基于plc的b2012a型龍門刨床的自動化改造畢業(yè)論文

1、<p>　　機電 系 機電一體化 專業(yè) 09301 級</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目: B2012a型龍門刨床基于PLC的自動化改造 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p&g

2、t;　　前言----------------------------------------------------------- 3</p><p>　　摘要----------------------------------------------------------- 3</p><p>　　緒論------------------------------------------

3、-------- 4</p><p>　　1.1龍門刨床簡介-------------------------------------------- 5</p><p>　　1.2 PLC的基本概念------------------------------------------</p><p>　　1.3本文研究的目的及意義-------------------

4、----------------- </p><p>　　第二章 B2012A龍門刨床的基本情況-------------------------------</p><p>　　2.1基本結(jié)構(gòu)------------------------------------------------</p><p>　　2.2工作過程-------------------

5、-----------------------------</p><p>　　2.3運動分析------------------------------------------------</p><p>　　2.4傳動系統(tǒng)------------------------------------------------</p><p>　　第三章 龍門刨床對控制

6、系統(tǒng)的要求--------------------------------</p><p>　　3.1要求有寬廣的調(diào)速范圍------------------------------------</p><p>　　3.2電氣控制電路能保證機床可靠地自動工作---------------------</p><p>　　3.4工作臺速度調(diào)整-------------

7、-----------------------------</p><p>　　3.5刀架能自動進給和快速移動--------------------------------</p><p>　　3.6系統(tǒng)的機械特性要有一定的硬度----------------------------</p><p>　　3.7有必要的聯(lián)鎖保護-------------------

8、---------------------</p><p>　　第四章 B2012A型龍門刨床的電氣控制----------------------------</p><p>　　4.1交流機組拖動系統(tǒng)組成------------------------------------</p><p>　　4.2直流發(fā)電—拖動系統(tǒng)組成------------------

9、--------------- </p><p>　　4.3各控制電路概述------------------------------------------</p><p>　　4.3.1 主拖動機組電動機M1控制電路-----------------------</p><p>　　4.3.2 橫梁控制電路----------------------------

10、----------</p><p>　　4.3.3 工作臺自動循環(huán)控制電路---------------------------</p><p>　　4.3.4 工作臺步進，步退控制------------------------------</p><p>　　4.3.5 刀架控制電路---------------------------------------

11、</p><p>　　第五章 變頻技術(shù)------------------------------------------------</p><p>　　5.1變頻技術(shù)的優(yōu)越性------------------------------------------</p><p>　　5.2系統(tǒng)對變頻器的控制要求---------------------------

12、-----------</p><p>　　5.3變頻器的選型----------------------------------------------------------------</p><p>　　5.4設(shè)備組成----------------------------------------------------</p><p>　　5.5組成框圖-

13、--------------------------------------------------</p><p>　　第六章 B2012A型龍門刨床PLC控制系統(tǒng)組成----------------------------</p><p>　　6.1龍門刨床的特點---------------------------------------------</p><

14、p>　　6.2輸入/輸出分配表-----------------------------------------------</p><p>　　6.3 PLC類型選定---------------------------------------------------</p><p>　　6.4工作臺控制流程-------------------------------------

15、-----------</p><p>　　6.5 PLC控制接線圖------------------------------------------------</p><p>　　6.6 設(shè)計控制程序------------------------------------------------</p><p>　　第七章 B2012A型龍門刨床改造效果--

16、----------------------------------</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計總結(jié)--------------------------------------------------</p><p>　　參考文獻------------------------------------------------------- </p><p><

17、;b>　　摘 要</b></p><p>　　分析了龍門刨床的運動特點，利用PLC和變頻技術(shù)對B2012A型龍門刨床進行自動化改造，以提高其加工效率和精度。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 龍門刨床；PLC；變頻。</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　龍門刨床是機械工業(yè)的主要

18、工作母機之一，在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的位置。其電氣控制系統(tǒng)包括工作臺的主傳動和進給機構(gòu)邏輯時序控制兩大部分。龍門刨床工作臺的行程控制多采用傳統(tǒng)的繼電器、行程開關(guān)控制方式來實現(xiàn)，該方式存在著故障率高、接線復(fù)雜、靈活性小、檢修不方便等缺點。這對加工性能及成本有很大的影響，有的甚至無法在一些加工要求稍高的工件場合下使用。</p><p>　　但是，目前部分中小型企業(yè)及高校仍廣泛使用這種傳統(tǒng)的繼電器控制機床。在資金緊張的情

19、況下，更新機床是不太現(xiàn)實的。因此，對龍門刨床加工性能和要求進行分析研究，設(shè)計一套低成本高性能的控制方案，應(yīng)用于實踐，可最大限度發(fā)揮龍門刨床的加工潛力，提高可靠性，降低運行成本，對老式龍門刨床的改造提高有很大的實際意義。</p><p>　　隨著PLC在工業(yè)控制中的迅猛發(fā)展，為改變上述缺點提供了有效途徑。因此，本文作者將以B2012A型龍門刨床為例，根據(jù)龍門刨床的加工工藝特點，采用可編程序控制器(PLC)對其傳統(tǒng)控

20、制系統(tǒng)進行改造。 </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1龍門刨床簡介</b></p><p>　　銑床是美國人惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床；為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國人布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺萬能銑床，這是升降臺銑床的雛形；1884年前后又出現(xiàn)了龍門銑床；二十世

21、紀20年代出現(xiàn)了半自動銑床，工作臺利用擋塊可完成“進給-決速”或“決速-進給”的自動轉(zhuǎn)換。</p><p>　　龍門刨床是各類機加工廠中較為常見的設(shè)備，是具有門式框架和臥式長床身的刨床。龍門刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作臺上裝夾多個零件同時加工。龍門刨床的工作臺帶著工件通過門式框架作直線往復(fù)運動，空行程速度大于工作行程速度。橫梁上一般裝有兩個垂直刀架，刀架滑座可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個角度，并可沿橫梁作橫向進給運

