学习目标

（1）能够读懂CA6140 车床继电接触控制线路原理图。

（2）掌握梯形图和指令程序设计的基本方法。

（3）掌握梯形图编程规则和编程技巧。

技能目标

（1）能根据项目要求，设计PLC 的硬件接线图，进一步熟练掌握PLC 的接线方法。

（2）能熟练应用三菱FX2N 系列PLC 基本逻辑指令编写控制系统的梯形图和指令序。

（3）能熟练使用三菱公司的GX Developer 编程软件设计PLC 控制系统的梯形图和指令程序，并写入PLC 进行调试运行。

（4）能够正确使用仪器仪表，维护控制线路。

一、项目任务

普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可以通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹等加工。电气控制系统是机械设备的重要组成部分，是保证机械设备各种运动的准确与协调、生产工艺各项要求得以满足的重要手段。目前采用传统的继电器控制的普通车床在中小型企业仍大量使用，由于继电器系统接线复杂，故障诊断与排除困难，并存在以下问题：① 触点易被电弧烧坏而导致接触不良；② 机械方式实现的触点控制反应速度慢；③ 继电器的控制被固定在线路中，功能单一、灵活性差。

可编程控制器（PLC）应用于机床电气控制电路，具有以下特点：① 通用性、适应性强；② 具备完善的故障自诊断能力且维修方便；③ 可靠性高及柔性强。

二、项目分析

CA6140 型卧式车床结构比较典型，通用性程度较高，加工范围较广，适合中小型的各种轴类和盘套类零件加工；能车削内外圆柱面、圆锥面、各种环槽、成形面及端面；能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种标准螺纹，也可以车削加大螺距螺纹、非标准螺距及较精密的螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花和压光等。

CA6140 型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身等，如图4-57 所示。

图4-57　CA6140 外形结构图

从车削工艺要求出发，对各电动机的控制要求主要有：主电动机Ml（功率为30 kW）完成主轴主运动和刀具纵、横向进给运动的驱动，电动机为不可调速的鼠笼型异步电动机，采用直接启动方式，主轴采用机械变速，正反转采用机械换向；电动机M2 拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接启动停止方式和连续工作状态；电动机M3 为刀架快速移动电动机，可根据使用需要，随时手动控制起停。

三、相关知识

分析CA6140 主电路电路图（见图4-58）时，要分清主电路与辅助电路，再从分析主电路入手，了解元件，继而分析具体控制功能。车床电气元件细节如表4-17 所示。

图4-58　CA6140 车床电气电路图

表4-22　CA6140 型车床电器元件

1. 电气线路的特点

（1）控制线路装设有启动按钮和停止按钮。

（2）主电路、控制线路及照明线路的电源引入开关均采用隔离开关。

（3）由于电动机容量较小，所以三台异步电动机均采用直接启动控制线路。(www.daowen.com)

（4）M1、M2 采用热继电器做过载保护。

（5）控制线路采取了电气措施，以防止发生电源短路事故。

2. 主电路分析

主电路由三台三相异步交流电动机及其附属电路元件组成。三台异步电动机均采用接触器直接启动。

M1 是主轴电机，功率为7.5 kW，由交流接触器KM1 控制其启动与停止。热继电器FR1是过载保护电器。

M2 是冷却泵电动机，功率为125 W，由交流接触器KM2 控制M2。热继电器FR2 是过载保护电器。M3 是快速移动电动机，功率为250 W。接触器KM3 控制M3。

主电路电源电压为交流380 V，隔离开关QS 作为电源引入开关。短路保护电器是FU1。控制线路电源电压为交流110 V，照明电压为36 V，由控制变压器TC 提供电源。控制线路、照明电路均由相应的熔断器作为短路保护电器。

3. 控制电路分析

控制电路可分为主电动机M1、电动机M2、电动机M3 的控制电路，以及照明灯和控制电路工作指示灯的控制电路部分。按下按钮SB2，接触器KM1 线圈通电，常开主触头闭合，电动机M1 通电。同时，并联在按钮SB2 两端的常开辅助触头也闭合。当松开按钮SB2 时，由于常开辅助触头是闭合的，所以接触器KM1 线圈继续保持通电状态，从而保证了电动机M1 连续运转。

要使电动机M1 停止运转，可按下停止按钮SB1，切断线圈KM1 电源，常开主触头与辅助触头均断开，电动机M1 及控制电路均断电，电动机体制运行。按下按钮SB3，接触器KM3线圈通电，电动机M3 通电。当松开按钮SB3 时，接触器KM3 线圈断电，使电动机M3 停止运行。在电动机M1 运行的情况下，合上开关SA2，接触器KM2 线圈通电，电动机M2 通电。断开开关SA2，接触器KM2 线圈断电，电动机M2 停止运行。合上开关SA1，照明灯EL 亮，断开SA1，照明灯EL 熄灭。在隔离开关QS 合上后，控制电路指示灯HL 被点亮。照明电路采用24V 安全交流电压。灯泡的另一端必须接地，以防止变压器原绕组和副绕组间短路时发生触电事故。故熔断器FU5 是照明电路的短路保护器件。在隔离开关QS 断开后，控制电路指示灯HL 熄灭。指示灯HL 的状态受隔离开关QS 的控制，与控制电路无关。

四、项目实施

（1）采用三菱FX2N 系列PLC 编程，CA6140 型普通车床PLC 控制电路中，有8 个输入信号、3 个输出信号。其输入/输出器件及PLC 的I/O 配置如表4-23 所示。

表4-23　输入/输出电器及PLC 的I/O 配置表

（2）PLC 的I/O 接线如图4-59 所示，编程梯形图如图4-60 所示。

图4-59　PLC I/O 接线图

图4-60　PLC 编程梯形图

五、拓展项目

用PLC 对电动葫芦控制系统进行改造。

六、总结与评价

（1）以小组为单位，选择PPT、录像等形式，向全班展示、汇报学习成果。

（2）根据表4-24 所示内容完成对学习过程的综合评价。

表4-24　评分表

续表