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编号： 单位代码：14439
电气控制综合设计
题 目： CA6140车床的PLC改造设计
系 部： 机械电子工程学院
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： 1502120241
指导教师： 林立松
完成日期： 2024/06/30
山东农业工程学院制*
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CA6140车床的PLC改造设计
一、 认识CA6140车床
CA6140车床的先祖是C620老式机床，由于功能的缺陷，后经过机械制造行业的升级变成了如今新型的卧式机床；它被称为CA6140原因是其中的C表示车床，A代表改良的型号，6指车床为卧式结构，1为基本型，40则象征最大旋转直径，是机械设备企业加工材料所需的设备之一。
CA6140型车床也是众多机床中的一类，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的切削技术支持，被普遍的运用于金属加工行业中。该机床有两个起主要作用的运动部分:一种是卡盘或顶尖带动工件的回旋转动，即车床主轴运动；另一种是由滑盘驱动的带动刀架的直线运动，即车床进给运动。CA6140型普通车床是我国独立研发的最大车削半径为200mm的新式卧式车床，极大的促进了中国机械加工行业的进步。
CA6140车床的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、床脚和冷却装置等其它部分组成[3]。
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主轴箱纵、横溜板尾架方刀架挂轮架床身进给箱左车床溜板箱操纵手柄丝杠右车床光杠
二、 CA6140车床改造原因
针对传统的继电器控制系统故障频繁的特点，对CA6140车床的电气控制系统进行了技术改造，采用可编程逻辑控制器（PLC）代替原有的继电器 ，设计了PLC控制系统的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。
我校现有的CA6140车床采用传统的继电器控制系统，由于使用了大量的继电器与接触器，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，影响到学生正常的实习教学。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，使机床的故障率下降，可靠性和灵活性大大提高。
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三、 CA6140车床工作原理
CA6140型车床具有3台三相异步电动机，车床的各个动力由其电机拖动执行，图3-1所示的为该车床的电路原理图，我们对原理图由此进行剖析。
电源保护电源开关主轴电动机短路保护冷却泵电动机刀架快速移动电机控制电源变压及保护TCV13W11W13101FU524VFU42016VFU31110V0SB2设备界限主轴刀架快冷却泵信号照明断电灯保护电机控制速移动控制灯L1L2L3FU1U10V10W10QFU11V11FU2U13102SQ145SQ23SB16SB27SB3FR12FR239SA220240KM711KA1333891011SA1KM7U12V12W12FR17U14V14W14KA19FR29KA28103PE1V1UM13~1W2U2VM23~2W3U3VM33~XBKM78KA24443WQFKM27×29×2HLEL7.5kW1450r/min1290W3000r/min3250W1360r/min4567 图3-1 CA6140型普通车床电气原理图
1.CA6140车床主电路分析
CA6140车床的主电路由主电动机M1、冷却泵电动机M2、快速移动电动机M3、接触器KM和两台继电器组成，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，以控制整个电路的电源通断，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
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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，接触器的三个触点便用来掌管M1的开动和终止；同理，接触器KA1和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和M3的通电运行。QF为漏电保护器，但是为防止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的双重保护，同样，为避免电动机M2和M3在运行过程当中产生电路问题，加持FU2作为两台电动机的短路保护装置，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和M2属于长时间运行的装置，从安全和保护角度考虑，应设过载保护，则串联热继电器FR1和FR2用来保护电机M1和M2的过载，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和110V三种电压，其中6V为电源指示灯供电，24V则作为灯泡EL的电源，而控制线路的工作电源采用110V交流电压供电，从电路图上可知，接通电源的首要前提是行程开关SQ1常开触点变为紧闭，此刻假定触点已接通线路，封锁配电柜的壁龛门，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调节为合的状态，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的条件，当线路处在正常工作状况时，且开关SB和行程开关SQ2断开，QF中的线圈也为失电的状况，而线路中的行程开关SQ2与配电柜的壁龛门属于关联设备，当壁龛门为打开状态时，SQ2的触点为关闭状态，线圈QF也因此得电，当其得电后，断路器QF自
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CA6140车床的PLC改造设计