22、動；刨刀可在刀架上作垂直或斜向進給運動；橫梁可在兩立柱上作上下調(diào)整。一般在兩個立柱上還安裝可沿立柱上下移動的側(cè)刀架,以擴大加工范圍工作臺回程時能機動抬刀，以免劃傷工件表面。機床工作臺的驅(qū)動可用發(fā)電機－電動機組或用可控硅直流調(diào)速方式,調(diào)速范圍較大,在低速時也能獲得較大的驅(qū)動力。</p><p>　　龍門銑床還有一些變型以適應(yīng)不同的加工對象。①龍門銑鏜床：橫梁上裝有可銑可鏜的銑鏜頭，其主軸（套筒或滑枕）能作軸向機動進

23、給并有運動微調(diào)裝置,微調(diào)速度可低至5毫米/分。②橋式龍門銑床：加工時工作臺和工件不動,而由龍門架移動。其特點是占地面積小，承載能力大，龍門架行程可達20米，便于加工特長或特重的工件 ，其外形與龍門刨床相似，區(qū)別在于它的橫梁和立柱上裝的不是刨刀刀架而是帶有主軸箱的銑刀架，并且龍門銑床的縱向工作臺的往復(fù)運動不是主運動，而是進給運動，而銑刀的旋轉(zhuǎn)運動是主運動。在龍門銑床上可以用多把銑刀同時加工表面，所以生產(chǎn)效率比較高，適用與成批和單件生產(chǎn)，用

24、以加工中型和大型工件。</p><p>　　1.2 PLC的基本概念</p><p>　　PLC可編程序控制器： PLC英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通

25、過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制系統(tǒng)（Programmable Logic Controller）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 </p><p>　　可編程控制器是計算機技術(shù)與自動化控制技術(shù)相結(jié)

26、合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，大大推進了機電一體化的進程。</p><p>　　1.2.1 P

27、LC的分類</p><p><b>　　(1) 小型PLC</b></p><p>　　小型PLC的I/O點數(shù)一般在128點以下，其特點是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，除了開關(guān)量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。</p><p>

28、;<b>　　(2) 中型PLC</b></p><p>　　中型PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，其I/O點數(shù)一般在256~1024點之間。I/O的處理方式除了采用一般PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。</p><p><

29、b>　　(3) 大型PLC</b></p><p>　　一般I/O點數(shù)在1024點以上的稱為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強。具有極強的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機器的可靠性更高。</p><p>　　1.2.2 PLC的主要特點</p>

30、<p>　　（1）結(jié)構(gòu)靈活，不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò)，同時可以靈活擴展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與WLAN媲美。</p><p>　?。?）傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定，可以很平順的在線觀賞DVD影片，它所提供的14Mbps帶寬可以為很多應(yīng)用平臺提供保證。最新的電力線標準HomePlug AV傳輸速度已經(jīng)達到了200Mbps；為了確保QoS，HomePlug AV采用

31、了時分多路訪問（TDMA）與帶有沖突檢測機能的載體偵聽多路訪問（CSMA）協(xié)議，兩者結(jié)合，能夠很好地傳輸流媒體。</p><p>　?。?）范圍廣，無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。雖然無線網(wǎng)絡(luò)可以做到不破墻，但對于高層建筑來說，其必需布設(shè)N多個AP才能滿足需求，而且同樣不能避面信號盲區(qū)的存在。而電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。由此，運營商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每

32、一處有電力線的地方。這一技術(shù)一旦全面進入商業(yè)化階段，將給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。終端用戶只需要插上電力貓，就可以實現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。</p><p>　　（4）低成本。充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無需任何布線，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物、公用設(shè)施、家庭裝潢的破壞，同時也節(jié)省了人力。相對傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)，PLC成本更低，工期短，可擴展性和可管理性更

33、強。目前國內(nèi)已開通電力寬帶上網(wǎng)的地方，其包月使用費用一般為50-80元/月左右，這樣的價格和很多地方的ADSL包月相持平。</p><p>　　（5）適用面廣。PLC作為利用電力線組網(wǎng)的一種接入技術(shù)，提供寬帶網(wǎng)絡(luò)“最后一公里”的解決方案，廣泛適用于居民小區(qū)，酒店，辦公區(qū)，監(jiān)控安防等領(lǐng)域。它是利用電力線作為通信載體，使得PLC具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，就立即可享受4.5~45Mbp

34、s的高速網(wǎng)絡(luò)接入，來瀏覽網(wǎng)頁﹑撥打電話，和觀看在線電影，從而實現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻，以及電力于一體的“四網(wǎng)合一”。</p><p>　　1.3 本文研究的目的及意義</p><p>　　近幾年來在工業(yè)自動化，機電一體化，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面，PLC得到廣泛的應(yīng)用。學(xué)習(xí)，掌握和應(yīng)用PLC技術(shù)對提高我國工業(yè)自動化水平和生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。采用可編程序控制器(PLC)對龍門刨床的傳統(tǒng)控制系

35、統(tǒng)進行改造，將具有投資小、改造周期短，節(jié)能降耗、提高功效顯著的優(yōu)點。</p><p>　　第二章 B2012A龍門刨床的基本情況</p><p><b>　　2.1 基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　B2012A型龍門刨床主要由7部分組成，如圖1所示，其中床身為箱體型零件，其上有V形導(dǎo)軌。工作臺安放在床身上，工作臺下面有斜齒條，可以往復(fù)運動

36、。橫梁用于安裝垂直刀架，刨削加工時嚴禁動作，只有在工作臺停止運動時才能移動，以調(diào)整刀架高度。兩個垂直刀架可沿橫梁導(dǎo)軌在水平方向?；蜓氐都鼙旧淼幕鍖?dǎo)軌在垂直方向作快速移動或工作進給。左右側(cè)刀架及進給箱可沿立柱導(dǎo)軌上下快速移動或自動進給</p><p><b>　　2.2 工作過程</b></p><p>　　龍門刨床的刨削過程是工件與刨刀作相對運動的過程。為此，工件必

