學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：農(nóng)業(yè)電氣化與自動化班級：13級農(nóng)電班姓名：鄭博寧趙智輝韋志杰題目：CW6136A型臥式車床電氣限制設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：李海軍劉宇設(shè)計(jì)日期：2016.5.6摘要CW6136A型臥式車床是機(jī)床中應(yīng)用最為廣泛的一種，它可以用于切削各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面及螺紋。車床在加工工件時，隨著工件材料和材質(zhì)的不同，該車床會有變速的實(shí)力，應(yīng)選擇合適的主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度。為了滿意加工時的須要，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動有時須要正轉(zhuǎn)運(yùn)動而有時須要反轉(zhuǎn)運(yùn)動，這個要求一般是通過變更主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)向或采納離合器來實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)給運(yùn)動多半是把主軸運(yùn)動分出一部分動力，通過掛輪箱傳給進(jìn)給箱來實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給。有的為了提高效率，刀架的快速運(yùn)動由一臺進(jìn)給電動機(jī)單獨(dú)拖動。車床一般都設(shè)有溝通電動機(jī)拖動的冷卻泵，來實(shí)現(xiàn)刀具切削時冷卻。關(guān)鍵詞：CW6136A型車床；電氣限制；PLC目錄1課題背景及任務(wù)要求…………11.1課題背景…………………11.2任務(wù)要求…………………12設(shè)計(jì)方案（繼電器限制）……………………12.1M1電機(jī)……………………12.2M2電機(jī)……………………12.3總電路設(shè)計(jì)………………13電氣限制柜安裝與調(diào)試………23.1要求………………………23.2元器件明細(xì)………………23.3實(shí)物圖……………………33.4調(diào)試狀況…………………44PLC限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………44.1I/O分析與PLC選擇……………………44.2I/O安排及外圍接線圖…………………54.3程序設(shè)計(jì)及調(diào)試…………54.4梯形圖……………………65結(jié)論……………7參考文獻(xiàn)…………81課題背景及任務(wù)要求1.1課題背景工業(yè)生產(chǎn)部門的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，基本上都是通過金屬切削車床加工生產(chǎn)出來的，因此說車床是機(jī)械制造業(yè)中的主要加工設(shè)備，車床的質(zhì)量、數(shù)量及自動化水平，都干脆影響到整個機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。而對于這些車床，我們都是通過電來限制，所以說車床的電氣限制是尤為重要的，在車床電氣限制方面，最初采納手動限制，如少數(shù)容量小、動作單一的車床，運(yùn)用手動限制電器干脆限制。后來由于切削工具、車床結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，切削功率的增大，車床運(yùn)動的增多，手動限制已不能滿意要求，于是出現(xiàn)了以繼電器---接觸器為主的限制電器所組成的限制系統(tǒng)。這種車床電氣限制是繼電器接觸式限制系統(tǒng)，由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等等組成，實(shí)現(xiàn)對車床多種活動限制。這種以繼電器,接觸器為主的的限制電器所組成的限制裝置和限制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對車床各種運(yùn)動的的限制，如啟停，反轉(zhuǎn)，變更速度等。繼電器接觸式限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡潔、維護(hù)便利、抗干擾強(qiáng)，工作穩(wěn)定牢靠，成本低，所以在工業(yè)生產(chǎn)中電氣限制系統(tǒng)使車床自動化又邁進(jìn)了一大步。1.2任務(wù)要求（1）整個機(jī)床電路要具有短路愛護(hù)，M1要具有短路、過載愛護(hù)，M2具有短路愛護(hù)；（2）M1具有正、反轉(zhuǎn)限制功能；（3）M1為雙速電機(jī)；（4）M2為單向運(yùn)轉(zhuǎn)，不采納制動措施，可干脆啟動；（5）限制回路工作電壓為220V。2設(shè)計(jì)方案（繼電器限制）2.1M1電機(jī)電機(jī)M1分別通過線圈KM1、KM2、KML、KMH與KM來限制它們各自的正轉(zhuǎn)運(yùn)行、反轉(zhuǎn)運(yùn)行、低速運(yùn)行、高速運(yùn)行。2.2M2電機(jī)電機(jī)M2則是通過限制線圈KM3來限制它自身的冷卻時的正常運(yùn)行。2.3總電路設(shè)計(jì)圖1主電路及限制電路原理圖3電氣限制柜安裝與調(diào)試3.1要求1）全部機(jī)柜裝配完整，全部電氣工作滿意電氣規(guī)范的應(yīng)用要求；2）供電電源：兩相溝通220V，50HZ；3）安裝地點(diǎn)的環(huán)境溫度：0到50攝氏度；4）安裝地點(diǎn)的相對濕度：空氣的相對濕度<85%，無凝露；5）限制柜安裝地點(diǎn)不行有腐蝕性介質(zhì)和爆炸危急介質(zhì)；6）限制柜外殼良好的接地愛護(hù)，接地電阻小于4歐姆；7）限制柜按肯定容量與工作制設(shè)計(jì)，禁止用于設(shè)計(jì)外的其他場合。3.2元器件明細(xì)1、接觸器的選用接觸器用于帶負(fù)載主電路的自動接通或切斷。分直流、溝通兩類，機(jī)床中應(yīng)用最多的是溝通接觸器。選擇接觸器主要考慮一下技術(shù)數(shù)據(jù)：1）電源種類：溝通、直流。2）主觸點(diǎn)額定電壓、額定電流。3）協(xié)助觸點(diǎn)的種類、數(shù)量及觸點(diǎn)額定電流。4）電磁線圈的電源種類，頻率和額定電壓。5）額定操作頻率，即允許的沒小時接通的最多次數(shù)。主觸點(diǎn)額定電流，一般依據(jù)電動機(jī)容量Pd計(jì)算觸點(diǎn)電流Ic，即Ic>=1000Pd/KUd。式中，K—閱歷常數(shù)，一般取1~1.4；Pd—電動機(jī)功率（kW）；Ud—電動機(jī)額定線電壓（V）；Ic—接觸器主觸點(diǎn)電流（A）；主電機(jī)：接觸器KM1、KM2、KM、KML、KMH，依據(jù)主電動機(jī)M1的額定電流Ie=,限制回路電源220V，KM1須要主觸點(diǎn)3對，動合觸點(diǎn)4對，動斷觸點(diǎn)1對；KM2須要主觸點(diǎn)3對，動合觸點(diǎn)3對，動斷觸點(diǎn)1對；KML須要要主觸點(diǎn)3對，動合觸點(diǎn)1對，動斷觸點(diǎn)1對；KMH須要主觸點(diǎn)3對，動合觸點(diǎn)2對，動斷觸點(diǎn)1對；KM須要主觸點(diǎn)3對。依據(jù)上述狀況，選用CJ0-40型接觸器，電磁線圈電壓為220V。冷卻泵：由于M2電動機(jī)的額定電流較小，接觸器KM3可選用CJ0-40溝通接觸器，線圈電壓220V,觸點(diǎn)電流5A，KM3須要主觸點(diǎn)3對，動合觸點(diǎn)1對。2、熱繼電器的選用熱繼電器用于電動機(jī)的過載愛護(hù)。熱繼電器的選擇主要是依據(jù)電動機(jī)的額定電流來確定其型號和規(guī)格。熱繼電元件的額定電流Irt應(yīng)接近或者略大于電動機(jī)的額定電流Ied，即：Irt=（0.95—1.05）Ied熱繼電器的整定電流值是指熱元件通過的電流超過此值的20%時，熱繼電器應(yīng)當(dāng)在20min內(nèi)動作。選用時整定電流應(yīng)與電動機(jī)額定電流一樣。主電動機(jī)M1額定電流30A,熱繼電器FR應(yīng)選用JR0-40型的，熱元件的電流為40A,整定電流調(diào)整范圍25~40A,工作時將額定電流調(diào)整為30A。表1元器件明細(xì)表符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M1三相異步電動機(jī)Y160M-411KW380V1460r/min1M2冷卻泵電動機(jī)JCB-220.125kW380V2790r/min1KM1、KM2、KM3KMH、KML、KM溝通接觸器CJ0-40額定電流40A220V6FU熔斷器RL1-100380V100A熔體80A1SB1、SB4、SB7按鈕LA19-11黃色5A3SB2、SB3、SB6按鈕LA19-11綠色5A3SB5按鈕LA19-11紅色5A1FR熱繼電器JR0-40額定電流40A，整定電流30A13.3實(shí)物圖圖2電氣限制柜接線圖圖3按鈕接線圖圖4按鈕分布圖3.4調(diào)試狀況主電動機(jī)M1的工作狀況：

