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1、1 绪论普通车床在中小型企业中应用非常广泛，但是继电接触器控制系统因接线复杂、触点易被烧坏、控制反应速度慢、功能单一、故障诊断和排除困难等存在很多缺点，影响了机床的使用和产品的加工质量，所以很有必要对此进行改造。变频器在交流拖动系统应用中呈现优良的控制性，可以实现软起动和无级调速，进行加减速控制，使电动机获得高性能，而且具有显著的节能效果。所以应用变频调速可以提高生产机械的控制精度、生产效率和产品质量，从而利于实现生产过程的自动化。可编程序控制器(PLC)是集微机技术、自动化控制技术、通信技术于一体的通用工业自动控制装置，它可靠性强，性能价格比高，使用方便，是实现工业自动化强有力的工具。本文主
2、要介绍PLC在CA6140型车床改造中的应用过程和方法，用PLC控制取代传统的继电器控制。2 设计要求机械部分主要完成纵向进给系统的结构设计、计算及零件参数的选择，以PLC机械部分主要完成车床的结构设计、计算及零件参数的选择，主要包括步进电机、滚珠丝杠、齿轮传动部分的设计计算，电气控制部分主要利用PLC对系统实现控制功能，完成系统框图、线路图和程序框图部分设计和程序的编写。2.1 控制要求在对CA6140型车床改造过程中，既要保留原继电器的控制功能，又要加强和改善对机床的可靠性和方便性控制。具体控制技术要求如下:（1）电源的闭合和切断控制 ;（2）主轴的正转，反转，停止、正转点动和反转点动控制
3、，在同一时间内这5个动作只能有一个在进行，实行后来优先原则;（3）为防止发生意外应有急停控制，采用电动机反接制动实现，在按急停按钮的时候.PLC可以智能地判断断出当时主轴是处于正转或是反转，进行反接制动，此功能是继电器控制无论如何都做不到的;（4）在进行工件加工时，冷却液需在主轴转动之后，刀具进给前动作，工件加工完成，刀具退回之后，冷却液应停止工作;（5）主电动机M1，刀具进给电动机M2，冷却泵电动机M3都应有短路和过载保护，任一台电动机过载或短路，其它电动机都应停止工作;（6）车床的工作状态应有相应的指示灯显示。2.2 总体改造方案2.2.1 CA6140型车床接触器继电器控制电路原理图 图
4、1CA6140型普通车床接触器继电器控制电路原理图如上图所示。CA6140型普通车床有三台电动机拖动。其中： 为主轴电动机； 为冷却电动机； 为快速移动电动机。按钮SB2为主轴电动机的启动按钮，按钮SB1为主轴电动机的停止按钮。按钮SB3为快速移动电动机的点动按钮，手动开关SA1为冷却电动机的启动开关。主轴电动机的控制要求：按下启动按钮SB2，接触器KM闭合，主轴电动机启动运转；按下停止按钮SB1，接触器KM释放，主轴电动机停止运转。冷却电动机的控制要求：主轴电动机启动后（也只有在主轴电动机 启动后），将手动开关SA1至于闭合位置，中间继电器K1闭合，冷却电动机启动运转；将SA1扳至断开位置时
