電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) 項目六 普通車床電氣控制系統(tǒng)

博學(xué)多能厚德篤行項目六普通車床電氣控制系統(tǒng)任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路應(yīng)知點：1、了解CA6140型普通車床的主要結(jié)構(gòu)、主要運動形式及控制要求。2、了解電氣控制線路的分析方法和步驟，重點是：（1）主軸電動機和冷卻泵電動機的順序啟動控制電路的設(shè)計思想。（2）電源、機床配電盤壁龕門、機床床頭皮帶罩處的保護措施。3、了解繪制和識讀機床電氣控制線路圖的基本知識。應(yīng)會點：1、掌握CA6140型普通車床常見電氣故障分析與檢修方法。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路一、任務(wù)簡述

車床是一種應(yīng)用極為廣泛的金屬切削機床，能夠車削外圓、內(nèi)圓、端面、螺紋、切斷及割槽等，并可以裝上鉆頭或鉸刀進行鉆孔和鉸孔等加工。

（一）CA6140型普通車床的主要結(jié)構(gòu)及型號意義1、CA6140型普通車床的主要結(jié)構(gòu)

圖6-1CA6140普通車床外形及結(jié)構(gòu)圖任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路2、CA6140型普通車床型號意義如下：（二）CA6140型普通車床的主要運動形式及控制要求1、CA6140型普通車床的主要運動形式CA6140型普通車床的運動形式主要有以下三種：（1）主運動：工件的旋轉(zhuǎn)運動，由主軸通過卡盤或頂尖帶動工件旋轉(zhuǎn)；（2）進給運動：刀架帶動刀具，沿主軸軸線方向的進給運動；（3）輔助運動：刀架的快速移動及工件的夾緊、放松等。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路2、CA6140型普通車床的控制要求（1）主軸電動機選用三相籠型異步電動機；主軸采用齒輪箱進行機械調(diào)速；車削螺紋時的主軸正反轉(zhuǎn)靠摩擦離合器實現(xiàn)；主軸電動機的容量不大，可采用直接啟動。（2）進給運動由主軸電動機拖動，并通過進給箱實現(xiàn)縱向或橫向進給。（3）切削加工時，工件及刀具溫度過高時，需要冷卻，冷卻泵電動機要求在主軸電動機啟動后方可啟動，而主軸電動機停止時應(yīng)立即停止。（4）為提高工作效率，溜板箱（刀架）可快速移動，由單獨的快速移動電動機拖動，點動控制，無需正反轉(zhuǎn)和調(diào)速。（5）控制電路具有必要的保護環(huán)節(jié)和照明裝置。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路二、相關(guān)知識

（一）繪制和識讀機床電氣控制線路的規(guī)則機床電路中所包含的電器元件和電氣設(shè)備較多，相應(yīng)的電氣符號也較多，要正確繪制和識讀機床電氣控制線路，除掌握繪制和識讀電氣控制線路的一般原則外，還應(yīng)明確以下幾點：1、電氣控制線路的功能單元劃分。按各部分電路的功能不同，將電氣控制線路分為若干個單元，并用文字將其功能標(biāo)注在單元區(qū)欄內(nèi)。如圖6-2所示電氣控制線路按功能分為電源保護、電源開關(guān)、主電動機等13個單元。

任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路

2、電氣控制線路的圖區(qū)劃分。在電氣控制線路的上部或下部劃分若干個圖區(qū)，一般是一條回路或一條支路為一個圖區(qū)，并從左到右用阿拉伯?dāng)?shù)字編號標(biāo)注在圖區(qū)欄中。如圖6-2所示電氣控制線路共劃分了12個圖區(qū)。圖6.1.2CA6140普通車床電氣控制線路任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路3、接觸器、繼電器觸頭位置的標(biāo)記方法在每個接觸器線圈的下方畫出二條豎直線，分成左、中、右三欄；每個繼電器線圈的下方畫出一條豎直線，分成左、右二欄。然后將各電器觸頭所在的圖區(qū)號，分別填入相應(yīng)的欄中，對未用的觸頭，在相應(yīng)的欄中用記號“×”標(biāo)出或不作任何標(biāo)記。見表6-1和表6-2。4、接觸器、繼電器線圈位置的標(biāo)記方法在接觸器、繼電器觸頭文字符號的下方用數(shù)字標(biāo)出該電器線圈所在的圖區(qū)號。如圖6-2所示電氣控制線路中，在圖區(qū)2中有“”，表示接觸器KM的線圈在圖區(qū)7中。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路