37、須與工作臺一起頻繁地進行往復(fù)運動，工件的切削加工僅在工作行程中，返回行程是空行程。在切削過程中只有工作臺由返回行程轉(zhuǎn)到工作行程的期間刀假才進行一定量的進給。其中，機床的主運動是工作臺縱向往復(fù)運動，而橫梁的上下移動，刀架沿橫梁的左右移動，以及側(cè)刀架在立柱的上下往復(fù)運動稱作往復(fù)運動。</p><p>　　2.3 B2012A龍門刨床的運動分析</p><p>　　2.3.1 主運動行程以及各

38、階段工作狀況 </p><p>　　我國現(xiàn)行生產(chǎn)的龍門刨床其主拖動方式以直流發(fā)電機—電動機組及晶閘管—電動機系統(tǒng)為主，以A系列龍門刨床為例，它采用電磁擴大機作為勵磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機—電動機系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)直流電動機電壓來調(diào)節(jié)輸出速度，并采用兩級齒輪變速箱變速的機電聯(lián)合調(diào)節(jié)方法。其主運動為刨臺頻繁的往復(fù)運動，在往復(fù)一個周期中，對速度的控制有一定要求，如圖2所示。</p><p><b&

39、gt;　　圖中：</b></p><p>　　t1段表示刨臺起動，刨刀切入工件的階段，為了減小刨刀剛切入工件的瞬間，刀具所受的沖擊及防止工件被崩壞，此階段速度較低。</p><p>　　t2段為刨削段，刨臺加速至正常的刨削速度</p><p>　　t3段為刨刀退出工件段，為防止邊緣被崩裂，同樣要求速度較低。</p><p>　　t

40、4段為返回段，返回過程中，刨刀不切削工件，為節(jié)省時間，提高加工效率，返回速度應(yīng)盡可能高些。</p><p>　　t5段為緩沖區(qū)。返回行程即將結(jié)束，再反向到工作速度之前，為減小對傳動機械的沖擊，應(yīng)將速度降低，之后進入下一周期。</p><p>　　2.3.2 刨臺運動的機械特性曲線</p><p>　　與很多切削機床相同，刨臺運動特性分兩種情況分析。</p>

41、;<p><b>　?。?）低速區(qū)</b></p><p>　　刨臺運動速度較低時，此時刨刀允許的切削力由電動機最大轉(zhuǎn)矩決定。電動機確定后，即確定了低速加工時的最大切削力。因此，在低速加工區(qū)，電動機為恒轉(zhuǎn)矩輸出。</p><p><b>　　（2）高速區(qū)</b></p><p>　　速度較高時，此時切削力受機

42、械結(jié)構(gòu)的強度限制，允許的最大切削力與速度成反比，因此，電動機為恒功率輸出。</p><p>　　由此可得，主拖動系統(tǒng)直流電動機的運行機械特性曲線分為如圖3所示兩段。</p><p>　　2.3.3 橫梁運動特點</p><p>　　橫梁只是在工作臺停止時方可調(diào)整，橫梁運動屬于“點動”性質(zhì) 。為了保證橫梁能按要求停在一定的位置上，還設(shè)有夾緊機構(gòu)。</p>

43、<p><b>　　2.4 傳動系統(tǒng)</b></p><p>　　龍門刨主拖動系統(tǒng)以直流發(fā)電機組-電動機（G-M）及晶閘管-電動機系統(tǒng)為主，如圖4所示。國產(chǎn)A系列龍門刨的主拖動系統(tǒng)采用電磁擴大機作為勵磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機-電動機系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)直流發(fā)電機電壓來調(diào)節(jié)輸出速度，并采用兩級齒輪變速箱變速的機電聯(lián)合調(diào)節(jié)方法。其主運動為刨臺頻繁的往復(fù)運動，對速度的控制有一定的要求，采用機械速

44、比為2：1和電氣調(diào)速范圍為10：1的機電聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　主拖動系統(tǒng)調(diào)速分析如圖5所示。其中Fm 表示最大切削力，Vl表示切削速度，Pm表示最大切削功率。圖中，為對應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩時的最高速度，稱為計算速度。在V1-V2范圍內(nèi)要求恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速速；而在V2-V3范圍內(nèi)則要求恒功率調(diào)速。</p><p>　　機電聯(lián)合調(diào)速與單純調(diào)壓調(diào)速比較，電動機的設(shè)計功率可以縮小一半，但是電動機的

45、功率仍然比負載所需要的功率大接近一倍，因此A系列龍門刨床直流電動機的功率并沒有得到充分利用。同時因為進刀機構(gòu)采用進刀繼電器控制進刀，而繼電器鐵心和圓盤齒因頻繁運動而磨損，使精度下降。</p><p>　　第三章 龍門刨床對控制系統(tǒng)的要求</p><p>　　B2012A型龍門刨床的工作臺是往返交替循環(huán)直線運動的，工件固定在工作臺上與刀具作相對運動。工作臺在工作行程是進行切削加工，各種臺返

46、回時，刀具自動抬起，不進行切削加工。工作臺返回是速度快，以減小空行程時間。</p><p>　　B2012A型龍門刨床的主拖動系統(tǒng)要求比較高，它不僅要求足夠大的切削功率，較大的調(diào)速范圍，而且能夠按照要求實現(xiàn)自動的速度循環(huán)。對于刀架得移動．進刀．退刀．抬刀．橫梁放松與夾緊．橫梁上升與下降．工作臺步進與步退等各種電動機與控制電器配合實現(xiàn)電器配合實現(xiàn)。B2012A型龍門刨床對電氣控制和PLC控制的系統(tǒng)要求綜合起來又以下

47、幾個方面：</p><p>　　3.1 要求有寬廣的調(diào)速范圍</p><p>　　由于在加工過程的材料和零件不同，所使用的刀具也會不同（例高速鋼刀具。硬質(zhì)合金刀具等），這就要求機床有不同的速度，以便滿足不同加工工藝的要求。</p><p>　　B2012A型龍們刨床采用電機放大機作為直流發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機-電動機組系統(tǒng)并加一級機械變速，從而保證工作臺調(diào)速范