5、，中间继电器K1释放，冷却电动机停止运转。快速移动电动机的控制要求：按下点动按钮SB3，中间继电器K2通电闭合，快速移动电动机启动运转；松开点动按钮SB3，中间继电器K2断电释放，快速移动电动机停止。当热继电器KR1，KR2任意一个常闭触点断开时，接触器KM与中间继电器K1，K2断电，电动机M1、M2、M3停止运转。因此具有短路及过载保护功能。2.2.2 普通型CA6140车床的自动化改造的主要内容（1）电气控制部分主要利用PLC对系统实现控制功能，完成系统框图、线路图和程序框图部分设计和程序的编写;（2）机械部分主要完成纵向进给系统的结构设计、计算及零件参数的选择，主要包括步进电机、滚珠丝杠
6、、齿轮传动部分的设计计算;（3）不更换机床主电机，利用变频器实现主轴无级调速。改造过程中,首先进行变频器选型，然后确定具体的改造方案,包括电机电路与控制电路设计、变频器外部接线和参数设置等。3 纵向进给系统的设计计算机机步进电 机滚珠丝杠纵向进给工作台对CA6140普通车床的改造, 通常是由计算机控制的步进电动机直接带动传动丝杠来实现。对纵向进给系统进行开环控制,驱动元件采用步进电机,传动装置采用滚珠丝杠副，滚珠丝杠仍安装在原丝杠的位置,两端仍采用原固定方式。3.1 纵向进给机构的改造将CA6140车床进行自动化改造，,原机床的进给系统全部拆除,纵向采用步进电动机降速齿轮滚珠丝杠副溜板的传动方
7、式。滚珠丝杠副是一种在丝杠与螺母间装有滚珠作为中间元件的丝杠副,是回转运动与直线运动相互转换的传动元件。与原有丝杠相比，滚珠丝杠副具有传动效率高、摩擦力小、可预紧、使用寿命长等优点,所以在各类中、小型数控机床的直线进给系统中得到普遍应用。CA6140车床自动化改造技术参数：最大工件直径/mm 400最大工件长度/mm 1 500溜板及刀架重力/N ：纵向(z轴)800; 横向(x轴)600刀架快速移动速度/mmin-1：纵向2.4;横向1.2最大进给速度/mmin-1：纵向0.6;横向0.3定位精度/mm0.015主电机功率/kW 7.5启动加速时间/ms 30改造后的纵向进给系统如图1所示。
8、图2支承间距l=1500 mm,支承滚珠丝杠的轴承为8107型推力球轴承,几何参数为d1=35 mm,滚动体直径=6.35 mm,滚动体数量ZQ=18。滚珠丝杠副及轴承均进行预紧。现以纵向进给系统改造为例,介绍滚珠丝杠副的选型与验算。3.2 纵向进给系统的设计计算（1）切削力计算最大切削功率:式中主电动机功率,CA6140车床=7.5KW;主传动系统的总效率,一般为0.70.85,取=0.8。切削功率应在各种加工情况下经常遇到的最大切削力(或转矩)和最大切削速度(或转速)来计算,即：式中: 主切削力, V最大切削速度,按用硬质合金刀具半精车钢件时的速度取v=100 m/min。在一般外圆车削时
9、：=(0.10.55), =(0.150.65)取=0.48 =1728 N ， =0.58 =2088 N式中：,纵向、横向切削力,N。（2）滚珠丝杠副的选型和验算滚珠丝杠副的选型和验算主要是型号的选择性能验算。滚珠丝杠的选用设计,一般必须已知下列条件：丝杠的最大轴向载荷(或平均工作载荷Fm)、使用寿命T、丝杠的工作长度(或螺母的有效行程)、丝杠的转速n(或平均转速)、丝杠的运转状态等,以纵向为例,可按以下步骤计算:1）滚珠丝杠轴向进给切削力的计算纵向进给为综合型导轨,滚珠丝杠轴向进给切削力：式中：W移动部件的重量,N;导轨上的摩擦因数,取f=0116;K考虑颠覆力矩影响的实验系数,K=1.