（二）識讀機床電氣控制線路的步驟讀圖的步驟一般是：

先主電路，然后控制電路，最后顯示及照明等輔助電路。分析主電路時，要弄清楚有幾臺電動機，各有什么特點，例如是否有正反轉(zhuǎn)，采用什么方法起動，有無調(diào)速和制動等；

分析控制電路時，一般從主電路的接觸器入手，按動作的先后次序一個一個分析，搞清楚它們的動作條件和作用。控制電路一般都由一些基本環(huán)節(jié)組成，閱讀時可把它們分解出來，先進行局部分析，再完成整體分析。此外還要看電路中有哪些保護環(huán)節(jié)。三、應(yīng)用實施（一）CA6140型普通車床電氣控制線路分析CA6140型車床的電氣控制線路如圖6-2所示。CA6140車床的電氣元件功能說明見表6-3。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路1、主電路分析主電路共有三臺電動機：M1為主軸電動機，拖動主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進給運動；M2為冷卻泵電動機，拖動冷卻泵輸出冷卻液；M3為溜板快速移動電動機，拖動溜板實現(xiàn)快速移動。CA6140車床的電源由鑰匙開關(guān)SB和斷路器QF控制。將SB（在圖區(qū)6中）右旋使其常閉觸頭斷開，QF線圈失電，之后才能合上QF將三相電源接入。若將SB左旋，則其常閉觸頭閉合，QF線圈通電，斷路器跳開，機床斷電。M1由接觸器KM控制，熱繼電器FR1作過載保護，斷路器QF作電路的短路和欠壓保護；M2由中間繼電器KA1控制，熱繼電器FR2作過載保護；M3由中間繼電器KA2控制，由于是點動控制，因此未設(shè)過載保護；FU1為M2、M3和控制變壓器TC的短路保護。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路2、控制電路分析控制電路的電源由控制變壓器TC二次側(cè)輸出110V電壓提供。（1）主軸電動機M1的控制

