1、精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業四川工程職業技術學院四川工程職業技術學院畢業設計論文畢業設計論文題目：題目：龍門刨床控制系統改造與設計龍門刨床控制系統改造與設計專業專業：電氣自動化：電氣自動化 姓名姓名：羅俊嫻：羅俊嫻 學號學號：0 0 指導老師指導老師：閆毅：閆毅 二二一四年一月二號一四年一月二號精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業摘要摘要龍門刨床是一種用于加工大型、狹長機械零件的大型加工設備。刨臺在刨削過程中不斷地作往復運 動每往復一次即為一個周期。在這一個周期內,刨臺的速度是變化的。在刨刀初接觸工件時,要低速,防止刀具崩壞;切削段的速度是操作者選定的切削速度;返回 段屬于

2、空行程,為了提高工作效率,返回速度盡可能高一點;返回結束前,為了減少沖力,又應將速度降至零后轉向進入下一周期。往復運動的速度變化,由刨臺下 面的無觸點接近開關控制。輔助部分包括潤滑泵、橫梁升降、抬刀與進刀、左右刀架、垂直刀架控制回路等。其電氣控制系統主要用于控制工作臺按要求速度自動往復循環運動,刀架進刀、退刀、橫梁升降以及他們之間的連鎖控制。傳統龍門刨床的控制系統通常為繼電一接觸器控制，該系統連線復雜，體積大，自動化水平低。因而造成了使用企業的生產率低下，效益差。現采用 PLC 改造 B2012A 系列龍門刨床的電控系統,取得了較好的效果。ABSTRACTDouble housing plan

3、er is a kind of long and narrow mechanical parts used for machining large, large processing equipment. Planer constantly in the process of planing for reciprocating shipment move every reciprocating is a cycle. In this period, the speed of the planer is changing. At the beginning of the cutter 精選優質文

4、檔-傾情為你奉上專心-專注-專業contact workpiece, low speed, prevent tool collapse; The operator selected cutting speed is the speed of the cutting section; Return period belongs to air travel, in order to improve the work efficiency, higher return rate as far as possible; Return before the end, in order to reduce

5、 impact, and speed should be reduced to zero after turning into the next cycle. Reciprocating motion velocity changes, the stage by the plane the non-contact proximity switch control. Auxiliary parts including lubrication pump, beam lifting, carrying a knife and feed, left and right tool carrier, ra

6、il head control circuit, etc.Its electric control system is mainly used to control the workbench speed automatic reciprocating cycle movement, according to the requirement, recede cutter, tool rest feed beam hoist and chain control between them. The traditional control system of double housing plane

7、r is usually a relay contactor control, the system of attachment is complex, large volume, low automation level. Low productivity, and thus caused the use the enterprise benefit. We use PLC series of B2012A gantry planer transformation of the electric control system, good results have been achieved.

8、關鍵字：關鍵字：龍門刨床控制 PLC 控制 電器控制 變頻調速精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業目錄目錄精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業第一章第一章 緒論緒論 1.1 緒論緒論龍門刨床是機械工業的主要工作母機之一，在工業生產中占有重要的位置。龍門刨床工作臺最早采用交流感應電動機拖動并實現正反向的方案，和用交流電動機通用電磁離合器實現正反向的方案，以及用交流電動機通過液壓系統實現正反向的方案。后來使用較多的是直流發電機一電動機組的拖動方案。而這種方案又有兩類:一類是自勵放大機控制并改變發電機勵磁進行調整的方案;另一類就是采用交磁放大機控

9、制并改變發電機勵磁的調整方案。六、七十年代，由于微電子技術的發展，出現了由晶閘管直接供電的直流調速系統拖動龍門刨床工作臺的方案。但直流電動機本身結構上存在 嚴重的問題，它的機械接觸式換向器不但結構復雜，制造費時，價格昂貴，而且運行中容易出現故障。隨著交流變頻調速技術的發展，使交流電動機拖動龍門刨床工 作臺成為可能。PLC(可編程控制器)是以微機技術為核心的通用工業控制裝置。它將傳統的繼電器接觸器控 制技術與計算機技術和通信技術融合一體、有功能強大、環境適應性好、編程簡單、可靠性高、體積小、功耗低等優點。在短短的幾十年里得到了迅 猛發展，已成為當代工業自動化的主要支柱之一。目前，部分中小型企業及

10、高校仍廣泛使用傳統的繼電器控制機床，這些機精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業床經歷了比較長的歷史，雖然它能在一定范圍內滿足單機和自動生產線的需要，但由于它的電控系統是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎，技術上比較落后，特別是其觸點的可靠性問題直接影響了產品質量和生產效率。因此，近幾年來工業自動化，機電一體化，改造傳統產業等方面，PLC 得到廣泛的應用。學習，掌握和應用 PLC 技術對提高我國工業自動化水平和 生產效率具有十分重要的意義。本論文從應用的角度出發，重點講述 PLC 原理及其工程應用，其生產工藝特點是:工作臺連同工件頻繁地進行往復運 動，工件的切削加工僅在工作進程內進行，而返回進

