21 可编程控制器技术(PLC) 企业案例：c620车床电气改造
计算机组态C620-1型车床的电气控制系统
一、硬件电路的设计1.普通车床的结构及转动原理普通车床的主要结构主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、光杆和丝杆等部分组成。
如图1。
车床的运动包括切削运动和辅助运动。
切削运动主要有主运动和进给运动。
主运动是由主轴带动工件旋转的运动，消耗功率大。
进给运动是车刀的轴向直线运动，功率小。
主运动配合进给运动完成工件表面的成形运动。
其运动功能式为：W/CpZfXf/T。
运动功能图如图2。
2、电气控制系统的PLC改造PLC是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制。
PLC易于实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线控制。
因其有可靠性高，抗干扰性强，编程简易，功能完善，体积小，功耗低的特点被广泛应用于各个领域。
对普通车床电气控制系统的改造必需满足以下的要求：（1）原有的动作顺序及功能不变。
（2）各种联锁关系不变（3）增加应有的工作状态指示由于PLC的逻辑与顺序功能通继电器的工作原理相类似，因此PLC可以很好地替代电气控制系统的功能,满足以上三方面的要求。
普通车床结构原理简单，造价低廉，操作方便，目前仍然被极为广泛的应用于生产过程中。
目前普通车床的控制主要采用传统的继电器。
继电器系统的接线较为复杂，故障诊断排除比较困难，而且还存在触点的电弧烧伤、机械式的触点控制反映速度慢、功能单一、灵活性差。
但由于数控机床造价高，不易被广泛地应用于普通生产操作中。
因此通过对普通车床的电气控制进行PLC改造，将有助于提高企业的生产效益。
二、软件设计1．创建工程MCGS嵌入版中用“工程”来表示组态生成的应用系统，创建一个新工程就是创建一个新的用户应用系统，打开工程就是打开一个已经存在的应用系统。
工程文件的命名规则和Windows系统相同，MGCS嵌入版自动给工程文件名加上后缀“MCE”。
每个工程都对应一个组态结果数据库文件。
C620普通车床进行数控改造
摘要针对现有常规C620普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。
本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了C620机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。
采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。
改造过程如下：（1）机械部分的改造，包括纵向进给方向的改造和横向进给方向的改造。
主要包括对滚珠丝杠螺母副及反应式步进电机的计算选择及纵向、横向机构装配图方案的制定。
（2）电气控制部分的设计，主要包括MCS-51系列单片机及扩展芯片的选用和电气控制图的设计。
关键词：数控，单片机，步进电机，滚珠丝杠，改造ABSTRACTTo remedy the defects of ordinary lather C620, a design of data processing system and its single chip microcomputer system program is put forward to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate。
This paper presents the process of designing numerical control reform，and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms。
We adopt control system which has 8031 as cpu to cope with the signal，and output the step pulse through the I/O interface。
机电传动系统课程报告——C620普通车床的结构原理及电气控制改进
机电及自动化学院《机电传动系统》课程报告姓名：学号：专业：机械制造届别：07 级课任老师：2010 年06 月C620普通车床的结构原理及电气控制改进摘要尽管数控车床在近几年发展十分迅速，但普通车床的应用仍极为广泛。