48、圍達到20：1工作臺在低速檔的速度為6—60m/min在高速檔的速度為9—90m/min在低速檔或高速檔范圍內(nèi)，可實現(xiàn)電氣的無機調(diào)速，以便生產(chǎn)時能選擇最合理的切削速度。</p><p>　　3.2 電氣控制電路能保證機床可靠地自動工作</p><p>　　工作臺往復(fù)運動一次吼，刀架自動進給。后退行程中，刀架自動抬起。工作臺在行程末尾可進行減速、反向等運動的自動變換。</p>

49、<p>　　3.3工作臺能夠按照需要實現(xiàn)自動往返循環(huán)。</p><p>　　在高速切削時，是為了減小刀具的沖擊，應(yīng)使刀具慢速切入工件。若切削速度與沖擊為刀具所能承受時，利用轉(zhuǎn)換開關(guān)，可以取消慢速切入。在工作臺前進與返回行程末尾，工作臺能自動調(diào)速，以保證刀具慢速離開工件，防止工件邊緣剝裂，同時可減小工作臺反向時的沖程和對電動機及其他機械的沖擊。 </p><p>　　3.4 工

50、作臺速度調(diào)整，且無須停車。</p><p>　　用于磨削時，工作臺應(yīng)能降低速度至1m/min，以便保持磨削時工件的精度。能自動調(diào)速，以保證刀具慢速離開工件，防止工件邊緣剝裂，同時可減小工作臺反向時的沖程和對電動機及其他機械的沖擊。</p><p>　　3.5 刀架能自動進給和快速移動。</p><p>　　進行加工時，工件裝在工作臺上，工作臺沿床身導(dǎo)軌作直線往復(fù)運動

51、。橫梁上的垂直刀架和立柱上的側(cè)刀架都可以垂直或水平進給。</p><p>　　3.6系統(tǒng)的機械特性要有一定的硬度。</p><p>　　為了避免因起切削符合發(fā)生變化引起的工作臺速度有較大的波動，以至于影響加工工件表面的質(zhì)量，同時系統(tǒng)的機械特性應(yīng)具有下垂特性，當(dāng)負荷過大時，能使拖動工作臺的直流電動機的轉(zhuǎn)速迅速下降，直至停止，從而達到保護電動機及機械裝置的目的。</p><

52、p>　　3.7有必要的聯(lián)鎖保護。</p><p>　　為了使發(fā)電機和電動機的換向器不致過大的換向火花而燒壞。 </p><p>　　第四章 B2012A型龍門刨床的電氣控制</p><p>　　龍門刨床是機械加工工業(yè)中的重要工作母機。龍門刨床主要用于加工各種平面、槽及斜面，特別是大型及狹長的機械零件和各種機床床身、工作導(dǎo)軌等。</p><

53、p>　　龍門刨床的電氣控制線路比較復(fù)雜，它的主拖動系統(tǒng)安全是依靠電氣自動控制來執(zhí)行的。</p><p>　　B2012A型龍門刨床接觸器—繼電器控制電路原理如圖6（a）所示。其中圖6（a）為主拖動控制系統(tǒng)及抬刀電路原理圖；圖6（b）為交流機組拖動系統(tǒng)主電路原理圖；圖6（c）為主拖動機組啟動及刀架控制電路原理圖；圖6（d）為橫梁及工作臺控制電路原理圖。</p><p>　　4.1交流機

54、組拖動系統(tǒng)組成</p><p>　　B2012A型龍門刨床交流機組拖動系統(tǒng)主電路原理圖如圖6（b）所示。從圖6（b）可以看出，S2012A型龍門刨床交流機組共由9臺電動機拖動，即拖動直流發(fā)電機G、勵磁發(fā)電機GE用交流電動機M1，拖動電機放大機用電動機M2，拖動通風(fēng)用電動機M3，潤滑泵電動機M4，垂直刀架電動機M5，右側(cè)刀架電動機M6，左側(cè)電動機M7，橫梁升降電動機M8，橫梁放松、加緊電動機M9。</p>

55、;<p>　　4.2直流發(fā)電—拖動系統(tǒng)組成</p><p>　　直流發(fā)電—拖動系統(tǒng)主電路如圖6（a）所示，它包括電機放大機AG、直流發(fā)電機G直流電動機M和勵磁電動機GE。</p><p>　　電機放大機AG由交流電動機M2拖動。電機放大機AG的主要作用是根據(jù)機床刨臺各種運動的需要，通過控制繞組WC的各個控制量調(diào)節(jié)其向直流發(fā)電機G勵磁繞組供電的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)直流發(fā)電機發(fā)出的

56、電壓。</p><p>　　直流發(fā)電機G和勵磁發(fā)電機GE由交流電動機M2拖動。直流發(fā)電機G的主要作用是發(fā)出支流電動機N所需要的直流電壓，滿足直流電動機M拖動刨臺運動的需要。</p><p>　　勵磁發(fā)電機的主要作用是由交流電動機M1拖動，發(fā)出直流電壓，向支流電動機M的勵磁繞組供給勵磁電源。直流電動機M的主要作用是拖動刨臺往返交替作直線運動，對工件進行切削加工。</p><

57、;p>　　4.3各控制電路概述</p><p>　　4.3.1 主拖動機組電動機M1控制電路 </p><p>　　由交流電動機M1拖動直流發(fā)電機G和勵磁發(fā)電機GE組成主拖動機組，其控制電路如圖6（c）所示。其中33區(qū)中的按鈕SB2為交流電動機M1的啟動按鈕；按鈕SN1為交流電動機M1的停止按鈕。</p><p>　　當(dāng)需要主拖動電動機M1拖動直流發(fā)電機G和勵

58、磁發(fā)電機GE工作時，按下33區(qū)中的主拖動交流電動機M1的啟動按鈕SB2，33區(qū)中的接觸器KM1線圈、35區(qū)中的時間繼電器KT2線圈、36區(qū)中的接觸器KMY線圈通電吸合，主拖動交流電動機M1的定子繞組接成Y接法降壓啟動，被拖動的直流勵磁發(fā)電機CE利用剩磁開始發(fā)電。</p><p>　　接觸器KM2通電閉合自瑣，其在20區(qū)中的主觸點閉合，接通交流電動機M2、M3的電源，交流電動機M2、M3分別拖動電機放大機AG和通風(fēng)