10、15。2）滚珠丝杠平均转速的计算最大切削力下的进给速度(r/min),可取最高进给速度的1/21/3(取为1/2),纵向最大进给速度为0.6 m/min,丝杠导程选ph=6 mm,则滚珠丝杠平均转速：3）滚珠丝杠寿命的计算丝杠使用寿命取T=20 000 h(2班工作制10a),则丝杠的计算寿命：滚珠丝杠副承受的最大当量动载荷的计算：根据工作负载Fm、寿命L,滚珠丝杠副承受的最大当量动载荷：式中：运转系数,取=1.2;精度系数,滚珠丝杠副精度取为3级则取=1。4）从滚珠丝杠尺寸系列表(或产品样本)中找出额定动载荷Ca略，大于当量动载荷Cm,同时考虑刚度要求,初选滚珠丝杠副的型号及有关参数。根据机
11、床结构和工作要求(即循环方式、预紧方式、传动精度、传动效率等方面)从初选的几个型号中挑选比较合适的公称直径、导程、负荷滚珠列数和滚珠圈数,确定型号为：CDM4006-2.5-P3,是外循环插管埋入式双螺母垫片预紧丝杠副,其额定动载荷为14 820 N,强度足够,钢球循环列数为12.52,精度等级选为3级其几何参数如下:公称直径d0=40 mm,导程ph=mm,钢球直径Dw=31969 mm,丝杠底径d2=351mm,预紧力Fy=2 066 N。(3)刚度验算的计算滚珠丝杠副刚度的验算,主要是验算丝杠的拉伸或压缩变形量1、滚珠与螺纹滚道接触变形量2和支承滚珠丝杠轴承的轴向接触变形3之和应不大于机
12、床精度所允许变形量的1/2。否则,应考虑选用较大直径的滚珠丝杠副。滚珠丝杠的变形量计算步骤如下:1)丝杠的拉伸或压缩变形量：式中ph工作负载Fm引起导程ph的变化量：由于两端均采用角接触球轴承,且丝杠又进行了预紧,故其拉压刚度可比一端固定的丝杠提高4倍。其实际变形量为：2)滚珠与螺纹滚道间接触变形滚珠丝杠副及轴承均进行预紧,滚珠与螺纹滚道接触变形：式中：z滚珠数量,z=zjk;j圈数;k列数;z每圈螺纹滚道内的滚珠数。对于CDM4006-2.5，z=zjk=d0/dw2152=158.2,取整为158个。因丝杠加有预紧力,2可减少1/2,因此实际变形量：3)支承滚珠丝杠的轴承轴向接触变形支承滚
13、珠丝杠的轴承为8107型推力球轴承,几何参数为d1=35mm,滚动体直径=6135 mm,滚动体数量=18。轴承的轴向接触变形：因施加预紧力,故实际变形量:根据以上计算,总变形量:三级精度滚珠丝杠允许的螺距误差为15m/m,故刚度足够。因为滚珠丝杠两端都采用推力球轴承并预紧,因此不会产生失稳现象,故不需做稳定性校核。4 步进电动机选用步进电动机是一种用脉冲信号控制的电动机，是一种数字电机,在经济型数控机床及自动化设备中应用广泛。控制步进电机的转动需要3个要素:方向、转角和转速。对于含有硬件的驱动电源,方向取决于控制器送出的方向电平的高或低。转角取决于控制器送出的步进脉冲的个数。而转速则取决于控
14、制器发出的步进脉冲之间的时间。在步进电机的控制中,方向和转角控制简单,而转速控制则比较复杂。步进电机工作时,失步或过冲直接影响其定位精度。在设计系统的时候,除了应正确选择步进电机和驱动电源之外,还必须对步进电机在负载能力及动态特性范围内,步进电动机将来自数控装置的进给脉冲输出,电动机的角位移与控制脉冲数成正比,转速与控制脉冲频率成正比,因此,步进电动机已成为自动化机床中最主要的一种伺服动力元件。4.1 确定步距角选取纵向系统的脉冲当量=0.01mm/脉冲,选用步距角=0.75。4.2 起动力矩的计算设步进电动机等效负载力矩为M,负载力为F,根据能量守恒原理,电动机所作的功与负载所作的功的关系为
15、:式中,传动效率=0.97;为纵向丝杠牵引力;当量摩擦系数d=0.01,代入数据计算得:Fs=148015NM=112Nm取安全系数为0.3。则起动力矩Mq为:Mq=M/0.3=410Nm步进电动机的最高频率：取=1m/s,则:据以上数据,选用150BF003型步进电动机,其主要参数为:五相十拍;步距角0.75/1.5;最大静转矩20Nm;脉冲当量0.01;适用丝杠导程6mm;最高空载起动频率2800Hz。4.3 传动比的选定对于步进电机,当脉冲当量p确定,并且滚珠丝杠导程L0和电机步距角b选定后,则该轴伺服传动系统的传动比：5 变频器的应用5.1 使用要求（1）不更换机床主电机；（2）变频器