M1的控制由啟動按鈕SB2、停止按鈕SB1和接觸器KM構(gòu)成電動機單向連續(xù)運轉(zhuǎn)啟動一停止電路。啟動時，按下SB2→KM線圈通電并自鎖→M1得電單向全壓啟動，通過磨擦離合器及傳動機構(gòu)拖動主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以及刀架的直線進給。停止時，按下SB1→KM線圈失電→M1失電停轉(zhuǎn)。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路（2）冷卻泵電動機M2的控制M2的控制由轉(zhuǎn)換開關(guān)SB4、中間繼電器KA1構(gòu)成的電路實現(xiàn)。主軸電動機啟動之后，KM常開輔助觸頭（10—11）閉合，此時接通旋鈕開關(guān)SB4KA1線圈通電M2得電全壓啟動。停止時，斷開SB4或使主軸電動機M1停轉(zhuǎn)，則KA1斷電，使M2失電停轉(zhuǎn)。（3）快速移動電動機M3的控制M3的控制由按鈕SB3和中間繼電器KA2等構(gòu)成M3的點動控制電路。操作時，先將快、慢速進給手柄扳到所需移動方向，即可接通相關(guān)的傳動機構(gòu)，再按下SB3，即可實現(xiàn)該方向的快速移動。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路3、照明、信號電路分析控制變壓器TC的二次側(cè)分別輸出24V和6V電壓，作為車床低壓照明燈和信號燈的電源。EL為車床的照明燈，由開關(guān)SA控制；HL為電源信號燈。它們分別由FU4和FU3作為短路保護。4、保護環(huán)節(jié)（1）電路電源開關(guān)是帶有開關(guān)鎖SB的斷路器QF。機床接通電源時需用鑰匙開關(guān)操作，再合上QS，增加了安全性。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路（2）打開機床配電盤壁龕門，自動切除機床電源的保護。在配電盤壁龕門上裝有安全行程開關(guān)SQ2，當(dāng)打開配電盤壁龕門時，SQ2的觸頭（2—3）閉合，使斷路器QF線圈通電而自動跳閘，斷開電源，確保人身安全。（3）機床床頭皮帶罩處設(shè)有安全行程開關(guān)SQ1，當(dāng)打開皮帶罩時，SQ1的觸頭（1—4）斷開，將接觸器KM、KA1、KA2線圈電路切斷，電動機將全部失電停轉(zhuǎn)，確保了人身安全。（4）為滿足打開機床控制配電盤壁龕門進行帶電檢修的需要，可將SQ2行程開關(guān)傳動桿拉出，使SQ2的觸頭（2—3）斷開，此時QF線圈斷電，QF開關(guān)仍可合上。帶電檢修完畢，關(guān)上壁龕門后，將SQ2開關(guān)傳動桿復(fù)位，SQ2保護作用照常起作用。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路（二）CA6140車床電氣控制線路的檢修實訓(xùn)1、目的掌握CA6140車床電氣控制線路的故障分析及檢修方法2、診斷CA6140車床常見電氣故障（1）主軸電動機M1不能啟動先合上電源開關(guān)QF，然后按下啟動按SB2，電動機M1不啟動，檢查接觸器KM是否吸合。①若KM吸合，則故障必然發(fā)生在主電路，可按圖6-3步驟檢修：任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路②若KM不吸合，則可按圖6-4步驟檢修：任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路（2）CA6140車床其它常見電氣故障的檢修，見表6-4任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路3、工具、儀表（1）工具：電工常用工具。（2）儀表：MF47型萬用表、5050型兆歐表、鉗形電流表。4、實訓(xùn)步驟（1）在教師的指導(dǎo)下對車床進行操作，了解車床的各種工作狀態(tài)和操作方法。（2）參照CA6140車床的電器位置圖和接線圖，熟悉車床電器元件的實際位置及走線情況。（3）教師示范檢修。在CA6140車床上人為設(shè)置故障點。引導(dǎo)學(xué)生觀察故障現(xiàn)象；并依據(jù)電氣原理圖用邏輯分析法確定最小故障范圍，并在圖上標(biāo)出；采用適當(dāng)?shù)臋z查方法檢出故障點；并正確排除故障；通電試車。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路（4）教師設(shè)置學(xué)生知道的故障點，指導(dǎo)學(xué)生如何從故障現(xiàn)象著手進行分析，逐步引導(dǎo)學(xué)生采用正確的檢查步驟和檢修方法進行檢修。（5）教師在線路中設(shè)置二處故障點，由學(xué)生獨立檢修。5、注意事項（1）故障點的設(shè)置必須是模擬車床使用中出現(xiàn)的自然故障；不能通過更改線路或更換元件來設(shè)置故障；盡量設(shè)置不易造成人身或設(shè)備故障的故障點。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路（2）檢修前要認真閱讀分析電氣原理圖，熟練掌握各個控制環(huán)節(jié)的原理及作用，并認真觀摩教師的示范檢修；（3）工具和儀表的使用應(yīng)符合使用要求。（4）檢修時，嚴禁擴大故障范圍或產(chǎn)生新的故障點；（5）停電后要驗電，帶電檢修時，必須有教師在場，以確保用電安全。（6）做好實訓(xùn)記錄。任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路四、操作技能考評通過對本任務(wù)相關(guān)知識的了解和應(yīng)用操作實施，對本任務(wù)實際掌握情況進行操作技能考評，具體考核要求和考核標(biāo)準(zhǔn)如下表6-5進行。

表6-5任務(wù)操作技能考核要求和考核標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路任務(wù)一CA6140型普通車床電氣控制線路任務(wù)二CA6140型普通車床電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造應(yīng)知點：1、了解CA6140型車床PLC改造的設(shè)計思想2、了解PLC改造的實施過程：I/O地址分配，PLC接線圖，梯形圖等。3、了解PLC“老改新”編程法應(yīng)會點：1、掌握CA6140型車床PLC改造的電氣接線、程序錄入、操作調(diào)試等。一、任務(wù)簡述

