CA6140普通车床电气系统的改进方案
1. CA6140车床控制原理电路图概述及原理分析
CA6140车床控制电路原理图如图1-1所示。图中主要分为主电路，冷却电路，快速移动电路等三部分。
1) 主电路分析
从图1-1中可以看出，断路器QF将三相电源引入，FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器，FR1为M1电动机过载保护用热继电器。为防止在连续点动时的启动电流造成电动机过载，点动时也加入限流电阻R。通过互感器TA接入电流表A以监视主电动机绕组的电流。熔断器FU2为M2、M3电动机的短路保护，接触器KM1、KM2为M2、M3电动机起动用接触器。FR2为M2电动机的过载保护，因快速电动机M3短时工作，所以不设过载保护。
~380VU11V12W13QFFU2TCFU4SB6W63V26U61FU5SB1KAKM3FU1nn101FU3SA103105ELU21V22W23KM3FR1KM4KS1U31KAV32W33KS2KMKTKM4KMSB5KAKAFR2KM1KM1SQKM4KAKM3KM4KM1 3FR2KM2SB2U41V42W43M21M22FR1AM23M31M32M33U51V52W53TAKTM23~M33~SB3RKM冷却泵电动机快速移动电动机KM2M11M12M13M13~KS主电动机图1-1 CA6140车床控制电路原理图
2)控制电路分析
a.主电动机的点动调整控制
电路中KM3为M1电动机的正转接触器，KM为M1电动机的长动接触器，KA
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为中间继电器。M1电动机的点动由点动按钮SB6控制。按下按钮SB6，接触器KM3得电吸合，他的主触点闭合，电动机的定子绕组限流电阻R与电源接通，电动机在较低速下起动。
b.主电动机的正反转控制电路
主电动机的正转由正向起动按钮SB1控制。按下按钮SB1时，接触器KM首先得电动作，他的主触点闭合将限流电阻短接，接触器KM的辅助动合触点闭合使中间继电器KA得电，它的触点闭合，使接触器KM3得电吸合。KM3的主触点将三相电源接通，电动机在额定电压下正转起动。KM3的动合辅助触点和KA的动合触点的闭合将KM3线圈自锁。反转起动时用反向起动按钮SB2，按下SB2，同样是接触器KM得电，然后接通接触器KM4和中间继电器KA，于是电动机在满压下反转起动。KM3的动断辅助触点和KM4的动断辅助触点分别串在对方接触器线圈的回路中，起到电动机正传和反转的电气互锁作用。
c.主轴电动机的反接制动控制
当速度接近于零时，用速度继电器的触点给出信号切断电动机电源。速度继电器与被控电动机是同轴相连的，当电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS1闭合；电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2闭合。当电动机正向旋转时，接触器KM3和KM，继电器KA都处于得电动作状态，速度继电器的正转动合触点KS1也是闭合的，这样就为电动机正传时的反接制动做好了准备。需要停车时，按下停止按钮SB4接触器KM失电，其主触点断开，电阻R串入主回路，与此同时KM3也失电，断开了电动机电源，同时KA失电，KA的动断触点闭合。在松开SB4后就使反转接触器KM4的线圈得电，电动机的电源反接，电动机处于反接制动状态。当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器KS的正转动合触点KS1断开，切断了接触器KM4的通电回路，电动机脱离电源停止。
电动机反转时的制动与正转时的制动相似。当电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2是闭合的，这时按一下停止按钮SB4，在SB4松开后正转接触器线圈得电，正转接触器KM3吸合将电源反接使电动机制动后停止。
d.刀架的快速移动和冷却泵控制
刀架的快速移动是由转动刀架手柄压动限位开关SQ来实现的。当手柄压动SQ后，接触器KM2得电吸合，M3电动机带动刀架快速移动。如果车削加工需要冷却液时按下SB6，冷却泵电动机M3动作，KM4线圈得电，冷却泵电动机M2工作，需要停止时按下按钮SB5即可。
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2.PLC的选型
可编程序控制器（PLC）从广义上来说也是一种计算机控制系统，只不过它比计算机具有更强的与工业现场相连的接口，具有更直接的适用于控制要求的编程语言。所以，它与一般的计算机控制系统一样，具有CPU、存储器、I/0接口等部分。
典型的PLC控制系统的硬件组成框图，如图2-2所示。
PLC 主控模块开关输入模块 （CPU，内存，用户内存，通采样设备 模拟量输入块 信接口等） 计算机可编程器 被 系 开关量输出快 接终端或外围设备 控 统 对 总 象线PLC控制系统的硬件是由PLC、输入/输出(I/O)电路及外围设备组成的。系统的规模可根据实际应用的需要而定，可大可小。
1)主控模块包括CPU、内存、通讯接口等部分。
2)输入/输出模块：对于输入/输出模块有:数字量输入/输出模块、开关量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、交流量输入/输出模块、220V交流量输入/输出模块。还有智能模块。
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执行装置 模拟量输出块 检测装置 其他模块 图2-2 PLC控制系统硬件组成框图
电源模块 CA6140普通车床电气系统的改进方案
3)电源模块：该模块将交流电源转换成供CPU内存等所需的直流电源，是整个PLC系统的能源供给中心。
4)I/O电路：PLC的基本功能就是控制，它采集被控对象的各种信号。经过PLC处理后，通过执行装置实现控制。输入电路就是对被控对象进行监测、采集、转换和输入。另外，安装在控制台上的按钮、开关等也可以向PIC送控制指令。输出电路的功能就是接受PIC输出的控制信号，对被控对象执行控制任务。
5)PLC外围设备：常用的有编程器、可编程终端、打印机、条形码读入机等等。
2.1 PLC的软件系统
PLC控制系统的软件主要是有系统软件、应用软件、编程语言及编程支持工具软件几个部分组成。PLC系统软件是PLC工作所必需的软件。在系统软件的支持下，PLC对用户程序进行逐条解释，并加以执行，直到用户程序结束，然后返回到程序的起始又开始新一轮的扫描。PLC的这种工作方式就成为循环扫描。但在PLC中，由于采用的是循环扫描的工作方式，所以只有扫描到“线圈”的触点是，才会有动，没有扫描到时，触点就不会动作。并且PLC扫描一次用户程序的时间周期长短与用户的长短和扫描速度有关。S7-200PLC中有众多类型的软元件，具体软元件介绍如下：
1.输入继电器(I)：只能由输入元件驱动，不可由程序驱动，实际点数不可超过PLC规定的点数。
2.输出继电器(Q)：用来存放等待输出的控制信号。
3.通用辅助继电器(M)：主要用来在程序设计中处理逻辑控制任务。
4.特殊继电器(SM):具有特殊功能或用来存储系统的状态变量、有关的控制参数和信息，如高速计数和中断等等。 5.变量存储器（V）：用来存储变量的值，常用于数据处理或使用大量存储逻辑时。
6.局部变量存储器(L):用来存放局部变量。
7.顺序控制继电器(S):用于顺序控制或步进控制中。 8.定时器（T）：工作过程与继电接触式控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点。使用时要提前输入时间预设值。 9.计数器(C):用于累计输入脉冲的个数。 10.模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）:AI用以实现模拟量/数字量（A/D）之间的转换，而AQ用以实现数字量/模拟量（D/A）之间的转换。
11.高速计数器（HC）：用来累计比主机扫描速率更快的高速脉冲。
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12.累加器（AC）：用来暂时存储数据。 图2-1为PLC内部工作示意图。
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