CA6140型车床PLC的设计、安装和调试

知识导读

翻译法（转换设计法）

PLC 控制梯形图与继电-接触器控制电路图有很多相似之处，根据继电-接触器电路图来设计梯形图是一条捷径。对于一些成熟的继电-接触器控制电路可以按照一定的规则转换成PLC 控制的梯形图，这样既保证了原有控制功能的实现，又能方便地得到PLC 梯形图，程序设计也十分方便。

因为转换设计法不需要改动控制面板，而保持了系统的原有外部特性。对于PLC 改造继电-接触器控制老旧设备是一种十分有效和快速的方法。

在分析和设计梯形图时将输入位寄存器的触点想象成对应的外部输入器件的触点或电路，将输出位寄存器的触点对应成外部负载的线圈。

将继电-接触器电路图转换为功能相同的PLC 的外部接线图和梯形图的一般步骤如下：

（1） 熟悉现有的继电器控制电路。

（2） 对照PLC 的I/O 端子接线图，将继电器电路图上的被控器件（如接触器线圈、指示灯、电磁阀等）换成接线图上对应的输出点的编号，将电路图上的输入装置（如传感器、按钮开关、行程开关等）触点都换成对应的输入点的编号。

（3） 将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用PLC 的辅助继电器、定时器来代替。

（4） 画出全部梯形图，并予以简化和修改。

任务实施

一、准备阶段

实训车间CA6140 型车床一台，FX2N 系列PLC（或FX3U 系列PLC），测绘工具，电工工具，安全用具。

二、操作过程

PLC 控制改造

1.确定输入、输出点，列出PLC 控制CA6140 型车床的I/O 地址分配表

根据控制要求分析可知，需要设计4 个输入和3 个输出，全部为开关量。PLC 控制CA6140型车床的输入/输出分配表，如表2.4.1 所示。

表2.4.1　PLC 控制CA6140 型车床的输入/输出分配表

2.画出PLC 外部接线图

系统需要4 个输入和3 个输出的I/O 端子，CA6140 型车床I/O 外部接线图如图2.4.3 所示。

图2.4.3　CA6140 型车床I/O 外部接线图

3.PLC 控制梯形图

用翻译法编制的PLC 控制梯形图如图2.4.4 所示。

图2.4.4　CA6140 型车床的PLC 改造控制程序

4.根据电路原理图进行PLC 接线

（1） 连接PLC 的输入、输出端外接元件。

（2） 连接PLC 的电源。(www.xing528.com)

（3） 注意连接PLC 接地线。

5.调试和运行

（1） 将梯形图程序输入计算机，在线监视进行模拟仿真调试，检查程序运行的状况，排除故障并进一步优化程序。

（2） 将PLC 与计算机连接好，设置好端口数据，下载程序。

（3） 脱机运行，查看程序的运行情况，观察CA6140 型车床的工作过程，与改造前的继电-接触器控制进行比较。

项目评价

对项目实施的完成情况进行检查，并填写项目评价表，见表2.4.2。

表2.4.2　CA6140 型车床PLC 控制设计、安装与调试项目评价表

续表

拓展知识

一、项目要求

Z3040B 摇臂钻床利用旋转的钻头对工件进行加工。实物图和控制电路图如图2.4.5 所示，主轴电动机M2 承担主钻削及进给任务，只需正转工作；摇臂升降电动机M4 控制摇臂升降及其夹紧放松，需要正反转；液压泵电动机M3 提供液压油，用于摇臂、立柱的夹紧放松，需要正反转；冷却泵电动机M1 用于提供切削液，只需正转。

二、项目分析与实施

（一）过程分析

1. 主电路分析

主轴电动机M2 和冷却泵电动机M1 都只需单方向旋转，所以用接触器KM1 和KM6 分别控制。液压泵电动机M3 和摇臂升降电动机M4 都需要正反转，所以各用两只接触器控制。KM2 和KM3 控制立柱的夹紧和松开；KM4 和KM5 控制摇臂的升降。

2. 控制电路分析

（1）电源接触器和冷却泵电动机控制：按下按钮SB3，电源接触器KM 吸合并自锁，把机床的三相电源接通。按SB4，KM 断电释放，机床电源即被断开。KM 吸合后，转动SA6，使其接通，KM6 则通电吸合，冷却泵电动机即旋转。

图2.4.5　Z3040 摇臂钻床实物图和控制图

（a）实物图；（b）控制图

（2）主轴电动机和摇臂升降电动机控制：采用十字开关操作，十字开头的手柄有五个位置。当手柄处在中间位置时，所有的触头都不通，手柄向右，触头SA1A 闭合，接通主轴电动机接触器KM1；手柄向上，触头SA1B 闭合，接通摇臂上升接触器KM4；手柄向下，触头SA1C 闭合，接通摇臂下降接触器KM5。手柄向左的位置，未加利用。操作时，一次只能占有一个位置，KM1、KM4、KM5 三个接触器就不会同时通电，但是单靠十字开关还不能完全防止KM1、KM4 和KM5 三个接触器的主触头同时闭合的事故。KM1、KM4、KM5三个接触器之间都有动断触头进行联锁，使线路的动作更为安全可靠。

（3）摇臂升降和夹紧工作的自动循环：将十字开关扳到上升位置（即向上），触头SA1B闭合，接触器KM4 吸合，摇臂升降电动机启动正转。这时候，摇臂还不会移动，电动机通过传动机构，先使一个辅助螺母在丝杆上旋转上升，辅助螺母带动夹紧装置使之松开。当夹紧装置松开的时候，带动行程开关SQ2，其触头SQ2（6-14）闭合，为接通接触器KM5 做好准备。摇臂松开后，辅助螺母继续上升，带动一个主螺母沿着丝杆上升，主螺母则推动摇臂上升。摇臂升到预定高度时，将十字开关扳到中间位置，触头SA1B 断开，接触器KM4断电释放，电动机停转，摇臂停止上升。由于行程开关SQ2（6-14）仍旧闭合着，所以在KM4 释放后，接触器KM5 即通电吸合，摇臂升降电动机即反转，这时电动机只是通过辅助螺母使夹紧装置将摇臂夹紧，摇臂并不下降。当摇臂完全夹紧时，行程开关SQ2（6-14）即断开，接触器KM5 就断电释放，电动机M4 停转。摇臂下降的过程与上述情况相同。

（4）立柱和主轴箱的夹紧控制：液压泵电动机用按钮SB1 和SB2 及接触器KM2 和KM3控制，其控制为点动控制。按下按钮SB1 或SB2，KM2 或KM3 就通电吸合，使电动机正转或反转，将立柱夹紧或放松。松开按钮，KM2 或KM3 就断电释放，电动机即停止。

（二）梯形图

Z3040 摇臂钻床梯形图如图2.4.6 所示。

图2.4.6　Z3040 摇臂钻床梯形图