11、程只作空運轉。刀架進給運動，是在工作臺于返回行程到工作行程的換向期間內進行。因而龍門刨床的主運動是工作臺連同工件的縱向往復運動，輔助運動是刀架的進給、抬刀、落刀和快速移動，橫梁的夾緊、放松和升降，以及工作臺的步進、步退等輔助動作。龍門刨床的電氣控制系統分主傳動系統和輔助運動控制系統兩部分。PLC 用于龍門刨床控制系統 改造方案之一就是:主傳動系統即工作臺電力拖動系統，仍然保留目前最廣泛使用的邏輯無環流可逆調速系統，其調速換向控制以及輔助運動控制系統采用可編程序控制器替代舊的繼電控制系統，各部分的信號檢測、動作執行機構也基本上保留原有的不變。特點是投資小、見效快。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-

12、專注-專業 目前，部分中小型企業及高校仍廣泛使用傳統的繼電器控制機床，這些機床經歷了比較長的歷史， 雖然它能在一定范圍內滿足單機和自動生產線的需要，但由于它的電控系統是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎，技術上比較落后，特別是其觸點的可靠性問題直接影響了產品質量和生產效率。而用 PLC 對它進行技術改造，便能取得很好的效果。本文以 B2012A 系列龍門刨床的改造實例，說明 PLC 在其中的應用。1.2 本文研究的目的及意義本文研究的目的及意義隨著工業科技的飛速發展，數控技術的發展在一定程度上代表了一個國家先進的科學技術水平。就目前而言，我國是世界上機床產量最多的國家，雖然我國科技水平在世界上稍有

13、一席之地，但生產的數控機床的產品競爭力在國際市場中任處于較低的水平，生產的普通數控機床比重大，生產效率低，大部分采用繼電器控制，存在著易故障，難檢修等弊端，對加工業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業的發展有很大的制約和限制性。隨著計算機技術的高速發展，推動了工業科技發展的步伐，給機械制造業帶來根本性的變化。近幾年來，我國在普通機床改造方面取得了很大的成就，普通機床的控制系統逐步被 PLC 控制的高效率，高精度的數控機床所代替，產生了巨大的生產力，然而在機械加工制造中被廣泛使用的用來加工大型工件的設備龍門刨床的改造卻少之又少，在一定程度上影響著制造業的發展精選優質文檔-傾情為你奉上專心-

14、專注-專業第二章第二章 龍門刨床簡介龍門刨床簡介2.1 龍門刨床簡介龍門刨床簡介龍門刨床是用來刨削大型零件（如箱體）的刨床。對中、小型零件，也可以一次裝夾幾個零件，用幾把刨刀同時進行刨削。龍門刨床主要由床身、立柱、橫梁、工作臺、兩個垂直刀架、兩個側刀架等組成。龍門刨床是機械工業的主要工作母機之一，在工業生產中占據重要的地位。其機構示意圖如圖 11 所示，刨床左右立柱 6 上托有可上下移動的橫梁 5，橫梁上裝有可在橫梁上橫向一定的并垂直進給的左右兩個垂直刀架 4，刀架上裝有刨刀 8，左右兩個立柱上分別設有可上下移動并橫向進給的左側刀架和右側刀架 3，工作臺 1（又稱刨床）放在底座導軌 2 上，作

15、往復運動，7 為龍門頂，刨床可分粗加工和精加工水平面。垂直面、傾斜面以及各種平面組合的導軌面。還可更換磨頭和銑削裝置，對被加工零件進行銑削和磨削加工。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業 2.2 龍門刨床基本結構與運動情況龍門刨床基本結構與運動情況2.2.1 主電路組成主電路組成由 10 臺交流電動機，3 臺直流電機組成：AGAG 擴大機；G1G1 直流發電機；G2G2勵磁機；M1M1 直流電動機與直流發動機 G1 組成：G1-M 調速系統；M2M2 主拖動電動機，拖動 G1；M3M3 擴大機拖動電動機；M4M4 通風電動機，裝在直流電動機M1 上面作通風用；M5M5 潤滑泵電動機，提供

16、工作臺潤滑油；M6M6 垂直刀架電動機，作垂直刀架水平進刀和垂直進刀用；M7M7、M8M8 左、右側刀架電動機，作精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業左右側刀架上下運動；M9M9 橫梁升降電動機；M10M10 橫梁夾緊電動機。 2.2.2 交流控制電路交流控制電路（1 1）電動機組的起動控制線路）電動機組的起動控制線路由于 M2 為 60KW 容量較大，起動電流大，所以采用 Y-降壓起動。Y形接法起動時間是由繼電器 KT1 決定的，由 Y 形接法斷開到運行的間隙時間由時間繼電器 KT3 決定的，一般 KT1 整定為 3-4 秒，KT3 延時為 1 秒以下。啟動：按下電動機組啟動按鈕 SB

17、2，接觸器 KM1 通電并自鎖，三相電源送入，同時，時間繼電器 KT1 通電，觸點 KT1（705-717）常閉觸點延時斷開，接觸器 KM2 通電，M2 電動機 Y 型連接啟動，隨著 M2 拖動 G2 勵磁電壓逐漸升高，升到接近 G2 額定電壓的 75時，時間繼電器 KT3 動作，使常閉精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業觸點 KT3（705-717）瞬時斷開，KM2 一路供電，KT1 計時時間到觸點 KT1 常閉（705-717）斷開、常開（705-723）閉合、KM2 斷電，M2 電動機 Y 連接斷開，接觸器 KM4 通電并自鎖，KM4 常開觸點（717-721）閉合、常閉觸點（71