16、可随时与工频电网进行切换,而状态切换操作要方便快捷；（3）变频器接入后不改变机床操作习惯,即变频器接入后只起无级调速作用;（4）车床主轴无级调速必须在设定最高转速的条件下进行。在改造过程中,首先进行变频器选型;然后确定具体的改造方案,包括电机电路与控制电路设计、变频器外部接线和参数设置。5.2 变频器的容量考虑到车床在低速车削毛坯时，常常出现较大的过载现象，且过载时间可能超过一分。因此，变频器的容量应比正常的配用电动机加大一档。若电动机容量是7.5KW，额定电流是7A，则选择：变频器容量：由于变频器供给电动机是脉动电流，其脉动值比工频供电时电流要大。因此变频器容量要有一定的裕量。一般令变频器的
17、额定输出电流（1.05-1.1）倍的电动机的额定电流或电动机实际运行中的最大电流。即：式中：变频器额定输出电流（A）； 电动机额定输出电流（A）；电动机实际最大电流。5.3 变频器控制方式的选择（1）V/f控制方式。车床除了在车削毛坯时负荷大小有较大变化外，以后在车削过程中，负荷的变化通常是很小的。因此，就切削而言，选择V/F控制方式是能够满足要求的。但在低速切削时，需要预置较大的V/F，在负载较轻的情况下，电动机的磁路常处于饱和状态，励磁电流较大。（2）无反馈矢量控制方式。新系列变频器能够在无反馈矢量控制方式下，已经能够做到0.5HZ时稳定运行，所以完全能够满足普通车床主拖动系统的要求。目前
18、，国产变频器只有V/F控制方式，大部分进口变频器即可以有反馈，也可以无反馈，如日本日立SJ300系列。5.4 变频器型号的选定由上述计算可知，机床主轴电动机功率为7.5KW，变频器额定容量为24KVA，升降速时间为1秒，控制方式为V/F的无矢量控制，多级调速功能由PLC控制实现。从而选择日立SJ300075LF。5.5 变频器的频率给定变频器的频率给定方式可以有多种，我们这里选择配合PLC的分段调速给定。在下图所示中，转速档由按钮开关来选择，通过PLC控制变频器外接输入端子，不同组合，得到8档控制。而电动机的正转，反转和停止分别由按钮开头SF，SR，ST来进行。5.6 变频调速系统的控制电路（
19、1）控制电路以采用外接的电位器调速为例，控制电路如下图2所示。在图中，接触器KM用于接通变频器的电源，由SB1和SB2控制，继电器KA2用于正转，由SF和ST控制，KA3用于反转，由SR和ST控制。正转与反转只有在变频器接触器通电后才能进行，变频器只有在正反转都不工作时才能切断电源。由于车床有点动环节，故在电路中增加了点动控制按钮SJ和KA4。而TB、TA、TC用于故障信号输入。 图3 变频器电路选择20A.1）接触器KM的额定电流：由式可得：8A 取10A2）调速电位器。选10/1W的多圈电位器。（2）变频器功能的预置1）基本频率与最高频率。基本频率在额定电压之下，把其预置为50。当给定信号
20、达到最大时，对应的最高频率预置为100。2）V/F。预置方法：使车床运行在最低速档，按最大切削量最大直径的工件，逐渐加大V/F。直至能正常切削，然后退刀。观察是否因为电流而跳闸，若不跳闸，则预置完毕。3）升降速时间。考虑到车螺纹的需要，将升降速时间预置为1S，由于变频器容量已经加大了一档，升速时不会跳闸。为了避免降速过程中跳闸，将降速时的直流电压限值为680V，（过电压跳闸值通常大于700V）。4）电动机的过载保护。由于所选变频器容量加大一档，故必须准确预置电子热保护功能。在正常情况下，变频器的电流取用比为：5）点动频率。将点动频率设为5。6 控制部分设计变频调速及PLC控制技术常应用于工业实
21、际中,如机床自动化控制系统,由于系统控制过程较复杂,要求控制系统恒速可调可控,节能可靠,因此采用PLC与变频调速控制系统是最佳选择。这可以大幅度节约电能,提高系统的自动化程度,并使系统运行可靠稳定,结构简单,维修、维护、调整方便,经济实用易配置,取代了传统的继电器控制系统。6.1 PLC与继电器控制的比较比较项目继电器逻辑可编程序控制器控制逻辑体积小，接线复杂，修改困难-存储逻辑体积小，连线少，控制灵活，易于扩展控制速度通过触点开闭实现控制作用，动作速度为几十毫秒易出现触点抖动由半导体电路实现控制作用，每条指令执行时间在微秒级，不会出现触点抖动限时控制由时间继电器实现，精度差，易受环境温度影响
