）基于PLC的车床电气控制系统

1、西安工程技师学院毕业设计（论文） 函授站 西工院 09级专 业 机电一体化 姓 名 站名姓名专业机电一体化年级 09级 6 班设计（或论文）题目： 普通车床的PLC控制完成日期： 2012 年 5 月 12日具体要求：根据切削加工工艺，对电气控制提出下列要求： （1）主电动机选用笼型异步电动机，采用降压起动，为调整车床位置，应能实现点动控制。 （2）主轴的正、反转由主电动机的正、反转控制实现。 （3）为实现快速停车，主电动机采用反接制动。 （4）主电动机M1，冷却泵电动机M2，快移电动机M3，这3台电动机的起动顺序依次为：M1-M2-M3，停机顺序为：M3-M2-M1。 （5）当暂停加工时，也可单独停下快移电动机和冷却泵电动机。 （6）3台电动机都应有必要的短路和过载保护，任一台电动机过载，所有电动机均不能工作。 （7）应有急停按钮，防止起动或运行时发生意外。 （8）车床的工作状态由相应的指示灯指示。指导老师：职称： 2012 年 5 月 12日目 录摘 要I前 言II第一章 绪论- 3 -1.1 机床的重要性与PLC改造的意义- 3 -1.2 CA6140车床的主要结构及参数- 4

2、-第二章 可编程控制器的控制- 6 -2.1可编程控制器（PLC）的简介- 6 -2.2 CA6140车床的PLC改造控制要求- 7 -2.3 PLC控制系统与电气系统的比较- 8 -2.4 PLC改造电气系统的优缺点- 9 -2.5 PLC的发展前景- 10 -2.6继电器线路的分析- 11 -第三章 PLC改造控制CA6140卧式车床的硬件选择- 14 -3.1 统计输入输出设备- 14 -3.2 PLC的选型与设计步骤- 15 -3.3 系统元器件的选择- 16 -3.4设计步骤- 18 -3.5 I/O分配表- 20 -3.6 PLC的外部接线图- 20 -3.7 流程图- 21 -第四章 PLC控制CA6140车床的软件设计- 23 -4.1 梯形图设计- 23 -4.2 语句表- 27 -第五章 PLC控制车床的系统调试- 29 -5.1 主电机M1的调试- 29 -5.2 液压泵M2与快移电机M3的的控制- 34 -5.3系统调试应注意事项- 35 -结论- 36 -参考文献- 37 -致谢- 38 -I摘 要随着工业发展的要求以及各种数控机床的诞生，由于普通机床的操作技

3、术要求高，难于控制加工，导致生产效益过低逐渐被放弃。但是，随着可编程序控制器（PLC）技术的发展，由于其功能强大、容易使用、可靠性高，广泛的工业现场适应性和方便的工艺扩展性能，PLC在自动化工业控制过程中得到了越来越广泛的应用，改造旧机床这个行业也随之兴起。PLC常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。本次设计正是在这种背景下，运用三菱FX/2N(C)型PLC对CA6140普通车床进行的现代化工程控制改造，详细介绍了基于PLC控制的电气控制系统改造过程，即根据CA6140 车床的控制要求和特点，确定PLC 的输入输出分配，设计出梯形图。实践表明，基于PLC 的控制系统具有可靠性高，使用方便等优点。一个民族的强盛，与他的国民经济息息相关，而国民经济的主要支柱就是重工业。工业的根本也是创新改良，不断地精益求精，这样才能保证一个民族的强盛源远流长。伴随着全球经济危机的爆发，世界各国的经济都处于一个缓慢的增长甚至倒退，但是德国依靠自己国家的强硬的重工业基础以及遥遥领先于世界的工业水平成为屹立在此次金融危机中的钢铁巨人。我们国家还欠发达，我们更应该注重重工业的发展，所以，我们改造机床对于我们国

4、民经济的提高拥有很重要的意义。关键词：可编程序控制器 普通车床CA6140改造 控制系统 梯形图前 言当今我国机械制造水平逐步与世界接轨，沈阳第一机床厂，重庆重型机床厂，上海机床厂等，都在依靠我国自己的先进技术进行发展。但是我们以前制造的普通机床设备陈旧，技术水平的落后，严重地影响了生产力和发展。我国现有大量可用的普通机床，采用先进的工艺设备，对这些机床进行改造已经成为我国制造技术发展的一个趋势。特别是随着计算机技术和电子技术的发展，以PLC控制、变频调速、触摸屏人机对话、组态监控为主体的新型控制系统广泛应用于各行各业。尤其在工业自动化领域，可编程控制器已成为大多数自动化系统控制的基础，同时也给工业控制带来了前所未有的变化。本次课题是运用三菱FX/2N（C）型PLC把CA6140车床改造程序控制车床，这种花费少、时间短、针对性强的改造，能克服原机床的缺点和存在的问题，提高生产效率，是符合我国国情提高机床数控化率的一个主要途径。由于本人能力和设计水平的有限，本论文之中肯定存在不足之处，敬请老师加以指导！ 屈鹏谦 2012.05.14西安工程技师学院第一章 绪论1.1 机床的重要性与PLC