本文简单从普通车床的结构原理及C620-1型普通车床的电气控制系统，参考C650-2型车床电气控制系统对其改进，着重阐述C650-2型车床电气控制原理。
最后，根据PLC原理对机床的电气控制系统进行改进。
关键词：C620-1C650-2PLC（可编程控制器）1、引言普通车床结构原理简单，造价低廉，操作方便，目前仍然被极为广泛的应用于生产过程中。
目前普通车床的控制主要采用传统的继电器。
继电器系统的接线较为复杂，故障诊断排除比较困难，而且还存在触点的电弧烧伤、机械式的触点控制反映速度慢、功能单一、灵活性差。
但由于数控机床造价高，不易被广泛地应用于普通生产操作中。
因此通过对普通车床的电气控制进行PLC改造，将有助于提高企业的生产效益。
2、普通车床的结构及传动原理普通车床的主要结构主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、光杆和丝杆等部分组成。
如图1。
车床的运动包括切削运动和辅助运动。
切削运动主要有主运动和进给运动。
主运动是由主轴带动工件旋转的运动，消耗功率大。
进给运动是车刀的轴向直线运动，功率小。
主运动配合进给运动完成工件表面的成形运动。
其运动功能式为：W/CpZfXf/T。
运动功能图如图2。
图1 普通车床的结构示意图图2 普通车床的运动功能图车床主轴的旋转运动是由主轴电动机通过皮带拖动的。
主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转完成主切削运动。
车床的进给运动是装有车刀的刀架的纵向或横向直线运动，其运动方式有手动和电动两种。
是由电动机通过主轴输出，再通过溜板箱的齿轮与床身上的齿条，或通过下刀架的丝杆与溜板箱的螺母，使溜板箱获得运动并带动溜板运动。
一般情况下车削加工只需要单方向旋转，只有在加工螺纹时，为避免乱扣，才用主轴反转来进行退刀，然后再进刀进行加工，因此要求主轴有正反转。
C620一1卧式车床的数控化改造
C620一1卧式车床的数控化改造1.前期准备(1)由于数控机床的精度比较高，而我们对选定的车床检查后发现，机床导轨精度不符合要求，车床主轴加工出的零件有微小的波纹。
于是按照GB／T 4020---1983(臣1'式车床精度检验》标准进行修复。
(2)更换了主轴前后轴承。
(3)用步进电机作拖动元件。
因为数控系统发出的指令仅使床鞍运动而没有位置检测和信号反馈，故实际移动值和系统指令如果有差别就会造成加工误差。
因此，除了床鞍及其配件精度要求较高外，还应采取以下措施来满足传动精度和灵敏度要求。
第一，在传动装置的布局上采用减速齿轮箱来提高传动扭矩和传动精度(分辨率为O．0I mm)。
传动比计算公式为：i=a·P／360。
艿，式中，Ot为步进电机步矩角，(o)；P为丝杠螺距，ram；6为脉冲当量(即分辨率)，mill。
第二，在齿轮传动中，为提高正、反传动精度必须尽可能地消除配对齿轮之间的传动问隙，其方法有两种，柔性调整法和刚性调整法。
柔性调整法是指调整之后的齿轮侧隙可以自动补偿的方法，在齿轮的齿厚和齿距有差异的情况下，仍可以始终保持无侧隙啮合，但将影响其传动平稳性，而且这种调整法的结构比较复杂，传动刚度低。
刚性调整法是指调整之后齿轮的侧隙不能自动补偿的调整方法。
它要求严格控制齿轮的齿厚及齿矩误差，否则传动的灵活性将受到影响。
但用这种方法调整的齿轮传动有较好的传动刚度，而且结构比较简单。
在设备改造中应用的配对齿轮侧隙方法是刚性调整法。
第三，采用滚珠丝杠代替原滑动丝杠，提高传动灵敏性和降低功率、步进电机力矩损失。
(4)经过综合分析，决定使用南京江南机床数控工程公司的JN--15T型数控系统。
该系统具有功能强、可靠性高、操作方便的优点。
2 改造阶段2．1 纵向进给系统的改造(1)拆除原有三杠、溜板箱，保留迸给箱作为滚珠丝杠左支承点，将步进电机装在三杠支架右侧，把滚珠丝杠的右侧通过连接套与步进电机输出轴连接。
C620车床电气控制
实验九 C620车床电气控制通过对C620车床电气控制线路的实际安装接线，掌握由电气原理图变换成安装接线图的能力。
通过实验进一步理解车床电气控制的原理主轴电动机冷却泵电机图6-1为C620车床电气控制原理图。
C620普通车床由主电动机M1和冷却泵电动机M2及相关电气控制系统组成，两台电动机只要求单方向运转。
主电动机M1投入工作后，当需要用冷却油泵时，合手动开关Q2，冷却泵电动机M2投入工作，由于M2功率小，采用手动开关Q2进行直接起动，可省去接触器和按钮，比较经济，操作也方便。
当不需要冷却泵时，可单独关掉M2；如M2过载，使热继电器动作,则两电动机M1、M2同时断电，停止运行。