（1）正轉(zhuǎn)低速：當(dāng)按SB2下按鈕，KM1線圈得電，KM1主觸點(diǎn)閉合，然后按下SB4按鈕，KML線圈得電，KML主觸點(diǎn)閉合，正轉(zhuǎn)低速起動。（2）正轉(zhuǎn)高速：當(dāng)按下SB2按鈕，KM1線圈得電，KM1主觸點(diǎn)閉合，然后按下SB5按鈕，KMH線圈得電，KMH線圈得電，KM線圈得電，KMH主觸點(diǎn)閉合，同時KM主觸點(diǎn)閉合，正轉(zhuǎn)高速起動。（3）反轉(zhuǎn)低速：當(dāng)按下SB3按鈕，KM2線圈得電，KM2主觸點(diǎn)閉合，然后按下SB4按鈕，KML線圈得電，KML主觸點(diǎn)閉合，反轉(zhuǎn)低速起動。（4）反轉(zhuǎn)高速：當(dāng)按下SB3按鈕，KM2線圈得電，KM2主觸點(diǎn)閉合，然后按下SB5按鈕，KMH線圈得電，KM線圈得電，KMH主觸點(diǎn)閉合，同時KM主觸點(diǎn)閉合，反轉(zhuǎn)高速起動。冷卻泵電動機(jī)M2的工作狀況：按下SB7按鈕，KM3線圈得電，KM3主觸電閉合，同時形成自鎖，電機(jī)啟動。4PLC限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1I/O分析與PLC選擇1、對輸入／輸出點(diǎn)的選擇盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會造成肯定奢侈。要先弄清晰限制系統(tǒng)的I／O總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的15～20％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需PLC的點(diǎn)數(shù)。另外要留意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對同時接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點(diǎn)不得超過總輸入點(diǎn)的60％；PLC每個輸出點(diǎn)的驅(qū)動實(shí)力（A／點(diǎn)）也是有限的，有的PLC每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般PLC的允許輸出電流隨環(huán)境溫度為上升而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。PLC的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采納不同的電壓種類和電壓等級，但這種PLC平均每點(diǎn)的價格較高。假如輸出信號之間不須要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的PLC。2．對存儲容量的選擇對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進(jìn)行限制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘10字／點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù)乘5字／點(diǎn)來估算；計(jì)數(shù)器／定時器按（3～5）字／個估算；有運(yùn)算處理時按（5～10）字／量估算；在有模擬量輸入／輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入（或輸出）一路模擬量約需（80～100）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口200字以上的數(shù)量粗略估算。最終，一般按估算容量的50~100%留有裕量。對缺乏閱歷的設(shè)計(jì)者，選擇容量時應(yīng)留有較大的裕量。3．對I/O響應(yīng)時間的選擇PLC的I/O響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在2～3個掃描周期）等。對開關(guān)量限制的系統(tǒng)，PLC的I/O響應(yīng)時間一般都能滿意實(shí)際工程的要求，可不必考慮I/O響應(yīng)問題。但對模擬量限制的系統(tǒng)、特殊是閉環(huán)限制系統(tǒng)要考慮這個問題。4．依據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型不同的負(fù)載對PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的PLC有很多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的實(shí)力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓敏捷（可溝通、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不常見的交、直流負(fù)載可選擇繼電器輸出型的PLC。綜上所述，我們的PLC所選擇型號為CPM1A-20CDR-A型可編程限制器。4.2I/O安排及外圍接線圖表2I/O安排表格輸入輸出元件地址功能元件地址功能SB100000M1總停止KM101001M1正轉(zhuǎn)SB200001KM1通電KM201002M1反轉(zhuǎn)SB300002KM2通電KML01003M1低速SB400003KML通電KMH01004M1高速SB500006KMH、KM通電KM01005M2運(yùn)轉(zhuǎn)SB600009M2總停止KM301006SB700010KM3通電FR過載愛護(hù)FU短路愛護(hù)圖5PLC限制系統(tǒng)外圍接線圖4.3程序設(shè)計(jì)及調(diào)試（1）了解和分析被控對象的限制要求，確定輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量。