18、7-719）斷開，當 KT3 計時時間到 KT3 常閉觸點（705-7）恢復、常開觸點（723-725）斷開，接觸器 KM3 通電 ，M2 電動機型連接運轉。停止：按下電機組停止按鈕 SB1，所有接觸器、時間繼電器斷電，M2電動機斷電。注意： G2 勵磁機正常工作時，M2 電動機才能完成 Y-變換，因為時間繼電器 KT3 線圈并接在 G2 電樞兩端； 接觸器 KM3 的常開觸點 KM3（101-103）接在工作臺控制電路中，保證電動機 M1 在無磁場或弱磁場下不能啟動，防止電動機無磁場、建立不起反電動勢，發電機電壓加上后將出現相當于負載短路的故障； （2 2）刀架控制電路）刀架控制電路精選優質

19、文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業B2012A 龍門刨床有兩個垂直刀架，兩個刀架都有快速移動和自動進給兩種工作狀態，而每種工作狀態又有不同的運動方向，它們都是由機械及其操作手柄實現的。自動進給刀架的自動進給是與工作臺自動工作相互配合實現的，當工作臺由后退換前進時相關的繼電器通電，使動作的電動機正向旋轉。經進刀機構實現刀架的自動進給；當工作臺前進換后退進，使動作的電動機反向旋轉，刀架進刀機構復位，為下一次進刀作準備。快速移動快速移動時，工作臺控制電路中的聯鎖繼電器 KA3 應處于斷電狀態，將操作手柄置于“快速移動”位置，按下點動按鈕，電動機只作單方向旋轉，經進刀機構的拖動，刀架按機械插槽所選擇的

20、方向作快速移動。垂直刀架控制電路：快速移動：垂直刀架快速移動時，KA3 處于斷電狀態，常閉觸點KA3（101-345）閉合，把進刀箱上選擇手柄置于“快速進給”位置，此時SQ7 不受壓，常閉觸點 SQ72斷開、常開觸點 SQ71閉合，按下快速移動按鈕SB3，接觸器 KM5 通電，電動機 M6 正轉，經進刀機構傳動裝置，拖動垂直刀架按要求運動方向作快速移動。自動進給：垂直刀架自動進給時，KA3 處于通電狀態，常閉觸點KA3（101-345）斷開，把選擇手柄置于“自動進給”位置，齒形離合器脫開，開關 SQ7 被壓下，觸點 SQ72閉合。當工作臺由后退換前進時，繼電器KA5 通電，觸點 KA5（303

21、-305）閉合，使 KM5 通電，刀架電動機 M6 正轉經進刀機構實現刀架進刀；當工作臺由前進換后退時，繼電器 KA6 通電，觸點 KA6（305-307）閉合，接觸器 KM6 通電，刀架電動機 M6 反轉，拖動進刀機構復位，為下次進刀作準備。左、右側刀架控制電路：精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業（與垂直刀架類似，但是左右側刀架只有上下兩個方向的運動，所以運動方向選擇手柄比垂直刀架少一個。左、右側刀架控制電路其中還接有SQ4、SQ5 刀架與橫梁之間的限位開關，用以實現左右側刀架向上移動或橫梁向下移動避免相撞的安全保護。）快速移動：右（左）側刀架快速移動時，KA3 處于斷電狀態，常閉觸

22、點 KA3（101-345）閉合，把進刀箱上選擇手柄置于“快速進給”位置，此時 SQ8(SQ9)不受壓，常閉觸點 SQ82 (SQ92)斷開、常開觸點 SQ81(SQ92)閉合，按下快速移動按鈕 SB4（SB5），接觸器 KM7（KM9）通電，電動機 M7(M8)正轉，經進刀機構傳動裝置，拖動左右側刀架按要求運動方向作快速移動。自動進給：右（左）側刀架自動進給時，KA3 處于通電狀態，常閉觸點 KA3（101-345）斷開，把選擇手柄置于“自動進給”位置，齒形離合器脫開，開關 SQ8（SQ9）被壓下，觸點 SQ82 (SQ92)閉合。當工作臺由后退換前進時，繼電器 KA5 通電，觸點 KA5（

23、403-405）閉合，使 KM5 通電，刀架電動機 M 7(M8)正轉經進刀機構實現刀架進刀；當工作臺由前進換后退時，繼電器 KA6 通電，觸點 KA6（405-407）閉合，接觸器 KM8 通電，刀架電動機 M7(M8)反轉，拖動進刀機構復位，為下次進刀作準備。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業（3 3）橫梁控制電路）橫梁控制電路橫梁在加工時或一般情況下是夾緊在立柱上的，必要時，為了適應加工不同高度的工件，才將橫梁從夾緊狀態下放松，根據要求使橫梁作上下移動，移動到需要位置時，再將橫梁夾緊在立柱上。橫梁剛開始時屬于夾緊狀態，SQ6 開關不受壓，若處于放松狀態時 SQ6 受壓。上升過程電