59、機工作。同時接觸器KM△通點閉合。此時接觸器KM1和接觸器KM△的主觸點將交流電動機M1的定子繞組接成△接法全壓運行，交流電動機M1拖動發(fā)電機G和勵磁發(fā)電機GE全速運行，完成主拖動機組的啟動控制過程。 </p><p>　　4.3.2 橫梁控制電路</p><p>　　在圖6（d）中，50區(qū)總共的按鈕SB6為橫梁上升啟動按鈕；51區(qū)中的按鈕SB7為橫梁下降啟動按鈕；53區(qū)中的行程開關(guān)ST7

60、為橫梁上升的上限位行程保護行程開關(guān)；55區(qū)中的行程開關(guān)ST8和ST9為橫梁下降的下限位保護行程開關(guān)；52區(qū)和59區(qū)中的行程開關(guān)ST10為橫梁放松及上升和下降動作行程開關(guān)。</p><p>　　橫梁的上升控制。當(dāng)需要橫梁上升時，按下50區(qū)中的橫梁上升啟動按鈕SB6，中間繼電器K2線圈通電閉合，接觸器KM13通電閉合并自鎖。橫梁放松、夾緊電動機M9通電反轉(zhuǎn)，使橫梁放松/</p><p>　　此

61、時，行程開關(guān)ST10在59區(qū)中的常閉觸點斷開，接觸器KM13失電釋放，橫梁放松、夾緊電動機M9停止反轉(zhuǎn)。行程開關(guān)ST10在52區(qū)中的常開觸點閉合，接觸器KM10通電閉合，交流電動機M8正向運轉(zhuǎn)，帶動橫梁上升。當(dāng)橫梁上升到要求高度時，松開衡量上升啟動按鈕SB6，接觸器KM10線圈失電釋放，橫梁停止上升。繼而接觸器KM12閉合，交流電動機M9正向啟動運轉(zhuǎn)，使橫梁夾緊。然后行程開關(guān)ST10常開觸點復(fù)位斷開，59區(qū)中的行程開關(guān)ST10常閉觸點復(fù)

62、位閉合，為下一次橫梁升降控制作準備。</p><p>　　橫梁下降控制。當(dāng)需要橫梁下降時，按下51區(qū)中的橫梁下降啟動按鈕SB7，中間繼點器K2線圈通電閉合，接觸器KM13通電閉合并自鎖。橫梁放松、夾緊電動機M9通電反轉(zhuǎn)，使橫梁放松。當(dāng)橫梁放松后，行程開關(guān)ST10在59區(qū)中的常開觸點閉合，接觸器KM11通電閉合，橫梁升降電動機M8反向運轉(zhuǎn)，帶動衡梁下降。當(dāng)橫梁下降到要求高度時，松開橫梁下降啟動按鈕SB7，衡量停止下

63、降。接觸器KM12接通橫梁放松、夾緊電動機M9的正轉(zhuǎn)電源，交流電動機M9正向啟動運轉(zhuǎn)，使橫梁夾緊。繼而接觸器KM10通電閉合，電動機M8啟動正向旋轉(zhuǎn)，帶動橫梁作短暫的回升后停止上升，然后橫梁的進一步夾緊。特性曲線分為如圖3所示兩段。</p><p>　　4.3.3 工作臺自動循環(huán)控制電路</p><p>　　工作臺自動循環(huán)控制電路分為慢速切入控制、工作臺工進速度前進控制、工作臺前進減速運動

64、控制、工作臺后退返回控制、工作臺返回減速控制、工作臺返回結(jié)束并轉(zhuǎn)入慢速控制等。</p><p>　　工作臺自動循環(huán)控制主要由安裝在龍門刨床工作臺側(cè)面上的四個撞塊A、B、C、D按一定的規(guī)律撞擊安裝在機床床身上的四個行程開關(guān)ST1、ST2、ST3、ST4，使行程開關(guān)ST1、ST2、ST3、ST4的觸點按照一定的規(guī)律閉合或斷開，從而控制工作臺按預(yù)定運動的要求進行運動。 </p><p>　　

65、4.3.4 工作臺步進，步退控制</p><p>　　工作臺的步進、步退控制主要用于在加工工件設(shè)計調(diào)整機床工作臺的位置。</p><p>　　當(dāng)需要工作臺步進時，按下62區(qū)中的工作臺補進啟動按鈕SB8，工作臺即可努進；松開工作臺步進啟動按鈕SB8，工作臺即可迅速制動停止。</p><p>　　當(dāng)需要工作臺步退時，按下68區(qū)中的工作臺步退啟動按鈕SB12，工作臺即可步

66、退；松開工作臺步退啟動按鈕SB12，工作臺即可迅速制動停止。</p><p>　　4.3.5 刀架控制電路</p><p>　　在龍門刨床上裝有左側(cè)刀架、右側(cè)刀架和垂直刀架，分別由交流電動機M7、M6、M5拖動。各刀架可實現(xiàn)自動進給運動和快速移動運動，由裝在刀架進刀箱上的機械手柄來進行控制。刀架的自動進給采用撥叉盤裝置來實現(xiàn)，撥叉盤由交流電動機拖動，依靠改變旋轉(zhuǎn)撥叉盤角度的大小來控制每次的

67、進倒量。在每次進刀完成后，讓拖動刀架的電動機反向旋轉(zhuǎn)，使撥叉盤復(fù)位，以便為第二次自動進刀作準備。</p><p>　　刀架控制電路由自動進刀控制、刀架快速移動控制電路組成。</p><p><b>　　第五章 變頻技術(shù)</b></p><p>　　5.1變頻技術(shù)的優(yōu)越性</p><p>　　所謂變頻，簡單說就是改變電源

68、頻率。變頻技術(shù)的核心是它的變頻器，變頻器是20世紀80年代問世的一種高新技術(shù)產(chǎn)品，它通過對電流的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)電動機運轉(zhuǎn)頻率的自我調(diào)節(jié)，把固定的電網(wǎng)頻率改為可變化的頻率，同時還可以將電源電壓范圍擴大。</p><p>　　在B2012A型龍門刨床上使用變頻器主要有以下優(yōu)點：</p><p>　　（1）變頻器調(diào)速范圍寬達40：1，更換不同的工作組件就可使刨床用于刨、銑、磨，一機三用。為提高加工精