采用先進的數(shù)控機床，已成為我國制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢。購買新的數(shù)控機床是提高數(shù)控化率的主要途徑，但新的數(shù)控機床價格較高、且舊型的機床還仍能正常使用，因此通過改造舊機床、配備數(shù)控系統(tǒng)把普通機床改裝成數(shù)控機床，也是提高機床數(shù)控化率的一條有效途徑。

在任務(wù)一中，已學(xué)習(xí)了CA6140型車床的電氣控制線路，在節(jié)約資源、靈活應(yīng)用的前提下，將學(xué)習(xí)如何通過采用PLC技術(shù)對CA6140型車床的電氣控制線路進行改造，簡化接線，提高其設(shè)備可靠性。任務(wù)二CA6140型普通車床電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造二、相關(guān)知識1、基本方法

在用“老改新”法對老設(shè)備進行PLC改造時，主電路應(yīng)保持不變，只需對輔助電路進行改造。這種設(shè)計方法一般不需要改動控制面板，保持了系統(tǒng)原有的外部特性，操作人員不用改變長期形成的操作習(xí)慣。

“老改新”編程法的編程思路是：老輔助電路（繼電器電路）PLC電氣接線圖+PLC梯形圖。具體轉(zhuǎn)換步驟如下。任務(wù)二CA6140型普通車床電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造（1）將老輔助電路的輸入元件逐一改接到PLC的相應(yīng)輸入端子；老輔助電路的線圈逐一改接到PLC的相應(yīng)輸出端子，并保留線圈之間的硬互鎖關(guān)系不變。（2）將老輔助電路中的觸頭、線圈逐一轉(zhuǎn)換成PLC梯形圖中相應(yīng)編程元件的觸頭和線圈，并保持連接順序不變。（3）檢查PLC梯形圖程序是否滿足控制要求；若有不滿足之處，應(yīng)作局部修改。2、注意事項接觸器-繼電器PLC梯形圖改造法的注意事項在項目五任務(wù)二中已經(jīng)介紹過了，此處就不再重復(fù)。任務(wù)二CA6140型普通車床電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造三、應(yīng)用實施（一）CA6140型車床PLC改造的實施

在PLC改造時，保持CA6140型車床的操作方式不變；加工工藝不變；機床原有的按鈕、交流接觸器、熱繼電器、控制變壓器等繼續(xù)使用，并且其控制作用保持不變，在此前提下，將原有的繼電控制線路改為由PLC編程來實現(xiàn)。具體的實施過程如下：任務(wù)二CA6140型普通車床電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造1、確定PLC改造后的I/O地址分配根據(jù)CA6140型車床的控制要求，確定PLC的I/O地址分配情況，見表6-6任務(wù)二CA6140型普通車床電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造2、確定PLC改造后的電氣接線圖采用PLC對CA6140型車床進行改造后的電氣接線圖如圖6-5所示。任務(wù)二CA6140型普通車床電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造3、編制PLC控制程序采用“老改新”轉(zhuǎn)換編程法，將原有的繼電控制電路轉(zhuǎn)換成PLC控制程序，即梯形圖程序，如圖6-6所示。任務(wù)二CA6140型普通車床電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造（二）CA6140型車床PLC改造的安裝與調(diào)試1、目的掌握PLC電氣控制線路的安裝與調(diào)試方法。2、項目內(nèi)容完成CA6140型車床PLC改造后的電氣控制線路的電氣接線、程序錄入、操作調(diào)試等。其電氣接線圖如圖6-5所示。3、設(shè)備、工具、儀表（1）工具：電工常用工具。（2）儀表：MF47型萬用表、5050型兆歐表、鉗形電流表。任務(wù)二CA6140型普通車床電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造（3）器材：控制板一塊（600mm×500mm×20mm）；導(dǎo)線規(guī)格：動力電路用BVR2.5mm2塑銅線（黑色），控制電路用BVR1mm2塑銅線（紅色），按鈕控制電路用BVR1mm2塑銅線（紅色），接地線用BVR塑銅線（黃綠雙色，至少1.5