24、路工作情況A、自動完成橫梁放松B、橫梁上升C、橫梁上升后的自動夾緊 按住懸掛按鈕站上的上升按鈕 SB6，使 KA1 通電，常開觸點 KA1（601-605）閉合為上升作準備、常開觸點 KA1（621-623）閉合，使接觸器 KM14通電并自鎖，橫梁夾緊放松電動機 M10 正轉拖動橫梁逐漸放松，同時帶動絲桿上的撞塊向橫梁側移動，當放松時，行程開關 SQ6 在撞塊的作用下動作，使觸點 SQ62（101-621）斷開使 KM14 斷電，橫梁夾緊電動機 M10 斷電，精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業橫梁放松完成，在撞塊的作用下同時觸點 SQ61（101-601）閉合，經KA1（601-605

25、）使接觸器 KM11 通電，橫梁升降電動機 M9 正轉，拖動橫梁上升，同時橫梁運動指示燈 HL3 亮 。當上升到預訂位置時，松開按鈕SB6，KA1、KM11 斷電，電動機 M9 斷電。KA11 斷電時，觸點 KA1（601-613）閉合，使 KM13 通電并自鎖，形成兩路供電，夾緊電動機 M10 反轉，拖動夾緊機構夾緊橫梁，此時撞塊離開橫梁方向使 SQ6 恢復，為下次橫梁放松作準備。電動機 M10 繼續夾緊，當夾到一定程度時，過電流繼電器KA10 動作將夾緊電動機 M10 斷開電源，夾緊完成，指示燈 HL3 熄滅。下降過程電路工作情況A、自動完成橫梁放松B、橫梁上升C、橫梁上升后的自動夾緊橫梁

26、下降過程與上升工作情況基本相似，僅不同的是增加了橫梁下降到位后再作稍許回升，其作用是為了消除下降時絲桿與絲母的間隙，它的回升由單相橋式整流電路控制直流時間繼電器 KT2 實現的，整定值為0.10.4 秒，由于橫梁的回升是在橫梁夾緊開始后同時進行的，所以時間不能整定過長，防止造成不必要的事故。按住懸掛按鈕站上的下降按鈕 SB7，使 KA1 通電，常開觸點 KA1（601-609）閉合為下降作準備、常開觸點 KA1（621-623）閉合，使接觸器 KM14通電并自鎖，橫梁夾緊放松電動機 M10 正轉拖動橫梁逐漸放松，同時帶動絲桿上的撞塊向橫梁側移動，當放松時，行程開關 SQ6 在撞塊的作用下動作，

27、使觸點 SQ62（101-621）斷開使 KM14 斷電，橫梁夾緊電動機 M10 斷電，橫梁放松完成，在撞塊的作用下同時觸點 SQ61（101-601）閉合，經KA1（601-609）使接觸器 KM12 通電，橫梁升降電動機 M9 反轉，拖動橫梁下降，同時橫梁運動指示燈 HL3 亮 ，觸點 KM12（101-191）閉合，時間繼電器 KT2 通電，觸點 KT2（603-605）瞬時閉合。當下降到預訂位置時，松精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業開按鈕 SB7，KA1、KM12 斷電，電動機 M9 斷電。KM12 斷電時，觸點KM12（101-191）斷開，KT2 線圈斷電開始斷電延時，延

28、時時間到，觸點KT2（603-605）斷開。KA1 斷電時，觸點 KA1（601-613）閉合，使 KM13 通電并自鎖，形成兩路供電，夾緊電動機 M10 反轉，拖動夾緊機構夾緊橫梁，此時撞塊離開橫梁方向使 SQ6 恢復，為下次橫梁放松作準備，同時觸點KM13（601-603）閉合，KM11 通電，橫梁升降電機 M9 正轉，拖動橫梁上升，KT2 時間到時，觸點 KT2（603-605）斷開，KM11 斷電。電動機 M10 繼續夾緊，當夾到一定程度時，過電流繼電器 KA10 動作將夾緊電動機 M10 斷開電源，夾緊完成，指示燈 HL3 熄滅。 （4 4）抬刀控制電路）抬刀控制電路當工作臺在返回行

29、程時，為了防止刀具與工件表面的損傷，設置了抬刀控制電路，刀架的抬刀分別由 4 個抬刀電磁鐵使刀架抬起，工作臺前進時 KM16 斷電，垂直刀架靠自重落下，側刀架靠壓簧拉回，KM16 的自鎖觸點防止后退時按下停止按鈕，仍使 KM16 保持吸合，避免刀具落下使刀具或工件表面碰壞。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業刨削加工時，將對應的刀架開關扳到“接通”位置，當工作臺后退時，KA4 通電觸點 KA4（1-5）閉合，接觸器 KM16 通電并自鎖，KM16 常開觸點閉合，抬刀電磁鐵通電，推動頂銷將刀板頂起，實現抬刀。工作臺后退換前進時，KA2 通電，觸點 KA2（5-7）斷開，接觸器 KM16斷電

