李兵

摘 要：對CA6140車床進行PLC改造的目的是為了提高舊設(shè)備的自動化程度，降低企業(yè)升級換代的成本。本文介紹了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計思路和具體步驟，旨在為企業(yè)普通車床電氣控制系統(tǒng)的改造升級提供參考。

關(guān)鍵詞：CA6140；PLC 系統(tǒng)設(shè)計；I/O

PLC控制系統(tǒng)（Programmable Logic Controller），即可編程邏輯控制器，是專為工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用某類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。企業(yè)要想提高生產(chǎn)效益，對現(xiàn)有的普通機床進行PLC改造是一個投資少，見效快的捷徑。

一、CA6140車床電氣控制系統(tǒng)硬件分析

主運動傳動鏈，兩個末端分別是主電動機和主軸，其功用是把電動機的運動及動力傳給主軸，使主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)主運動，并滿足臥式車床主軸變速和換向的要求。進給運動傳動鏈，兩個末端分別是主軸和刀架，其功用是使刀架實現(xiàn)縱向或橫向移動及變速與換向。

二、CA6140車床電氣控制系統(tǒng)原理

1.CA6140車床電氣控制電路分析

（1）主電路分析。①主軸電動機，帶動主軸旋轉(zhuǎn)和刀架的進給運動；由接觸器控制，熔斷器實現(xiàn)短路保護，熱繼電器實現(xiàn)過載保護；②冷卻泵電動機，輸送冷卻液；由中間繼電器控制，熱繼電器實現(xiàn)過載保護；③刀架快速移動電動機。由中間繼電器控制。

（2）控制電路分析。①主軸電動機正反轉(zhuǎn)控制：采用多片摩擦離合器實現(xiàn)；②冷卻泵電動機 控制：主軸電動機與冷卻泵電動機兩臺電動機之間實現(xiàn)順序控制，只有當(dāng)主軸電動機起動運轉(zhuǎn)后，冷卻泵電動機才能釋放冷卻液；③刀架快速移動電動機控制：點動控制，主電路中未設(shè)過載保護，刀架移動方向（前、后、左、右）的改變，是由進給操作手柄配合機械裝置來實現(xiàn)的。

三、CA6140車床PLC系統(tǒng)設(shè)計

1.PLC系統(tǒng)IO統(tǒng)計

根據(jù)車床主電路和控制電路的分析，將PLC需要的輸入信號和輸出信號與對應(yīng)的硬件相連，達到控制和檢測的目的，車床電氣控制系統(tǒng)需要8 個外部輸入信號，6個輸出信號。PLC 所具有的輸入點和輸出點一般要比所需冗余30 %，以便于系統(tǒng)的完善和今后的擴展預(yù)留。

2.PLC系統(tǒng)外部接線圖

從原理來說，采用PLC系統(tǒng)的控制思路和原來的電氣控制系統(tǒng)是一致的，只是在控制手段上采取了更先進的設(shè)備，提高了可靠性和生產(chǎn)柔性，因為PLC控制系統(tǒng)的編程要比傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)改變接線方便。輸入信號使用PLC提供的內(nèi)部直流電源24V（DC）；負載使用的外部電源為交流220V（AC）。PLC系統(tǒng)的外部接線如圖1所示（以S7-200為例）：

3.PLC系統(tǒng)程序設(shè)計

PLC的用戶程序是設(shè)計人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制設(shè)計的。根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標(biāo)準(zhǔn)（IEC1131-30），PLC的編程語言包括以下五種：梯形圖語言（LD）、指令表語言（IL）、功能模塊圖語言（FBD）、順序功能流程圖語言（SFC）及結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）。在工程實踐中，一般采用梯形圖語言（LD）進行設(shè)計，然后在編程軟件中進行調(diào)試。部分程序如圖2所示。

四、結(jié)束語

對CA6140車床進行的PLC改造目的是為了提高舊設(shè)備的自動化程度，降低企業(yè)升級換代的成本。本文提出的采用PLC系統(tǒng)取代電氣控制系統(tǒng)的思路和步驟，能夠提高普通CA6140車床的加工效率和穩(wěn)定性，達到設(shè)計要求。

參考文獻

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（作者單位：山東科技職業(yè)學(xué)院）