实验步骤三相鼠笼式异步电动机M1接成Δ接法，实验线路电源端接三相自耦调压器输出(U、V、W)，供电线电压为380V。
按图6-1接线。
如果只有一台电机，则可用灯组负载来模拟M2。
经指导教师检查后，方可进行通电操作。
1．开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出，使输出线电压为380V。
2．按下SB1，接触器KM1线圈得电，主电路中的常开主触头KM1接通，主电动机M1起动运转。
3．合上开关Q2接通灯组负载开关，灯亮，表示冷却泵电动机M2工作。
4．若车床需提供照明灯，可合上开关Q3，模拟照明灯HL3点亮(以SB3的指示灯)。
5．按下SB2，KM1线圈断电，主电路中的主触头KM1断开，主电动机M1断电停止运转，同时灯组负载的亮灯熄灭，表示冷却泵电动机M2也停止运转。
6．去掉U相电源，使M2缺相过载，或者增加灯组负载的亮灯数，模拟冷却泵电动机M2缺相或过载，使热继电器FR动作，使控制电路的常闭触点FR 断开，KM1线圈断电，使主触头断开、主电动机M1和冷却泵电动机M2同时停止运转。
思考题1. 为什么冷却泵电机接在主触头KM1的下面？2. 为什么照明灯要接在主触头KM1的上面？3、分析C620车床电气控制线路具有什么保护？4、画出C620车床电气控制线路的工作原理流程图。
C620型车床的电气控制线路板制作教案
C620型车床的电气控制线路板制作典型工作任务：C620型车床的电气控制线路板制作应知知识点：1、了解生产机械电器控制线路的读图方法；2、掌握C620型车床的电气控制线路的分析方法和分析步骤、工作原理以及机械、液压与电气控制配合的关系。
组成电器线路的一般规律、保护环节以及电器控制线路的操作方法。
职业能力要点：1、具有典型设备的安装与调试的能力，能按图接线。
2、会用万用表对线路进行故障判断及排除，能做通电试验。
职业素质要求：工具摆放合理，操作完毕后及时清理工作台，并填写使用记录学习导引大家先看一下C620车床的电气控制过程，这是一个主电动机单向连续运行的控制电路，第二台电动机可根据需要随时起动和停止；两台电动机实现了顺序控制。
我们先来学习它的工作原理：4.1C620型车床的电气控制线路的读图方法1．阅读相关技术资料1）车床的用途车床是一种用途极广且很普遍的金属切削机床。
主要用来车削外圆、内圆、端面、螺纹、定型面，也可用钻头、铰刀等刀具来钻孔、镗孔、倒角、割槽和切断等。
2）车床的结构及运动形式1—进给箱；2—挂轮箱；3—主轴变速箱；4—拖板与刀架；5—溜板箱；6—尾架；7—丝杆；8—光杠；9—床身普通卧式车床外形图车床加工过程中有主运动、进给运动、辅助运动。
3）对电力拖动和控制的要求（1）主拖动电动机从经济性考虑一般选用笼型异步电动机，选用机械调速，主拖电动机与主轴间使用齿轮变速箱连接。
（2）在车削加工时，为防止因温度升高造成刀具的损坏，需要增加一台冷却泵。
它与主电动机在起动顺序上分先后。
应在主电动机起动后起动，并在冷却电动机不能提供冷却液时，不允许主电动机工作。
冷却电动机为单方向旋转。
（3）为了车削螺纹，主轴要求能正反转。
（4）主电动机可采用直接起动或Y-△起动，停车要求快速，以节省时间，一般可采用机械或电气制动。
（5）为实现溜板箱的快速移动，由单独的快速移动电动机拖动，采用点动控制。
（6）控制线路应有必要的保护措施与安全的局部照明电路。
机械c620普通车床的数控改造设计【全套图纸】学士学位论文
绪论内容摘要(CAM中的数控技术)尽管数控机床是开发实用CAM系统的关键所在，但本文描述的数控机床不能应用基于制造系统的计算机中。
必须改进传统的数控机床及自动化机床，以使信息能在监控装置及以计算机就为主的控制系统中传输。
这种改进导致了源于数控概念的三个主要发展、计算机管理数控、群集概念、新形式的适用控制。
计算机管理数控是一个包括DNC（直接数控）和CNC(计算机数控)的一般性概念DNC和CNC是用来在控制性计算机和数控机床间分配编程和计算机职责的方式，两个系统都不改进数控机床控制之外的工艺数据和命令的通讯方法。
群集概念基本上是对多种机床的计算机管理的延伸。
一系列机床（如铣床钻床磨床等），通过送料系统连接起来。
需要时，输料系统能自动向各个机床送料。
这样两级监控就成为必要。
单独的机床用计算机管理数控来控制，群集本身由协调许多群集的生产产量的中央计算机进行管理，其中的分级安排也是显而易见的。
全套图纸，加153893706适应性数控系统是CAM环境中的一部分。
中央计算机获得工艺过程信息以便检测出异常情况（如刀具破损），并加以纠正保护。
另外，也可以把适应性反馈记录下来并加以分析以便实现某一操作的高效生产。