30、，常開觸點 KM16 恢復，抬刀電磁鐵斷電，抬刀結束。注意：由于抬刀電磁鐵的電感很大，突然斷電時感應出高電壓，為了避免將線圈絕緣擊穿，在電磁鐵上并聯放電電阻，其阻值約為電磁鐵線圈直流電阻的 5 倍。 2.2.3 主拖動調速系統工作原理主拖動調速系統工作原理為了改善調速系統的靜態和動態性能，在電機放大機 AG 的三個控制繞組分別引入各種反饋信號，各繞組所加的信號作用如下：（1 1）控制繞組）控制繞組 KK控制繞組 K是給定信號、電壓負反饋和電流截止負反饋環節的綜合控制繞組。給定信號：它是從調速電位器 RP1 或 RP2 上取出的，機組起動后，時間繼電器 KT4 動作，勵磁機 G2 所發出的直流電

31、壓 U1 就加在電位器 RP1、電阻 1R 和電位器 RP2 上。RP1 用于工作臺前進調速，RP2 用于工作臺后退精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業調速，調節 RP1 或 RP2 可改變前進或后退給定電壓 UG2 加到 K繞組上的數值，控制了電機擴大機 AG 對直流發電機 G1 的勵磁，從而達到調速目的。電壓負反饋信號：電阻 2R 與發電機 G1 的電樞并聯，從 2R 的抽頭（200）和端點 S2-G1 之間取出的電壓與發電機電樞的端電壓成正比，它與給定信號電壓是以相反的極性串聯相接而加入控制繞組 K，從而形成一個電壓負反饋的自動調速閉環系統。因此由 2R 取出的電壓加給擴大機制信號

32、也就是發電機端電壓的電壓負反饋信號。這一負反饋信號是用來提高主電動機機械特性的硬度，以及加速主電動機的起動、反向和制動的過渡過程。電流截止負反饋信號： 為了限制電動機的最大電樞電流，防止傳動機構的過載，在擴大機的控制繞組 K中還加入了主電動機電流截止負反饋信號。與主電機電樞電流成正比的信號電壓 Uab，是從 R4 與發電機換向繞組 H1/2-G1 和電動機換向繞組 H1/2-M1 串聯后的兩端并聯上取出，R4 不同兩端的電壓 Uab 與比較電壓 Ub 進行比較，當 UabUb +UV（VD1 或 VD2）時，VD1 或 VD2 導通。由 Uab 產生的電流經過 K繞組產生的磁通與給定電壓產生的

33、 UG2 磁通相反，起去磁作用，使擴大的磁勢減小，輸出電壓降低，發電機電勢上升減慢，從而限制了主回路電流的上升，主回路電流越大，電流截止負反饋越強，電動機轉速將明顯下降，直至堵轉狀態。因此加入電流截止負反饋使系統得到了下垂的機械（挖土機特性），同時還能起到加快系統的過渡過程。（2 2）控制繞組）控制繞組 KK是構成與主電動機的電樞電流成比例的電流正反饋繞組，它是由 R4 分壓后加到擴大機控制繞組 K上，K產生的磁通與給定電壓在控制繞組K上產生的磁通方向相同。又因反饋電壓與主回路電流成正比，所以形成了電流正反饋，起到了補償發電機、電 精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業動機換向繞組的電壓降

34、所對應的轉速降，進一步改善機械特性的硬度，并加速系統的過渡過程。（3 3）控制繞組）控制繞組 KK控制繞組 K與 3R、R10、發電機的勵磁繞組 F 和電阻 R8 組成電橋穩定環節，在穩定狀態下調節 R3、R8、R10 使電橋達到平衡，即R1/R2=RL/R10。接在電橋對角線上的擴大機控制繞組無電流，這個環節不起作用。當擴大機的輸出電壓增大的瞬間，R1、R2 上電流也增大，而RL、R10 上電流增大比較慢，電橋失去平衡并輸出電壓，R3 抽頭處為“+”，RL 下端為“-”，因此 K繞組上有電流流過，由于 K繞組產生的磁通起去磁作用，因而減緩了擴大機輸出電壓的上升速度。擴大機的電壓上升越快，橋形

35、穩定環節產生的電流越大，在 K控制繞組上的去磁作用越強，對電壓上升速度的抑制作用越強，從而達到了穩定系統、減小系統振蕩的目的。(4)(4)制動時加入欠補償環節與自消磁電路制動時加入欠補償環節與自消磁電路為了防止主電動機在停車后的“爬行”現象，在調速系統中還設有自動消除發電機剩磁的控制電路。這一電路是在給定信號切斷之后，當主電動機的轉速已經制動到很低的轉速時，由于時間繼電器 KT4 的觸點 280- K2 和 270-（S1-AG）自動延時接入的，其中觸點 280- K2 是用來將發電機的剩磁電壓的大部分以負反饋方式接入擴大機制控制繞組 K，使擴大機反向勵磁，從而輸出與原來極性相反的電壓以抵消發

36、電機中的剩磁，使發電機的剩磁電壓迅速減小。與此同時，KT4 另一對觸270-（S1-AG）則將擴大機的電樞經 R7 短接，以構成擴大機的過度欠補償電路。這時，擴大機的直軸電樞電流因 R7 的接入而增加，直軸反應也加大，但增加的電樞電流未補償繞組（B1-AG 、B2-AG），因此擴大機就處于過度的欠補償狀態，端電壓將迅速下降，從而有效地減小了擴大機的剩磁，加強了主電動機停車后的穩定性。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業 2.2.4 主拖動的電氣控制電路主拖動的電氣控制電路(1)(1)工作臺往復運動與行程開關的布置工作臺往復運動與行程開關的布置工作臺的自動循環如圖所示： 在工作行程中，工作