69、度，工作臺的速度不隨切削量的變化而變化，靜差度小于3%，自動調(diào)速，達到速度曲線的要求，提高加工質(zhì)量與效率。</p><p>　?。?）.變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)的保護功能強 </p><p>　　變頻調(diào)速以其體積小、通用性強、動態(tài)響應(yīng)快、工作頻率高、保護性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而優(yōu)于以往的任何調(diào)速方式； 使用變頻器控制電機的運行控制，可以進行電機的軟啟動，而讓電機具有很快的動態(tài)響

70、應(yīng)并且實現(xiàn)無級調(diào)速；另外對電機的一些參數(shù)做到補償；對電源的缺相、欠壓、過壓、過流等都能做到很及時很準確的檢測而自動采取應(yīng)變措施保護電機；</p><p>　?。?）工作可靠性顯著提高，主要有以下幾個方面： 1.電磁鐵的壽命可大大延長 原拖動系統(tǒng)是在運動的狀態(tài)下進行抱閘的，采用變頻調(diào)速后，可以在基本停住的狀態(tài)下進行抱閘，閘皮的磨損情況大為改善； </p><p>　　2..操作手柄

71、不易損壞 原系統(tǒng)的操作手柄因常常受力過大，屬于易損件。采用變頻調(diào)速后，操作手柄的受力將大大的減小，不容易損壞； </p><p>　　3.控制系統(tǒng)的故障率大為下降 原系統(tǒng)是由于十分復(fù)雜的接觸器、繼電器系統(tǒng)進行控制的，故障率較高。采用了變頻調(diào)速控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)可大大簡化，可靠性大為提高。</p><p>　　5.2系統(tǒng)對變頻器的控制要求</p><p>　　變頻器

72、的正反轉(zhuǎn)由繼電器K1、K2控制，速度的切換由繼電器K3、K4完成。變頻器故障報警輸出觸點(30A、30C觸點)用于立即停止高速計數(shù)器運行，并由指示燈HR指示。 </p><p>　　變頻器具有多段速度設(shè)定功能，當(dāng)K3、K4兩個繼電器觸點都斷開時，高速行駛(第一速度);K3閉合，K4斷開時，中速行駛(第二速度);K3斷開，K4閉合時，低速行駛(第三速度);K3、K4都閉合時，手動調(diào)節(jié)行駛(第四速度)。 </p

73、><p>　　旋鈕SF用于手動/自動切換，并用指示燈HG1表示自動狀態(tài)。手動時，能夠通過按鈕SA1(電機正轉(zhuǎn))和SA2(電機反轉(zhuǎn))手動調(diào)節(jié)傳動系統(tǒng)的位置。 </p><p>　　按鈕SA用于傳動系統(tǒng)在自動狀態(tài)下的啟動/停止控制。采用“一鍵開關(guān)機”方式實現(xiàn)啟動/停止控制，用指示燈HG2表示啟動狀態(tài)。 </p><p>　　行程開關(guān)SQ用于自動啟動時，確定傳動系統(tǒng)在原點位置

74、，自動停止時，傳動系統(tǒng)必須返回原點。行程開關(guān)SQ1、SQ2用于傳動系統(tǒng)的兩端限位，確保傳動系統(tǒng)不能脫離設(shè)備。</p><p><b>　　5.3變頻器的選型</b></p><p>　　根據(jù)前述龍門刨床直流拖動系統(tǒng)工作要求，對于取代直流拖動并超越直流拖動的交流變頻調(diào)速來說，選擇高性能可靠矢量型的變頻器尤其關(guān)鍵。通過查閱有關(guān)資料，深入了解國內(nèi)外同類變頻器，反復(fù)比較論證，

75、從性價比上選擇了美國EMERSON公司出產(chǎn)的預(yù)磁通矢量控制型變頻器---TD2000系列產(chǎn)品。TD2000系列變頻器在性能上完全符合B2012A型龍門刨床拖動系統(tǒng)的要求。它通過對交流電機磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的解耦控制，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準確控制，能以很高的控制精度進行寬范圍的調(diào)速運行；而且我們還采用了有速度傳感器PG反饋矢量控制方式。根據(jù)我們在實際應(yīng)用中確實感到TD2000矢量控制變頻器穩(wěn)定可靠，對于象龍門刨床這種從安全可靠性要求很高

76、的大型設(shè)備，選用該矢量控制型變頻器非常合適。TD2000系列變頻器是美國EMERSON公司自主開發(fā)生產(chǎn)的高品質(zhì)、多功能、低噪音的矢量控制通用變頻器。具有電機參數(shù)自動調(diào)諧、零伺服控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制在線切換、轉(zhuǎn)速跟蹤、內(nèi)置PLC、內(nèi)置PID控制器、編碼器和給定及反饋信號斷線監(jiān)測、掉載保護、內(nèi)置PG接口、故障信號追憶、28種故障監(jiān)控、豐富的I/O端子和多達十種的速度設(shè)定方式</p><p>　?。?）高性能：寬

77、電壓工作范圍：額定電壓＋－20%，適應(yīng)惡劣電網(wǎng)環(huán)境；優(yōu)化的PWM算法和死區(qū)補償技術(shù)：0.5HZ滿轉(zhuǎn)矩輸出；輸出電流波形好，適合大慣性負載的直接啟動；具有檢測電機轉(zhuǎn)速和方向的再啟動功能，特別適合對各種風(fēng)機平滑啟動。</p><p>　　（2）低成本：內(nèi)置具有7段速度的簡易PLC功能，每段時間最長達6小時，適合紡織機械等的勻降速控制和周期運行控制；自帶脈沖編碼器（PG）反饋卡，適合高精度速度控制的需求；7.5KW以