可以从自动化和集成的角度看待在以计算机为机场的制造系统中数控机床的使用。
四级制造自动化可被定义。
独立的NC机床本身实现一个自动化操作循环。
数控加工中心则使整个制造加工过程过程自动化。
外控机床的群集则实现一个完全自动化的制造任务。
最后，CAM系统本身把所有的自动化制造工艺中的低层方法集成起来。
CAM系统的组成计算机付账制造系统的成功与否取决于在所有信息流动中起作用的硬件与软件的集成。
CAM硬件包括数控机床、检测设备，数字计算机和相关设备。
CAM软件是用来监测、处理、以及最终监控制造信息流和CAM硬件的计算机编程系统的相互联系的网络，在这里，软件部分在信息流方面受到检验。
CAM数据库基于制造系统的计算机不仅依靠实时信息，而且还要依靠存储信息，实时数据比如自动控制反馈的信息通常被立即处理，除非要求被储存，一般可以认为是瞬变的信息。
浅析C620 型普通车床电气控制线路原理及故障维修
0 引言随着我国工业水平的提升，各项机械设备的数量需求增加。
C620型普通车床具有刚性强、精度高等优点，在加工行业中运用较为广泛，但车床同时也是一种技术含量十分高的自动化设备，其结构复杂、组成元器件数量较多。
由于受到多种因素的影响，在实际工作过程中容易出现各种不同的故障，为了保障生产效率，如何快速找出故障并进行维修。
基于此，本文以C620型普通车床为例，详细介绍其工作原理及故障点。
1 车床电气控制原理图及（如图1）构成C620型普通车床电气原理图主要有主电路、控制电路和照明电路三大板块组成，其中主电路中主要由两台电动机组成，M1为主轴电动机，带动主轴旋转，属于长期工作制运行，M2为冷却电动机，为工件的加工提供冷却液，也属于长期工作制运行，其次还包括热继电器FR1、熔断器FU2和开关QS。
控制电路由热继电器、按钮和交流接触器线圈组成，通过控制按钮达到控制电机的工作。
照明电路由照明灯、变压器组成，为加工过程中提供照明。
为了保证安全，在电路中接入熔断器，起到短路保护的作用，同时电机和照明线路需接地。
2 工作过程分析在实际分析过程中，结合教学经验，总结出利用“流水法”的形式进行电路分析，即在电路中，涉及到手动电器的直接进行闭合分析处理，具体工作过程分析如下。
图1 C620型普通型车床电气原理图2.1 主电路分析主电路包含两个电动机，根据“流水法”经验分析，M1电机要得电，只需交流接触器KM 主触点闭合即可，根据低压电器工作原理分析，交流接触器此时线圈需得电，因此转换到控制电路分析。
2.2 控制电路分析根据主电路分析可知，要使整个工作过程启动，交流接触器线圈需要得电。
从控制电路可以看到，整个控制电路由do the troubleshooting and maintenance well after the fault occurs, to ensure the normal operation of the production line and to improve the efficiency. As an example, this paper analyzes the electrical principle and faults of a C620 general lathe on. At the same time, I hope to provide reference for the relevant staff.Keywords: C620 general lathe; fault; principle触器出现故障使其主触点未闭合；电动机自身原因等。
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19 C620车床电气控制
一、控制要求
1.分析控制对象，确定控制要求。
仔细阅读与分析C620型普通车床的电路图，确定电机及指示灯的控制要求。
2.主轴电动机控制
主电路中的M1为主轴电动机，按下启动按钮SB2、KM1得电吸合，辅助触点KM1（5-6）闭合自锁，KM1主触头闭合，主轴电机M1启动。
3.冷却泵控制
主电路中的M2为冷却泵电动机。
在主轴电机启动的同时，冷却泵电动机启动将主轴电机停止，冷却泵也自动停止。
4.照明和信号灯电路
接通电源，HL2直接得电发光，作为停止信号灯，HL1主轴运行时发光，作为运行信号灯。
EL为照明灯，将开关SA闭合EL亮，将SA断开，EL灭。
二、电气原理图及PLC控制I/O分配图
1.电气原理图
2.PLC控制I/O分配图
四、改造方案
主电路
1.电源控制由控制控制屏上电源控制部分（图中虑线框内）完成。
2.省略冷却泵电机及热保护（图中虑线框内）。