1.1项目设计内容
1.1.1 概述
C650车床用的是通过电器设备控制液压系统，再有液压系统操纵离合器、刹车器，以控制主轴的正转、反转和停止运动。
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 ，如图1所示。
图1-1 C650卧式车床示意图
主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列
的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。
进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。 丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。
溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 刀架：装夹刀具的夹具。
尾架：装夹锥柄工具加工、辅助加工工件的装置。如：钻头、顶尖等
床身：车床的主要部分。
工作过程和其它类型的车床基本一致。为了加工出各种表面，车床刀具之间要保持必要的相对运动。车床必须具备下列运动。 (1) 工件的旋转运动。
车床通常以工件的旋转运动作为主运动，用n(r／min)表示。主运动是实现切削最基本的运动，其特点是速度高且消耗的动力较大。 (2) 刀具的移动。
这是车床的进给运动，常用贝mm／r)表示。进给运动方向可以是平行于工件的轴线或垂直于工件轴线，也可以是与中心线成一定角度或做曲线运动。进给运动速度较低，所消耗的动力也较少。
主运动和进给运动是形成被加工表面形状所必需的运动，称为机床的表面成形运动。此外，机床上还有一些其他运动，如切入运动和分度运动。卧式车床上的切入运动通常与进给运动的方向相垂直，且由工人手动操纵刀架来实现。为了减轻工人的劳动强度和节省空行程，时间，CA6140型车床还具有刀架纵向及横向的快速移动。机床中除了成形运动、切入运动和分度运动等直接影响加工表面和质量的运动外，还有辅助运动(为成形运动创造条件的运动称为辅助运动)。 1.1.2 PLC 简介
PLC Programmable Logic Controller（可编程控制器），是在继电器控制和计算机控制基础上开发的工业自动化控制装置，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的，它具有可靠性高、设计施工周期短、维修方便、价格便宜等特点，其种类繁多，不同厂家的产品各有特点，且有一定的区别。但作为工业标准设备，PLC 具有一定的共性，它们都是通过输入接口，接收工业设备或生产过程的各类输入信号（如从操作按钮、行程开关等送来的开关量或有由位器、传感器、变送器等提供的模拟量），并将其转换成其能够接受和处理的数据，运行用户控制程序，将产生的结果通过输出接口转换成外围设备所需要的控制信号，去驱动控制对象（如接触器、电磁阀、调节阀、指示灯、调速装置等），进而控制工业设备或生产过程。
电气系统改造为 PLC 控制的意义 传统的继电器—接触器控制系统由于其结构简单、容易掌握、价格便宜，在一定的范围内能满足控制要求，因而使用面
甚广，在工业控制领域中曾占主导地位，但是继电器—接触器控制有着明显的缺点：设备体积大、寿命短、可靠性差、动作速度慢、功能少、程序不可变；因此对于程序固定，控制过程不太复杂的系统还是适合的。但是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，所以当生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制柜就要改接或更改，通用性和灵活性较差。 但可编程序控制器（PLC）以其完善的功能，很强的通用性，体积少及高可靠性等特点在各工矿企业得到广泛的应用。在工厂自动化系统中，PLC 被广泛采用为核心的控制器件。它既可组成功能齐全的自控系统控制整个工厂的运行，亦可单独使用作单机自动控制。它还是继电器控制柜的理想替代物。在生产工艺控制、过程控制、机床控制、组合机床自动控制等场合，占有举足轻重的地位。
1.2项目设计的具体要求
1.2.1 C650 车床的控制要求
从车削工艺要求出发，对各电动机的控制要求主要是：
电动机 M1（30KW）：由它完成主运动的驱动。要求：直接起动连续运行方式并有点动功能以便调整；能正反转以满足螺纹加工需要；由于加工工件转动惯性大，停车时带有电气制动，此外，还要显示电动机的工作电流以监视切削状况。 冷却电动机 M2：用以加工时提供冷却液，采用直接起动、单向运行、连续工作方式。
快速移动电动机 M3：单向点动、短时工作方式。 要求有局部照明和必要的电气保护与联锁。 C650 车床的控制具体要求
轴转速和进给速度可调, 车削加工时，由于工件的材料、尺寸、工艺要求、加工方式、冷却条件及刀 具种类不同， 切削速度应不同， 因此要求主轴转速能在相当大的范围内进行调节； 加工螺纹时， 要求保证工件的旋转速度与刀具的移动速度之间具有严格的比例关系。为此，车床溜板箱与主轴之间通过齿轮来连接，所以刀架移动和主轴旋转都 是由一台电动机来拖动,而刀具的进给是通过交换齿轮箱传给进给箱的配合来实现的。 主轴能正反两个方向旋转
车削加工一般只需要单向旋转，但在车削螺纹时为避免乱扣，要求主轴反转
来退刀，因此要求主轴能正反旋转。车床主轴旋转方向可通过改变主轴电机转向 及用机械手柄（离合器）来控制。 主轴以及各电动机起动应平稳
为满足此要求，一般功率较小的电动机（如：冷却泵电动机 M2 功率是 2. 2kW、刀架快速移动电动机 M3功率是0.125kW）可以直接起动，功率较大的电动机（如：主轴电动机 M1功率是30kW）一般用降压启动，但若电动机在空载或轻载情况下起动，虽然功率较大，仍可直接启动。 主轴应能迅速停车
迅速停车可以缩短辅助时间，提高工作效率，为使迅速停车，电动机必须采 取制动。车床主轴电动机的制动方式有两种，一种是机械制动（例如机械摩擦的 离合器制动），另一种是电气制动（例如能耗制动和反接制动），C650 卧式车床 主轴电动机的制动方式用反接制动。 车削时的刀具及工件应进行冷却
由于加工时的刀具及工件的温度相当高， 应设有专用电动机拖动冷却泵工作。
机床各电路应有必要的保护及照明等电路
为防止机床电路发生漏电、过载、短路等故障，主电路、控制电路应装上自 动空气开关、漏电开关及热继电器等电气元件，电路的相应环节具有联锁功能， 机床外壳要接地。为满足工作要求，机床应设有专用照明装置。
C650车床主电路控制系统原理图如图1-2所示。
图1-2 C650车床电气控制原理图
1.2.2 PLC 控制系统的设计基本要求
PLC 控制系统是由 PLC 与用户输入、输入设备连接而成的，用以完成预期的控制目的与相应的控制要求。因比 PLC 控制系统设计的基本内容应包括: 了解设备电器的工作原理。根据生产的工艺过程分析控制要求，如需要完成的动作（动作顺序，必需的保护和联锁等），操作方式（手动，自动，点动，连续等）。根据控制要求确定系统控制方案，进行系统的总体设计。
进行 PLC 控制系统配置的设计，主要为 PLC 的选择，PLC 是 PLC 控制系统的核心部件，正确选择 PLC 对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择 PLC，应包括机型的选择 、I/O 模块的选择等。
选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、行程开关等） 输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件），以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），这些设备属于一般的电器元件。
根据控制要求基本确定 I/O 点数和模拟量通道数，进行 I/O 初步分配，绘制I/O 接线图
程序设计主要包括绘制控制系统流程图、设计梯形图、语句表程序，控制程序是控制整个系统工作的核心条件，是保证系统工作正常，安全、可靠的关键。 联机调试。按照控制电路原理图连接硬件，将编写好的控制程序下载至 PLC，