37、臺先以低速起動向前，當刀具切入工件后工作臺再轉為工作速度前進；當刀具快要切出工件時，工件臺又轉為低速；切出工件后，工作臺制動并反向起動，開始返回行程；在返回行程中工作臺先以高速退回，接近終了時，再轉為低速以克服工作臺的慣性。退出工件后，工作臺制動停止并反向起動，再次開始工作行程。(2)(2)控制線路和工作原理控制線路和工作原理 工作臺的點動控制為了調整工作臺的位置，可用“步進”按鈕 SB8 或“步退”按鈕 SB12使工作做向前或向后的低速調整運動。當電動機組起動后，控制變壓器 TC2 輸出的交流 127 伏電源即送到101、102。M2 電動機正常運轉后，觸點 KM3（101-103）閉合，減

38、速開關SQ10、SQ11 處于原位，為工作臺點動做好準備，按下“步進”按鈕 SB8 時，精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業繼電器 KA2 線圈得電動作，KA2 常閉觸點 KA2（123-125）互鎖、常開觸點KA2（225-220）和 KA2（1-3）等閉合；KT4 得電，KT4 的延時常閉點KT4(270-（S1-AG）、KT4(280-K2)瞬時閉合，將直流電源加到給定信號的調節電路中，即電阻 RP1、1R 與 RP2 的串聯電路中。由于 KA2（240-242）已分斷，從電阻 1R（210-207）取出的電壓，通過 R5、KA4 和 KA3 的觸點以及 2R（200-K1）而加大

39、擴大機控制繞組 K1 -K2。由于給定信號電壓較小，主電動機轉子以低速運行，工作臺慢速前進。松開按鈕 SB8，給定信號切除，通過調速系統產作用，主電動機迅速制動并停止下來。工作臺的“后退”調整運動的動作原理與上述相似，但參與工作的繼電器是 KA4 與 KT4，給定信號是 1R（208-210）之間的電壓。 工作臺的自動循環當電動機 M2 運轉正常，KM3（101-103）閉合；將潤滑泵控制開關 SA7扳到“自動”位置；當工作臺處于后退轉前進的位置，將后退換向開關SQ13 壓下，觸點 SA13（107-119）斷開；按下前進按鈕 SB9，繼電器 KA3 通電，觸點 KA3（111-113 閉合）

40、，KA2 通電，觸點 KA2（225-220）、KA2（1-3）閉合，觸點 KA3（220-200）閉合，KT4 通電使其觸點閉合，接通前進勵磁回路，M1 以某一速度前進；前進到撞塊 A 撞到前進減速開關SQ10，觸點 SQ10（129-159）閉合，KA7 通電，工作臺以減速速度前進；前進時撞塊 B 將前進換向開關 SQ12 撞到，觸點 SQ12（107-109）斷開，KA2斷電，觸點 KA2（123-125）閉合，KA4 通電觸點 KA4（150-163）斷電、KA4(226-220)（241-240）閉合 KA7 斷電，觸點 KA7（238-226）斷開，工作臺制動、經過一段越位后反向后

41、退觸點 SQ12（129-155）閉合時，KA6 通電，觸點 KA6（305-307）、（405-407）、（505-507）閉合，刀架電動機反轉拖動進刀機構復位；后退時，撞塊 B 使 SQ12 復位，觸點 SQ12（107-109）閉合；工作臺繼續后退，撞塊 C 撞到后退減速開關 SQ11，觸點SQ11（129-157）閉合，KA7 通電，工作臺以后退減速速度后退；撞塊 D 撞精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業到后退換向開關 SQ13，觸點 SQ13（107-119）斷開，KA4 通電，觸點KA4（113-115）閉合，使 KA2 通電工作臺制動、經過一段越位后反向前進觸點 SQ13

42、（129-153）閉合時，KA5 通電，觸點 KA5（303-305）、（403-405）、（503-505）閉合，刀架電動機正轉拖動進刀機構進刀。到此，為一個工作循環。慢速度切入環節 將慢切入開關 SA6 扳到“通”位置，觸點 SA6（157-161）接通，當工作臺從后退轉前進時 KA5 通電，觸點 KA5（161-163）閉合，KA7 通電，工作臺反向后以慢速前進。低速運行 將調速手柄處于低速位置，SA10（101-171）或 SA11（101-173）接通，KA8 通電，觸點 KA8（292-290）閉合，工作臺以低速運行。“磨削”加工 將轉換開關 SA8 扳到“磨削”位置，觸點 SA8

43、（179-183）接通，KA9通電，觸點動作，工作臺以很低的速度運行。 工作臺控制線路的聯鎖保護：A、工作臺“步進”、“步退”與“自動”循環工作的聯鎖通過繼電器KA3 來實現。B、工作臺“前進”與“后退”的聯鎖由按鈕 SB9、SB11 和繼電器KA2、KA4 的觸點互鎖實現。C、觸點 KM13（135-137）和 KM14（137-139）是橫梁夾緊與放松接觸器常閉觸點，當橫梁調整時，工作臺“自動”電路不接通。D、主回路電流超過最大允許電流時，串聯在電樞回路中的過電流繼電器 KA11 動作，其常閉觸點（103-105）斷開，使工作臺停止運行。E、長期過載保護: 交流電動機 M2 用熱繼電器 F