78、下內(nèi)置制動單元、內(nèi)置PI、直接提供24V電源，方便組成多種閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （3）網(wǎng)絡(luò)化：標準RS485接口或PROFIBUS現(xiàn)場總線接口，開放的通信協(xié)議，方便地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化控制。 （4）客戶化：可選中英文液晶操作面板，帶外引和熱插拔功能，操作更方便靈活。容許電網(wǎng)波動范圍：額定電壓±20%輸出頻率范圍：0-400Hz頻率精度：0.01%×最高頻率顯示方式：四位LED顯示，LCD（中/英）+LED可

79、選核心硬件：IPM+DSP+MCUPWM控制方式：電壓矢量控制防護等級：IP20安裝方式：5.5KW-90KW 壁掛110KW-220KW 裝機裝柜走線方式：5.5-90KW 下進下出110-220KW 上進下出</p><p>　　5.3.1電機、變頻系統(tǒng)選型：</p><p>　　1) 主拖動：55KW交流變頻電機，TD3000-4T0750G變頻器；</p&g

80、t;<p>　　2) 垂直刀架：1.5KW交流電機，TD1000-4T0022G變頻器；</p><p>　　3) 左刀架：1.5KW交流電機，TD1000-4T0022G變頻器；</p><p>　　4) 右刀架：1.5KW交流電機，TD1000-4T0022G變頻器</p><p>　　5) 主拖動制動單元：兩臺TDB-4C01-0300制動單元，

81、兩只10Ω、10KW制動電阻。</p><p><b>　　5.4設(shè)備組成</b></p><p>　　工作臺的主運動只需一臺55 kV·A交一直一交、電壓型變頻器和能量回饋裝置作為主拖動控制裝置，實現(xiàn)無級變速。工作臺換向制動利用變頻器自帶的能量反饋裝置，使制動速度快，能量又反饋到電網(wǎng)中。對于進刀機構(gòu)可以采用3臺1.5 kV·A小變頻器分別控制垂直

82、刀架和左右側(cè)刀架3臺2．2 kW異步電動機，實現(xiàn)無級調(diào)速，形成了新的進給系統(tǒng)，使進刀量準確，提高了加工精度。另外增加一個11 kW 的變頻器控制的銑刀頭，作為附加組件。</p><p>　　5.5 變頻器組成框圖及接線圖</p><p>　　系統(tǒng)以PLC為核心，組成框圖如圖7所示，接線圖如圖8所示：</p><p>　　第六章 B2012A型龍門刨床PLC控制系統(tǒng)

83、組成</p><p>　　6.1龍門刨床的特點</p><p>　　龍門刨床的龍門架定在床身上，在龍門架上裝有可以上下移動的刨頭架，切削刀固定在刨頭架上，工作臺安裝在床身導(dǎo)軌上，工件固定在工作臺上，工作過程中，工作臺帶動工件低速進給，快速退回，工件在裝夾過程中，為了對準刨削位置，工作臺的來回運動控制，是既自鎖又點動的方式。龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)分主傳動系統(tǒng)和輔助運動控制系統(tǒng)兩部分。PLC用

84、于龍門刨床控制系統(tǒng)改造方案之一就是:主傳動系統(tǒng)即工作臺電力拖動系統(tǒng)，仍然保留目前最廣泛使用的邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，其調(diào)速換向控制以及輔助運動控制系統(tǒng)采用可編程序控制器替代舊的繼電控制系統(tǒng)，各部分的信號檢測、動作執(zhí)行機構(gòu)也基本上保留原有的不變。特點是投資小、見效快。</p><p>　　6.2輸入/輸出分配表</p><p>　　表1 B2012A型龍門刨床PLC的輸入/輸出點分配表<

85、;/p><p>　　6.3 PLC類型選定</p><p>　　6.3.1 PLC類型的選擇</p><p>　　PLC的設(shè)計選型包括運算功能,控制功能,通信功能,編程功能,診斷功能和處理速度等特性的選擇. 選擇PLC時,應(yīng)考慮性能價格比.考慮經(jīng)濟性時,應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴展性,可操作性,投入產(chǎn)出比等因素,進行比較和兼顧,最終選出較滿意的產(chǎn)品. 輸入輸出點數(shù)對價格有直接

86、影響.每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用.當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后,相應(yīng)的存儲器容量,機架,母板等也要相應(yīng)增加,因此,點數(shù)的增加對CPU選用,存儲器容量,控制功能范圍等選擇都有影響.在估算和選用時應(yīng)充分考慮,使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比.</p><p>　　在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：</p><p>　　1. 最大限度地滿足被控對象的控制要求</p>

87、;<p>　　充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。</p><p>　　2. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可

88、靠</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。</p><p>　　3. 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便</p><p>

89、;　　一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。</p><p>　　4. 適應(yīng)發(fā)展的需要</p&g

90、t;<p>　　由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。</p><p>　　6.3.2 西門子S7-200 PLC</p><p>　　根據(jù)前面對龍門刨床PLC的輸入/輸出點分配的分析以及以后性能擴展的需

91、要，選用德國西門子公司S7-200系列的cpu224型PLC。</p><p>　　SIMATIC S7-200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。 </p><p>　　S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： <

92、;/p><p><b>　　? 極高的可靠性 </b></p><p>　　? 極豐富的指令集 </p><p><b>　　? 易于掌握 </b></p><p><b>　　? 便捷的操作 </b></p><p>　　? 豐富的內(nèi)置集成功能 </

93、p><p><b>　　? 實時特性 </b></p><p>　　? 強勁的通訊能力 </p><p>　　? 豐富的擴展模塊 </p><p>　　S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民

94、用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。 S7-200系列PLC一共有4個不同的基本型號的8種CPU可供選擇。</p><p>　　本文根據(jù)需要只對cpu224型加以介紹： CPU 224集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O 點。13

95、K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。 </p><p>　　6.4 工作臺控制流程與程序設(shè)計</p><p>　　為了充分利用PLC的硬件與軟件的資源，在程序中設(shè)計與確定了I

96、/O點數(shù)不可局限于原繼電接觸器控制線路。應(yīng)該根據(jù)龍門刨床的工藝要求，硬件僅保留知節(jié)面向人和設(shè)備的輸入、輸出點，省去一切中間環(huán)節(jié)軟件采用靈活編程方式，主程序用常規(guī)的繼電器梯形圖指令設(shè)計。 </p><p>　　龍門刨床PLC控制系統(tǒng)主要有:主傳動調(diào)速換向控制(包括工作臺步進、步退)，刀架進給、抬刀和快速移動控制，橫梁的移動、夾緊、放松和升降控制，其他系統(tǒng)保障控制等部分組成。系統(tǒng)控制器選用S7-200- cpu224

