1、1项目二项目二 车床的车床的PLC改造改造 任务一任务一 PLC对对CA6140车床电气控制线路的改造车床电气控制线路的改造任务二任务二 PLC对对C650车床电气控制线路的改造车床电气控制线路的改造2任务一任务一 PLC对对CA6140车床电气控制线路的改造车床电气控制线路的改造一、任务目标：一、任务目标：知识目标：知识目标：1.了解了解CA6140型车床型车床PLC改造的设计思想。改造的设计思想。2.了解了解PLC改造的实施过程：改造的实施过程：I/O地址分配，地址分配，PLC接线图，梯形图等。接线图，梯形图等。技能目标：技能目标：1. 掌握掌握PLC“ 老改新老改新”编程法。编程法。2.
2、 掌握掌握CA6140型车床型车床PLC改造的电气接线、程序改造的电气接线、程序录入、操作调试等。录入、操作调试等。 3请采用请采用PLC技术对技术对CA6140型车床的电型车床的电气控制线路进行改造，简化接线，提高气控制线路进行改造，简化接线，提高其设备可靠性。其设备可靠性。二、二、 任务描述任务描述4三、三、 相关知识相关知识 图图2-1所示是所示是CA6140型普通车床的外形及结构。型普通车床的外形及结构。1CA6140型普通车床控制要求与电路分析型普通车床控制要求与电路分析5三、三、 相关知识相关知识CA6140车床的电路如图车床的电路如图2-2所示，可分为主电路和控所示，可分为主电路
3、和控制电路两部分，各设备的名称和作用见表制电路两部分，各设备的名称和作用见表2-1所示。所示。6三、三、 相关知识相关知识1）主电路分析）主电路分析 2）控制电路分析）控制电路分析3）照明、信号电路分析）照明、信号电路分析4）保护环节）保护环节7三、三、 相关知识相关知识经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。如或复杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。如果用来设计复杂系统梯形图，存在以下问题：果用来设计复杂系统梯形图，存在以下问题：考虑不周、设计麻烦、设计周期长。考虑不周、设计麻烦、设计周期长。梯形图的
4、可读性差、系统维护困难。梯形图的可读性差、系统维护困难。 2. PLC对车床电气控制线路的改造基本方法对车床电气控制线路的改造基本方法移植法移植法 8三、三、 相关知识相关知识 所以对于一些老电路进行改造时，经常采用所以对于一些老电路进行改造时，经常采用“ 老改新老改新”法。就是将继电器电路图法。就是将继电器电路图 “ 翻译翻译”成成梯形图，即用梯形图，即用PLC的外部硬件接线图和梯形图代替的外部硬件接线图和梯形图代替继电器系统，这种设计方法一般不需要改动控制面继电器系统，这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，使得操作人员不板，保持了系统原有的外部特性，使得操作人员不用
5、改变长期形成的操作习惯。这种改造方法也叫移用改变长期形成的操作习惯。这种改造方法也叫移植法，也是根据继电器电路图设计植法，也是根据继电器电路图设计PLC梯形图的方梯形图的方法。法。 2. PLC对车床电气控制线路的改造基本方法对车床电气控制线路的改造基本方法移植法移植法 9 1）转换设计的步骤。）转换设计的步骤。 将继电器电路图转换成为功能相同的将继电器电路图转换成为功能相同的PLC的外的外部接线图和梯形图的步骤如下：部接线图和梯形图的步骤如下： （1）了解和熟悉被控设备的工作原理、工艺）了解和熟悉被控设备的工作原理、工艺过程和机械的动作情况。过程和机械的动作情况。 （2）确定）确定PLC的输
6、入信号和输出负载。的输入信号和输出负载。 （3）选择）选择PLC的型号。的型号。 （4）确定）确定PLC各数字量输入信号与输出负载各数字量输入信号与输出负载对应的输入位和输出位的地址，画出对应的输入位和输出位的地址，画出PLC的外的外部接线图。部接线图。 （5）确定与继电器电路图中的中间、时间继）确定与继电器电路图中的中间、时间继电器对应的梯形图中的存储器和定时器、计数电器对应的梯形图中的存储器和定时器、计数器的地址。器的地址。 （6）根据上述的对应关系画出梯形图，并进）根据上述的对应关系画出梯形图，并进一步优化使梯形图既符合控制要求。一步优化使梯形图既符合控制要求。三、三、 相关知识相关知识