44、R 作過載保護，拖動擴大機制電動機 M3、通風機 M4 用斷路器 QF1、QF2 作過流、過載保護。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業F、極限位置保護：為了防止工作臺沖出，采用了終端接近開關SQ1、SQ2 控制繼電器 KA2、KA3、KA4 實現。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業第三章第三章 龍門刨床龍門刨床改造方案改造方案3.1 龍門刨床對控制系統的要求龍門刨床對控制系統的要求 B2012A 型龍門刨床的工作臺是往返交替循環直線運動的，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

45、行程時間。B2012A 型龍門刨床的主拖動系統要求比較高，它不僅要求足夠大的切削功率，較大的調速范圍，而且能夠按照要求實現自動的速度循環。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電器配合實現。B2012A型龍門刨床對電氣控制和 PLC 控制的系統要求綜合起來又以下幾個方面：3.1.1 要求有寬廣的調速范圍要求有寬廣的調速范圍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。B2012A 型龍們刨床采用電機放大機作為直流發電機勵磁調節器的直流發電機

46、-電動機組系統并加一級機械變速，從而保證工作臺調速范圍達到20：1 工作臺在低速檔的速度為 660m/min 在高速檔的速度為 990m/min在低速檔或高速檔范圍內，可實現電氣的無機調速，以便生產時能選擇最合理的切削速度。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業3.1.2 電氣控制電路能保證機床可靠地自動工作電氣控制電路能保證機床可靠地自動工作工作臺往復運動一次后，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。3.1.3 工作臺能夠按照需要實現自動往返循環工作臺能夠按照需要實現自動往返循環在高速切削時，是為了減小刀具的沖擊，應使刀具慢速切入工件。

47、若切削速度與沖擊為刀具所能承受時，利用轉換開關，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。 3.1.4 工作臺速度調整，且無須停車工作臺速度調整，且無須停車用于磨削時，工作臺應能降低速度至 1m/min，以便保持磨削時工件的精度。能自動調速，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。3.1.5 刀架能自動進給和快速移動刀架能自動進給和快速移動進行加工時，工件裝在工作臺上，工作臺沿床身導軌作直線往復運動。橫梁上的垂直刀架和

48、立柱上的側刀架都可以垂直或水平進給。3.1.6 系統的機械特性要有一定的硬度系統的機械特性要有一定的硬度為了避免因起切削符合發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量，同時系統的機械特性應具有下垂特性，當精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業負荷過大時，能使拖動工作臺的直流電動機的轉速迅速下降，直至停止，從而達到保護電動機及機械裝置的目的。3.1.7 有必要的聯鎖保護有必要的聯鎖保護為了使發電機和電動機的換向器不致過大的換向火花而燒壞。3.2 元件清單元件清單名稱符號數量交流電機M10 臺交流接觸器KM15 個中間繼電器KA10 個時間繼電器KT4 個熱繼電器FR4

49、 個按鈕SB12 個行程開關SQ13 個轉換開關SA6 個直流發電機G1 臺直流電動機M1 臺壓力繼電器SP1 個指示燈HL3 個變頻器1 臺可編程控制器PLC1 臺空開QF4 個精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業3.3 I/O 分配表分配表輸入輸出總停按鈕 SB1I0.0交流電機組交流接觸器KM1Q0.0交流電機組啟動按鈕 SB2I0.1電機組星形啟動接觸器KM2Q0.1垂直刀架快移按鈕 SB3I0.2電機組角形運行接觸器KM3Q0.2右側刀架快移按鈕 SB4I0.3通風機電機交流接觸器KM4Q0.3左側刀架快移按鈕 SB5I0.4垂直刀架電機正轉 KM5Q0.4橫梁上升點動按鈕 S

50、B6I0.5垂直刀架電機反轉 KM6Q0.5橫梁下降點動按鈕 SB7I0.6右側刀架電機正轉 KM7Q0.6工作臺總停按鈕 SB10I0.7右側刀架電機反轉 KM8Q0.7工作臺前進停止按鈕 SB11I1.0左側刀架電機正轉 KM9Q1.0工作臺后退停止按鈕 SB9I1.1左側刀架電機反轉 KM10Q1.1工作臺工進啟動按鈕 SB8I1.2橫梁上升接觸器 KM11Q1.2工作臺工退啟動按鈕 SB12I1.3橫梁下降接觸器 KM12Q1.3行程開關 SQ7I1.4橫梁加緊接觸器 KM13Q1.4行程開關 SQ8I1.5橫梁放松接觸器 KM14Q1.5行程開關 SQ9I1.6潤滑泵電機交流接觸器K