5、改造的意义 一个国家的繁荣富强，必须实现重工业、国防工业和科学技术的现代化与智能化。这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供先进技术与设备。一个现代化的制造业必须有一个现代化的机床制造业作为后盾，机床工业对国民经济发展起着重大的作用。目前我国在世界上是机床消费的第一大国，并正由制造大国向制造强国发展。但是，我国现在机械制造水平与发达国家相比较差距很大，设备的陈旧，技术水平的落后，严重地影响了生产力和发展。最新的工信部资料表明，我国机床总量约为400余万台，其中数控机床总数只有12万台，即我国机床数控化率才3%左右，而一些发达国家早己达到20%以上。伴随着近些年德国日本等机械制造强国对抗金融危机的能力的体现，重工业的发展必要性与重要性得以完全体现，我们国家的机床就显得落后、陈旧，对国民经济也有很大的影响。我国现在有大量可用的普通机床，对这些机床进行程控化改造是用少的投资来提高生产效率、提高效益的有效途径。我国的机床大部分都是普通机床，更换数控机床的耗费较大，但是普通机床的的改造只花费大约数控机床30%左右的价格就可以达到数控机床的要求，所以改造旧机床就显得尤为重要了。 可编程控制

6、器（PLC）体积小、功能强、灵活性和适应性好以及模块化结构的一系列优点，特别是高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到广大技术开发人员和用户的青睐，他们在工业控制领域迅猛发展，得到越来越广泛的应用，成为现代工业控制的支柱之一。因此，可编程控制器控制机床具有广阔的发展前景和极具重要的研究意义，是现代工业发展的趋势，起着不可估量的作用。1.2 CA6140车床的主要结构及参数1-主轴箱 2-刀架 3-尾座 4-床身 5-丝杠 6-光杠 7-床腿8-溜板箱 9-床腿 10-进给箱 最左边挂轮机构 图1-2-1车床的主要参数 表1-2-2 型号与规格CA6140最大工件长度1000mm最大加工长度950mm最大工件回转直径床身上400mm拖板上230mm主轴正转范围(18级)11-1600r.p.m反转范围(9级)14-1450r.p.m内孔直径72mm内孔锥度莫氏锥度No.100进给量纵向范围(6种)0.038-6.28mm/rev横向范围(64种)0.014-2.27mm/rev加工螺纹公制螺纹(57种)1-192mm英制螺纹(57种)2-24tpi模数螺纹(57种)0.25-48mm径节

7、螺纹(57种)1-96DP床鞍刀架横向最大行程260mm小刀架最大行程130mm刀杆尺寸(宽*高)25*25mm纵向快移速度4.4m/min横向快移速度1.6m/min尾座套筒最大行程150mm内孔锥度莫氏锥度 No.5套筒直径80mm电动机主电机功率Y123M-4 7.5KW快速移动电机功率AOS 5634 0.25KW冷却泵电机功率AB-250.09KW外形尺寸长2620mm3120mm宽1050mm1050mm表1-2-2高1250mm1250mm第二章 可编程控制器的控制2.1可编程控制器（PLC）的简介随着工业发展的要求以及各种数控机床的诞生，由于普通机床的操作技术要求高，难于控制加工，导致生产效益过低逐渐被放弃。但是，随着可编程序控制器（PLC）技术的发展，由于其功能强大、容易使用、可靠性高，广泛的工业现场适应性和方便的工艺扩展性能，PLC在自动化工业控制过程中得到了越来越广泛的应用，改造旧机床这个行业也随之兴起。PLC常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。本次设计正是在这种背景下，运用三菱FX/2N(C)型PLC对CA6140普通车床进行的现代化工程控制改造，详细介绍

8、了基于PLC控制的电气控制系统改造过程，即根据CA6140 车床的控制要求和特点，确定PLC 的输入输出分配，设计出梯形图。实践表明，基于PLC 的控制系统具有可靠性高，使用方便等优点。 CA6140车床进行车削加工时，将工件的一端夹在三爪卡盘上，另一端用顶尖顶紧，完成工件的夹紧定位。启动机床，主电机通过主传动链把运动和动力传递给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动。转动手柄使刀架纵向，横向移动，使其对准工件车削，刀具通过进给传动链实现纵向或横向移动。在切削螺纹时，进给传动链是内联系传动链，主轴旋转一周，刀架的移动量等于螺纹导程。在切削圆柱面和端面时，进给传动链是外联系传动链，进给量f也是以工件每转刀架的移动量来计算，车削完成后，刀架实现纵向，横向的快速退刀。并按下停止按钮，使主轴停止转动，再反向拧松三爪卡盘，取出已加工工件，并清扫切屑。CA6140型普通车床适合于车削内、外圆柱面、圆锥面、端面及其它旋转面；能够车削多种公制、英制、模数及径节螺纹，并能作钻孔、拉油槽等加工。本机床的主要特点是：主轴孔径大(72mm)，变速范围广(11-1600转/分)；主轴支承采用双列向心短柱滚子轴承与60度接触角双向推力向心球轴承组合，动静刚度高，抗震型高。 主传动齿轮全部采用淬火磨削；床身采用超音频淬火，导轨面硬度在HRC45以上；精度保持性好。 床头箱采用外循环润滑，有利于散热、降噪、防泄漏。

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