李兵

摘 要：对CA6140车床进行PLC改造的目的是为了提高旧设备的自动化程度，降低企业升级换代的成本。本文介绍了PLC控制系统的设计思路和具体步骤，旨在为企业普通车床电气控制系统的改造升级提供参考。

关键词：CA6140；PLC 系统设计；I/O

PLC控制系统（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器，是专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置。它采用某类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。企业要想提高生产效益，对现有的普通机床进行PLC改造是一個投资少，见效快的捷径。

一、CA6140车床电气控制系统硬件分析

主运动传动链，两个末端分别是主电动机和主轴，其功用是把电动机的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。进给运动传动链，两个末端分别是主轴和刀架，其功用是使刀架实现纵向或横向移动及变速与换向。

二、CA6140车床电气控制系统原理

1.CA6140车床电气控制电路分析

（1）主电路分析。①主轴电动机，带动主轴旋转和刀架的进给运动；由接触器控制，熔断器实现短路保护，热继电器实现过载保护；②冷却泵电动机，输送冷却液；由中间继电器控制，热继电器实现过载保护；③刀架快速移动电动机。由中间继电器控制。

（2）控制电路分析。①主轴电动机正反转控制：采用多片摩擦离合器实现；②冷却泵电动机 控制：主轴电动机与冷却泵电动机两台电动机之间实现顺序控制，只有当主轴电动机起动运转后，冷却泵电动机才能释放冷却液；③刀架快速移动电动机控制：点动控制，主电路中未设过载保护，刀架移动方向（前、后、左、右）的改变，是由进给操作手柄配合机械装置来实现的。

三、CA6140车床PLC系统设计

1.PLC系统IO统计

根据车床主电路和控制电路的分析，将PLC需要的输入信号和输出信号与对应的硬件相连，达到控制和检测的目的，车床电气控制系统需要8 个外部输入信号，6个输出信号。PLC 所具有的输入点和输出点一般要比所需冗余30 %，以便于系统的完善和今后的扩展预留。

2.PLC系统外部接线图

从原理来说，采用PLC系统的控制思路和原来的电气控制系统是一致的，只是在控制手段上采取了更先进的设备，提高了可靠性和生产柔性，因为PLC控制系统的编程要比传统的电气控制系统改变接线方便。输入信号使用PLC提供的内部直流电源24V（DC）；负载使用的外部电源为交流220V（AC）。PLC系统的外部接线如图1所示（以S7-200为例）：

3.PLC系统程序设计

PLC的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过PLC编程语言的编制设计的。根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-30），PLC的编程语言包括以下五种：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块图语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）及结构化文本语言（ST）。在工程实践中，一般采用梯形图语言（LD）进行设计，然后在编程软件中进行调试。部分程序如图2所示。

四、结束语

对CA6140车床进行的PLC改造目的是为了提高旧设备的自动化程度，降低企业升级换代的成本。本文提出的采用PLC系统取代电气控制系统的思路和步骤，能够提高普通CA6140车床的加工效率和稳定性，达到设计要求。

参考文献

[1]齐占庆等.《机床电气控制技术》[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]李国厚.《PLC原理与应用》[M].北京：清华大学出版社，2006.

[3]朱朝宽.《典型机床电气控制解析与PLC改造实例》[M].北京：机械工业出版社，2011.

（作者单位：山东科技职业学院）