7、10 2）注意事项）注意事项 （1）应遵守梯形图语言中的语法规定。）应遵守梯形图语言中的语法规定。 （2）适当地分离继电器电路图中的某些电）适当地分离继电器电路图中的某些电路。设计出的梯形图容易阅读和理解。路。设计出的梯形图容易阅读和理解。 （3）尽量减少）尽量减少PLC的输入和输出点。的输入和输出点。 （4）时间继电器的处理。）时间继电器的处理。 （5）设置中间单元。）设置中间单元。 （6）设立外部互锁电路。）设立外部互锁电路。 （7）外部负载的额定电压。）外部负载的额定电压。三、三、 相关知识相关知识11 1.任务分析任务分析 在在PLC改造时，保持改造时，保持CA6140型车床的操作方式
8、型车床的操作方式不变，加工工艺不变，机床原有的按钮、交流接不变，加工工艺不变，机床原有的按钮、交流接触器、热继电器、控制变压器等继续使用，并且触器、热继电器、控制变压器等继续使用，并且其控制作用保持不变，在此前提下，将原有的继其控制作用保持不变，在此前提下，将原有的继电控制线路改为由电控制线路改为由PLC编程来实现，可采用移植编程来实现，可采用移植法来实现。法来实现。四、任务实施四、任务实施12 2. PLC改造后的改造后的 I/O地址分配地址分配 根据根据CA6140型车床的控制要求，确定型车床的控制要求，确定PLC的的 I/O地址分配情况，如表地址分配情况，如表2-2所示。所示。四、任务实
9、施四、任务实施13 3. PLC的选型的选型 根据根据I/O资源的配置，系统共有资源的配置，系统共有6个开关个开关输入，输入，3个开关输出。考虑个开关输出。考虑I/O资源利用率资源利用率及及PLC的性价比要求，选用西门子公司的的性价比要求，选用西门子公司的s7-200系列系列CPU 224型型PLC。四、任务实施四、任务实施14 4. PLC改造后的电气接线图改造后的电气接线图四、任务实施四、任务实施155.编制编制PLC控制程序控制程序16 6.CA6140型车床型车床PLC改造的安装与改造的安装与调试调试 1)安装与接线安装与接线 （1）按如图）按如图2-3所示的所示的PLC控制外部接线图
10、在模控制外部接线图在模拟配线板上正确安装，元件在配线板上布置合理，拟配线板上正确安装，元件在配线板上布置合理，安装要准确、紧固，配线导线要紧固、美观，导安装要准确、紧固，配线导线要紧固、美观，导线要进入线槽并要有端子标号，引出端要压端子。线要进入线槽并要有端子标号，引出端要压端子。 （2）将熔断器、接触器、继电器、电源开关、）将熔断器、接触器、继电器、电源开关、控制变压器、控制变压器、PLC装在一块配线板上，而将主令装在一块配线板上，而将主令电器按钮装在另一块配线板上。电器按钮装在另一块配线板上。 2)程序录入与调试程序录入与调试17五、知识拓展五、知识拓展PLC选型选型 根据控制要求，估算输
11、入输出点数、所需根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定存储器容量、确定PLC的功能、外部设备的功能、外部设备特性等。特性等。 1.输入输出（输入输出（I/O）点数的估算）点数的估算 I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加据统计的输入输出点数，再增加10%20% 。 18 2.存储器容量的估算存储器容量的估算 存储器内存容量的估算没有固定的公式，存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量都是按数字量I/O点数的点数的1015倍，加上模倍，加上
12、模拟拟I/O点数的点数的100倍，以此数为内存的总字倍，以此数为内存的总字数（数（16位为一个字），另外再按此数的位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。考虑余量。五、知识拓展五、知识拓展PLC选型选型19 3.控制功能的选择控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。性的选择。五、知识拓展五、知识拓展PLC选型选型20 4.机型的选择机型的选择 1)PLC的类型的类型 2)输入输出模块的选择输入输出模块的选择 3)电源的选择电源的选择 4)存储器的选择存储器的选择