51、M15Q1.6行程開關 SQ6I1.7中間繼電器 KA1Q1.7行程開關 SQ10I2.0中間繼電器 KA2Q2.0行程開關 SQ11I2.1中間繼電器 KA3Q2.1行程開關 SQ12I2.2中間繼電器 KA4Q2.2行程開關 SQ13I2.3中間繼電器 KA5Q2.3轉換開關 SA5I2.4中間繼電器 KA6Q2.4精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業轉換開關 SA6I2.5中間繼電器 KA7Q2.5轉換開關 SA7I2.6中間繼電器 KA8Q2.6轉換開關 SA8I2.7中間繼電器 KA9Q2.7轉換開關 SA10I3.0中間繼電器 KA10Q3.0轉換開關 SA11I3.1熱繼電

52、器 FR2I3.2熱繼電器 FR3I3.3熱繼電器 FR4I3.4工作臺限位保護 SQ1I3.5工作臺限位保護 SQ2I3.6橫梁限位保護 SQ3I3.7橫梁限位保護 SQ4I4.0橫梁限位保護 SQ5I4.1中間繼電器 KA11I4.2工作臺工進啟動按鈕 SB8I4.3工作臺工退啟動按鈕 SB12I4.4行程開關 SQ8I4.5行程開關 SQ9I4.6行程開關 SQ6I4.7行程開關 SQ10I5.0行程開關 SQ11I5.1行程開關 SQ12I5.2行程開關 SQ13I5.3精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業第四章第四章 龍門刨床龍門刨床 PLC 控制系統改造控制系統改造4.1 龍

53、門刨床運動特點龍門刨床運動特點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分主傳動系統和輔助運動控制系統兩部分。PLC 用于龍門刨床控制系統改造方案之一就是:主傳動系統即工 作臺電力拖動系統，仍然保留目前最廣泛使用的邏輯無環流可逆調速系統，其調速換向控制以及輔助運動控制系統采用可編程序控制器替代舊的繼電控制系統，各部分的信號檢測、動作執行機構也基本上保留原有的不變

54、。特點是投資小、見效快。A 系列龍門刨床主要電氣設備結構框圖精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業A 系列龍門刨床改造后的結構框圖4.2 PLC 的類型的選定的類型的選定4.2.1 PLC 類型的選擇類型的選擇PLC 的設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,應考慮性能價格比.考慮經濟性時,應同時考慮應用的可擴展性,可操作性,投入產出比等因素,進行比較和兼顧,最終選出較滿意的產品. 輸入輸出點數對價格有直接影響.每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用.當點數增加到某一數值后,相應的存儲器容量,機架,母板等也要相應增加,因此,

55、點數的增加對 CPU 選用,存儲器容量,控制功能范圍等選擇都有影響.在估算和選用時應充分考慮,使整個控制系統有較合理的性能價格比.在設計 PLC 控制系統時，應遵循以下基本原則：1.最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC 控制系統的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究，收集控制現場的資料，收集相精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業關先進的國內、國外資料。同時要注意和現場的工程管理人員、工程技術人員、現場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。2

56、.保證 PLC 控制系統安全可靠保證 PLC 控制系統能夠長期安全、可靠、穩定運行，是設計控制系統的重要原則。這就要求設計者在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統安全可靠。例如：應該保證 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。3.力求簡單、經濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。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。這就要求設計者不僅

57、應該使控制系統簡單、經濟，而且要使控制系統的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。4.適應發展的需要由于技術的不斷發展，控制系統的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統發展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點數和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發展和工藝的改進。4.2.24.2.2 PLCPLC 型號的選定型號的選定 目前，國內外眾多生產廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產品，但不管選擇那種系列的 PLC，要以滿足系統功能需要為宗旨，不可以盲目貪大求精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業全，以免造成投資和設備資源的浪費

58、。機型的選擇應以幾個方面考慮：（1）對輸入輸出點的選擇盲目選擇點數多的機型會造成一定的浪費，要先弄清楚控制系統的輸入輸出點，再按實際所需點數的 15% 20%留以備用量，為系統的改造留有余地。（2）對存儲容量的選擇一般按估算容量的 50%100%留有裕量，對缺乏經驗的設計者選擇容量大的。（3）按輸入輸出響應時間選擇對開關量的系統，PLC 的輸入輸出響應時間一般都滿足實際工程的要求，可不必考慮響應問題，但對模擬量控制系統特別是閉環系統就要考慮這個問題。通過以上幾個方面考慮，選用 CPU224 AC/DC/RLY,擴展模塊 EM223 DC/RLY，數字量 16 輸入16 輸出和 8 輸入8 輸出

59、。4.2.3 西門子西門子 S7-200 PLC根據前面對龍門刨床 PLC 的輸入/輸出點分配的分析以及以后性能擴展的需要，選用德國西門子公司 S7-200 系列的 CPU224 AC/DC/RLY 型 PLC。SIMATIC S7-200 是一種小型的可編程序控制器 ，適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。S7-200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能。因此 S7-200 系列具有極高的性能/價格比。 S7-200 系列出色表現在以下幾個方面： 極高的可靠性 極豐富的指令集 精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業易于掌握 便捷的操作 豐

60、富的內置集成功能 實時特性 強勁的通訊能力 豐富的擴展模塊 S7-200 系列在集散自動化系統中充分發揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調，電梯控制，運動系統。 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。本文根據需要只對 CPU224 型加以介紹： CPU 224 集成 14 輸入/10 輸出共 24 個數字量 I/O 點。可連接 7 個擴