（2）依據(jù)輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，我們有7個輸入端，6個輸出端，并選擇相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的PLC機(jī)型為CPM1A-20CDR-A型。

（3）合理安排I/O點(diǎn)數(shù)，繪制PLC限制系統(tǒng)輸入、輸出端子接線圖。

（4）依據(jù)限制要求繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖。

（5）依據(jù)工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖編寫梯形圖、指令語句、匯編語言或計(jì)算機(jī)高級語言等形式的用戶程序。

（6）用編程器將用戶程序輸入到PLC內(nèi)部存儲器中，進(jìn)行程序調(diào)試。

（7）程序調(diào)試。先進(jìn)行模擬調(diào)試，再進(jìn)行現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試；先進(jìn)行局部、分段調(diào)試，再進(jìn)行整體、系統(tǒng)調(diào)試。

（8）調(diào)試過程結(jié)束，整理技術(shù)資料，投入運(yùn)用.4.4梯形圖圖6M1電機(jī)正轉(zhuǎn)工作時圖7M1電機(jī)反轉(zhuǎn)工作時圖8M1電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)工作時圖9M1電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)工作時圖10M2電機(jī)工作5結(jié)論通過這次課程設(shè)計(jì)我們知道很多關(guān)于臥式車床的學(xué)問，雖然在做程設(shè)計(jì)的過程中遇到很多問題，但是我們也從中收獲到了很多原來不知道的學(xué)問。我們發(fā)覺我們對CW6163A型臥式車床的相識還很少,我們要學(xué)習(xí)的東西還有很多,多翻看書籍是必不行少的。不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的學(xué)問，而且學(xué)到了很多書本上所沒有學(xué)到過的學(xué)問。

在課程設(shè)計(jì)的期間我們?nèi)ゲ闀橘Y料，請教同學(xué)的過程就是我們提高的過程，久違的仔細(xì)又體會了一次，尤其感謝老師的諄諄訓(xùn)誨，感謝同學(xué)們的主動幫忙，我們的課程設(shè)計(jì)最終順當(dāng)完成了。我們學(xué)到了很多關(guān)于臥式車床的學(xué)問，了解了臥式車床的各部分的組成，調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)。最終，經(jīng)過一個星期的探討、學(xué)習(xí)與查閱相關(guān)資料，按要求完成了老師下發(fā)的課題，最終完成了設(shè)計(jì)，總體感覺收獲還是特別大的。參考文獻(xiàn)1齊占慶等.電氣限制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，20022羅洪田.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.等教化出