13、 5)经济性的考虑经济性的考虑 五、知识拓展五、知识拓展PLC选型选型21六、研讨与训练六、研讨与训练 1.CA6140型车床型车床PLC改造后的电气控制系改造后的电气控制系统由哪几部分组成？统由哪几部分组成？ 2.给主轴电动机、冷却泵电动机和快移给主轴电动机、冷却泵电动机和快移电动机各增加一只运行状态指示灯，控制电动机各增加一只运行状态指示灯，控制程序如何修改？程序如何修改？ 3.图图1-15为正反转控制继电器控制系统图，为正反转控制继电器控制系统图，试用试用“移植法移植法”编制其编制其PLC梯形图。梯形图。22任务二任务二 PLC对对C650车床电气控制线路的改造车床电气控制线路的改造一、
14、任务目标一、任务目标知识目标：知识目标：1.了解了解C650型车床型车床PLC改造的设计思想。改造的设计思想。2.掌握掌握PLC改造的实施过程：改造的实施过程：I/O地址分配，地址分配，PLC接线接线图，梯形图等。图，梯形图等。技能目标：技能目标：掌握掌握C650型车床型车床PLC改造的电气接线、程序录入、操改造的电气接线、程序录入、操作调试等。作调试等。23二、任务描述二、任务描述 试应用试应用PLC技术对技术对C650型车床的电气控型车床的电气控制线路进行改造，简化接线，提高其设备制线路进行改造，简化接线，提高其设备的稳定性、可靠性。的稳定性、可靠性。24三、相关知识三、相关知识 1. C
15、650车床线路组成 25 2机床电路分析机床电路分析 1）主电路分析）主电路分析 2)交流控制电路交流控制电路 主电动机的点动调整控制。主电动机的点动调整控制。 主电动机的正反转控制电路。主电动机的正反转控制电路。 主电动机的反接制动控制主电动机的反接制动控制 刀架的快速移动和冷却泵的控制刀架的快速移动和冷却泵的控制 (5)照明电路和控制电源分析照明电路和控制电源分析 (6)电流表保护电路分析电流表保护电路分析三、相关知识三、相关知识26 1.任务分析任务分析 采用经验法。采用经验法。C650卧式车床改造主要内容有卧式车床改造主要内容有: 主电动机主电动机M1采用全压空载直接启动采用全压空载直
16、接启动(KM3、KM通通)。 要求主电动机要求主电动机M1能实现正能实现正(KM3、KM通通)、反向、反向(KM4、KM通通)连续运转。停止时，采用反接制动。连续运转。停止时，采用反接制动。 要求要求M1能实现单向点动控制（能实现单向点动控制（KM3通），同时定通），同时定子串入电阻（子串入电阻（KM断）获得低速点动。断）获得低速点动。 主轴启动之后，再启动冷却泵电动机（主轴启动之后，再启动冷却泵电动机（KM1通）通）. 有必要的保护和联锁，有安全可靠的照明电路。有必要的保护和联锁，有安全可靠的照明电路。 原车床的工艺加工方法不变。原车床的工艺加工方法不变。 不改变原控制系统电气操作方法和按钮
17、、手柄等不改变原控制系统电气操作方法和按钮、手柄等操作元件的功能。操作元件的功能。四、任务实施四、任务实施27 2.系统系统I/O（输入（输入/输出）分配输出）分配四、任务实施四、任务实施28 3.PLC的选型的选型 根据根据I/O资源的配置，系统共有资源的配置，系统共有13个开关输个开关输入，入，7个开关输出。考虑个开关输出。考虑I/O资源利用率及资源利用率及PLC的性价比要求，选用西门子公司的的性价比要求，选用西门子公司的s7-200系列系列CPU 224型型PLC。四、任务实施四、任务实施29 4.系统电气原理图系统电气原理图四、任务实施四、任务实施30 5.程序设计程序设计 采用经验设计法，逐步完成各项控制要求，得到采用经验设计法，逐步完成各项控制要求，得到C650卧卧式车床的梯形图式车床的梯形图四、任务实施四、任务实施3132五、知识拓展五、知识拓展机床改造问题检修机床改造问题检修 1.主轴电动机主轴电动机M1不能正向启动不能正向启动33 2.CA650车床其他常见电气故障的检修如车床其他常见电气故障的检修如表表五、知识拓展五、知识拓展机床改造问题检修机床改造问题检修34六、研讨与训练六、研讨与训练 C620车床电气控制线路如图车床电气控制线路如图2-9所示所示 ，请用，请用PLC对其进行改造对其进行改造 。