22、用半导体集成电路实现，精度高，时间设置方便，不受环境，温度影响设计与施工设计，施工，调试必须顺序进行，周期长，修改困难在系统设计后，现场施工和程序设计可同时进行，周期短，调试修改方便可靠性和可维护性寿命短，可靠性和可维护性差寿命长，可靠性高，有自诊断功能，易于维护价格使用机械开关，继电器和接触器等，价格便宜使用大规模集成电路，初期投资较高6.1.1 控制系统继电接触式控制系统由三个基本部分组成：输入部分、逻辑部分、和输出部分，如图3所示。输入部分是指各种按钮、开关等主令电器。逻辑部分是由各种继电器、接触器及其触点组成的实现一定逻辑功能的控制线路。输出部分则是包括各种电磁铁线圈、电动机、信号指示
23、灯等执行电器。图3 继电接触式控制系统PLC控制也由输入部分、逻辑部分和输出部分组成，如图4所示。输入部分收集并保存被控对象实际运行的信息；逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并判断哪些信息需要做出反应；输出部分提供哪些设备需要作实时操作处理。输入部分基本上与继电器控制系统相同，但为了将不同的电压或电流形成的信号转换成微处理器所能接受的低电平信号，以及将微处理器控制的低电平信号转换成控制对象所需要的电压或电流信号，系统中需加入输入/输出接口电路。图4 PLC控制系统6.1.2 控制逻辑继电接触式控制系统采用硬接线逻辑，即控制系统是按被控对象的实际需要的动作要求而设计，由继电器、接触器等按某种固定
24、接线方式接好的控制线路。程序固定在线路中，联线复杂、体积大、功耗大。要想更改控制功能，必须改联线，工作量大，周期长，灵活性和扩展性差。对PLC控制逻辑进行修改，只要修其程序，帮其控制逻辑称之为“软接线逻辑”；加之PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性好。PLC采用了中、大规模集成电路，体积小，功耗也很小。6.1.3 控制速度继电接触式控制系统是依靠触点的机械动作（闭合与断开）来实现的，触点的动作一般在几十毫秒数量级，工作效率低。若使用的继电器、接触器越多，则反应的速度越慢，还容易出现抖动与电弧现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制动作的，速成度极快，通常一条用户
25、指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步，不会出现触点抖动，更不会出现电弧现象。6.1.4 定时控制和计数控制继电接触式控制系统是利用时间继电器的延时动作来进行定时控制的，定时精度不高，且定时时间易受环境温度和湿度的影响，调整困难.PLC使用半导体集成电路作定时器，时间基准脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围一般在0.01秒至若干秒钟，若干分钟甚至更长。PLC根据用户给定的预置值，由软件和硬件计数器来控制定时时间，定时精度小于10毫秒，定时时间不受环境的影响。LC能实现计数功能，而继电接触式控制系统一般不具备计数功能。6.1.5 可靠性和可维护性继电接触式控制系统使用了较多的机械
26、触点，联线多，触点易受电弧损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。PLC采用了微电子技术，大量开关动作由无触点的半导体电路来完成，可靠性高。PLC还备有自检和监控功能，能检查出自身的故障，并随时显示；能动态地监视程序执行情况，为现场调试和维护提供了方便。6.1.6 设计与施工继电接触式控制系统完成一项控制工程、设计、施工、调试必须依次进行，周期长，修改困难。工程越大，这一问题就越突出。PLC完成一项控制工程，在系统设计完成后，现场施工和控制逻辑设计（梯形图及程序设计）可以同时设计，周期短，调试和修改都方便。6.2 机型选择由控制对象来看，车床实现自动化改造需要输入点十八个，输出点十