97、型可編程序控制器，輸入點采用24VDC輸人，輸出點采用繼電器輸出，可直接驅(qū)動22Ov交流接觸器或中間繼電器。I/O輸入輸出點分配如表1所示。如前所述，工作臺電力拖動系統(tǒng)，仍然保留目前生產(chǎn)中最廣泛使用的邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，其調(diào)速換向控制采用PLC實現(xiàn)。PLC輸出經(jīng)中間繼電器KAI、KAZ、KA3、KA4控制邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的給定電壓發(fā)生電路，實現(xiàn)工作臺的高速、低速、前進、后退、自動、手動控制。工作臺前進為切削行程，開始時低速切人，SQR

98、D復(fù)位后進入高速切削行程，接近工件尾端時SQFD動作、減速切出，而后SQFR動作、抬刀、換向，然后加速返回，當(dāng)SQRR動作時，進刀、落刀、換向，進人下一個切削行程。</p><p>　　龍門刨床有三個刀架，他們是左刀架、右刀67B6和垂直刀架。三個刀架由PLC控制實現(xiàn)各自獨立的自動進給、抬刀和落刀動作，并可手動控制快速移動。刀架進經(jīng)和快速移動的方向是通過調(diào)節(jié)機械裝置改變的。抬刀、落刀動作由PLC控制電磁鐵實現(xiàn)。&

99、lt;/p><p>　　6.5 PLC控制接線圖</p><p><b>　　6.6設(shè)計控制程序</b></p><p>　　6.6.1 PLC程序設(shè)計方法簡介</p><p>　　PLC程序設(shè)計方法一般有三種：繼電器控制線路移植法、經(jīng)驗設(shè)計法、順序控制法。本課題將采用繼電器控制線路移植法，這種方法一般不需要更改控制面板，保

100、持系統(tǒng)原有的外部特性，操作人員不用改變長期形成的操作習(xí)慣，比較適合對老裝備的改造，而且新手比較容易上手。</p><p>　?。?）繼電器控制線路移植法的基本方法和步驟：</p><p>　　1、了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過程和機械的動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)</p><p><b>　　的工作原理。</b></p>

101、<p>　　2、確定PLC的輸入信號和輸出負載，畫出PLC的外部接線圖。</p><p>　　3、確定與繼電器電路圖中的中間繼電器和時間繼電器對應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器和定時器的元件號。</p><p>　　4、根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系畫出梯形圖。</p><p>　?。?）繼電器控制線路移植法特點：</p><p>　　1、與電氣操作

102、原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性； </p><p>　　2、與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對電氣技術(shù)人員來說，易于撐握和學(xué)習(xí)； </p><p>　　3、與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點是，梯形圖中的能流（Power FLow）不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對待； </p><p>

103、;　　4、與語句表有一一對應(yīng)關(guān)系，便于相互的轉(zhuǎn)換和程序的檢查。</p><p>　　6.6.2 PLC控制梯形圖</p><p>　　可編程控制器PLC的梯形圖編制是最常用的編程方式，使用中一般有經(jīng)驗設(shè)計法，邏輯設(shè)計法，繼電器控制電路移植法和順序控制設(shè)計法，其中順序控制設(shè)計法也叫功能表圖設(shè)計法，功能表圖是一種用來描述控制系統(tǒng)的控制過程功能、特性的圖形，它主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、箭頭線和

104、動作組成。這是一種先進的設(shè)計方法，對于復(fù)雜系統(tǒng)，可以節(jié)約60%~90%的設(shè)計時間.我國1986年頒布了功能表圖的國家標準(GB6988.6-86)。有了功能表圖后，可以用四種方式編制梯形圖，它們分別是:起保停編程方式、步進梯形指令編程方式、移位寄存器編程方式和置位復(fù)位編程方式。</p><p>　　6.6.3 指令語句表 </p><p>　　第七章 B2012A型龍門刨床改造效果<

105、;/p><p>　　在采用EMERSON TD2000變頻器和西門子S7-200 PLC對B2012A型龍門刨床進行自動化改造后，發(fā)現(xiàn)無論從產(chǎn)品工藝性還是經(jīng)濟性上來說都取得了不錯的效果具體情況如下：</p><p><b>　　1．工作方式：</b></p><p>　　在B2012A改造前，工作時，直流發(fā)電機組一直處于運行狀態(tài)，特別是在工作間隙、

106、測量工件時等，白白消耗大量的空載能量。改造后，龍門刨床只是在工作臺運動時才消耗能量，并且在輕載時變頻器自動節(jié)能。</p><p><b>　　2．進線電流：</b></p><p>　　在改造前，大刨切削45號鋼坯時，吃刀深度10 mm，進刀量為1 mm，檢測進線電流為50A。改造后，同樣加工條件下，進線電流僅為15.5A。</p><p>&

107、lt;b>　　3．環(huán)境改善：</b></p><p>　　改造前，發(fā)電機組工作時噪音嚴重，可達80dB。改造后，檢測噪音為70dB，大大改善了工作環(huán)境，利于操作工人的身心健康。</p><p><b>　　4．占地面積：</b></p><p>　　改造前，機組占地面積大，現(xiàn)在改造后僅為原來的10%。</p>&

108、lt;p><b>　　5．機床維修：</b></p><p>　　改造前，機床維修量大，并且難以修理，特別是勵磁發(fā)電機不發(fā)電故障。改造后，由于變頻器控制柜集中，基本上不出大的故障。</p><p><b>　　6．機床運行：</b></p><p>　　改造前，由于原B2012A機床年久失修，各處性能大不如最初，換向

109、慣性大。</p><p>　　改造后，采用了先進的矢量控制，從性能、穩(wěn)定性上超過原來，換向慣性小，反向快速響應(yīng)。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　獲很多，比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標準，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。但是畢業(yè)