27、个。所以我们选择松下FP0系列的FP0C32T 主机，FP0E8RS的扩展单元。这样扩展后可提供I/O点均为20个，完全可以满足系统的要求。6.2.1 PLC参数超小型尺寸:一个控制单元只有25毫米宽,甚至扩充到I/O128点,宽度也只有105毫米,它的安装面积是同类产品中最小.应用广泛:由于它的超小型尺寸和高度兼容性,FP0拥有广泛的应用领域,如:继电器顺序控制，室内检测，传送控制，自动货架，给料机，食品加工和包装机，停车器，行车限距仪。下面为C32系列(仅晶体管输出型)控制单元的相关参数。如下表：编程方法C32系列(仅晶体管输出型)控制方法循环操作控制输入输出点数仅控制单元共32点输入16
28、点，输出16点心扩展（同类型控制和扩展单元）最大：128点扩展（混合类型控制和扩展单元）最大：128点EEP-ROM（不需后备电池）程序容量10000步指令数基本/高级83/115运行速度0.9us每步（基本指令）运行内存继电器内部继电器1008点特殊内继电器64点计时器/计数器144点6.2.2 FPWIN GR编程软件FPWIN GR 是基于Windows平台的松下电工FP系列PLC的编程软件，它可以完成程序的输入、程序编辑、程序注释、程序检查、PLC运行时的数据和状态的监控与测试、参数设置、程序和监控结果的打印及文件管理等功能。菜单采用鼠标点击下拉形式，功能多样，操作方便。6.2.3 F
29、P0的特性（1）I/O点数 从10点至最大128点，FP0可单台使用，也可多模块组合，最多可增加3个扩展模块，扩展单元不需任何电缆即可直接连到主控单元上；（2）扫描速度 FP0的运行速度在同类产品中是最快的，每条基本指令执行速度为0.9S，500步的程序只需0.5ms的扫描时间。还可读取短至50S的窄脉冲，即有脉冲捕捉功能；（3）程序容量 FP0具有5000步的大容量内存及大容量的数据寄存器，可用于复杂控制及大数据量处理；（4）特殊功能 具备两路脉冲输出功能，可单独进行运动位置控制，互不干扰，有双相、双通道、双频高速计数功能，有PWM（脉宽调制）输出功能，可很容易地实现温度控制，还可用来直接驱
30、动松下电工微型变频器VF0，构成小功率变频调速系统；（5）通信功能 FP0可用RS232C口直接连接调制解调器，实现远程通信，还可多个构成分布式控制网络。同时，FP0还增加了程序运行过程中的重写功能和自我诊断功能，程序内存使用EEPROM，无需备用电池，维护简单。输入侧电源采用直流24V,输出侧电源采用交流220V,以便直接驱动接触器和电磁阀。输入点的开关容量为AC,250V/2A(COS),因此,完全可驱动接触器和电磁阀线圈。6.2.4 PLC的输入/输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号主轴M1停止按钮SB1X0电机接触器KM2Y0主轴电动机M1起动按钮SB2X1
31、中间继电器K1Y1正转点动按钮SB3X2中间继电器K2Y2反转点动按钮SB4X3变频器端子X1Y3过热保护继电器KR1.KR2X4变频器端子X2Y4变频器控制电机正转端子SFX5变频器端子X3Y5变频器控制电机反转端子SRX6变频器正转继电器KA2Y6变频器控制电机停止端子STX7变频器反转继电器KA3Y7变频器一档SB6X20反接制动继电器KA4Y20变频器档SB7X21变频器接触器KM2Y21变频器三档SB8X22电源指示HLY22变频器四档SB9X23变频器五档SB10X24变频器六档SB11X25变频器七档SB12X26变频器八档SB13X27急停按钮SB4X12变频器电源停止SB5X
32、13故障信号输入TBX11故障检查RSTX106.2.5 CA6140型普通车床PLC控制接线图6.2.6 程序设计设计思路：（1）当X7闭合时，R0闭合并自锁，变频器通电。当X5闭合时，Y7闭合并自锁，主轴电动机M1正向启动运转，X14为其停止按钮；当X6闭合时，Y6闭合，主轴电机反向运转，而X15为其停止按钮。（2）当R0闭合后，若Y6或Y7闭合，则Y2闭合，冷却泵电动机M2启动运转；当Y6或Y7断开时，Y2释放，冷却电动机M2停止运转。（3）在X4（KR1，KR2）断开时，Y0，Y1，Y2均失电释放，各电动机均停止运转。（5）当X13闭合时，即按下急停按钮时，电机实现反接制动，电机迅速停
33、止。6.2.7 CA6140车床自动化改造完成后总的梯形图与指令表7结束语基于PLC对机床进行改造后，机床运行状况良好，控制功能大大加强，操作更为方便、可靠、准确。纵向进给系统的滚珠丝杠副,在自动化改造CA6140车床应用后,机床工作台运转平稳、灵活、精度高、噪音低,可以满足实际生产加工要求。提高了生产效率和加工质量，深受工人欢迎，取得了良好的社会效益和经济效益。采用变频器实现无级变速是一种调速优良,易于和机械部分组合,价格低廉的方法，改造后可明显提高零件的加工质量,降低加工成本。PLC代替传统继电器接制，能达到很好的效果,节省大量电气元件、导线与原材设计周期,减少维修工作量,提高加工零件合格
34、率,具有较好的经济效益。谢辞在设计过程中不断得到导师的指导和帮助，并为我提供相关资料及技术参数，为我排疑解难，在此深表感谢！图书馆不仅为我们提供丰富的资源，还为方便我们上网查阅资料，为毕业生提供优先、免费的上网机会。同时感谢机电学院领导对这次毕业设计的高度重视和大力支持；再次感谢我的导师对我的关爱；感谢周围同学对我的帮助。参考文献1 罗宇航.流行PLC实用程序及设计.M.西安电子科技大学出版社，20062 汪晓光，王艳丹.可编程控制器原理及应用M.机械工业出版社，20063 李国厚.PLC原理与应用设计M.化学工业出版社，20054 狄丽.数控机床电气控制M.西北大学出版社，20055 李良仁
35、.变频调速技术与应用M.电子工业出版社，20046 江有永，曾忠.基于PLC的普通车床改造.J机械制造,2003, 41(469):49-507 闫占辉，田玉才.变频调速器在无级变速切削车床中的应用.J先进制造技术,2001,42(4):42-448 贺红霞,赵辉. CA6140车床进给系统数控改造中滚珠丝杠副的选型和计算.J 煤矿机械，2007，28（7）：1391419 刘凤国,王晓燕. CA6140型车床进给系统及刀架的数控改造.J煤矿机械，2005，56（2）：959710 齐占庆.机床电气控制技术M.机械工业出版社，200711 秦曾煌.电工学M.高等教育出版社.12 李华.机械制造
36、技术M.高等教育出版社13 吴中俊主编.现代电气控制及PLC应用技术M.北京航空航天大学出版社,200314 王永华.现代电气控制及PLC应用技术M.北京航空航天大学出版社,2003年15 刘金琪.机床电器自动控制M.哈尔滨工业大学出版社,1999年16 成大先.机械设计手册M.化学工业出版社，2003年17 许菊若.机械设计M.化学工业出版社，2004年12月18 郑玉华. 典型机械产品构造M.科学出版社，2004年19 汪应洛. 英汉机电工程技术词汇M.科学出版社，2002年20 曾励. 机电一体化系统设计M.高等教育出版社,2004年目 录1绪论12设计要求12.1控制要求12.2总体改
37、造方案22.2.1CA6140型车床接触器继电器控制电路原理图22.2.2普通型CA6140车床的自动化改造的主要内容33纵向进给系统的设计33.1纵向进给机构的改造33.2纵向进给系统的设计计算44步进电动机选用74.1确定步距角84.2起动力矩的计算84.3传动比的选定95变频器的应用95.1使用要求95.2变频器的容量95.3变频器控制方式的选择105.4变频器型号的选定105.5变频器的频率给定105.6变频调速系统的控制电路106控制部分设计126.1PLC与继电器控制的比较126.1.1控制系统126.1.2控制逻辑136.1.3控制速度136.1.4定时控制和计数控制146.1.5可靠性和可维护性146.1.6设计与施工146.2机型选择146.2.1PLC参数146.2.2FPWIN GR编程软件156.2.3FP0的特性156.2.4PLC的输入/输出点分配表166.2.5CA6140型普通车床PLC控制接线图186.2.6程序设计186.2.7CA6140车床自动化改造完成后总的梯形图与指令表197结束语20谢辞20参考文献2123