基于PLC和变频器的龙门刨床改造
龙门刨床PLC、变频器控制系统改造
通过对B2012A型国产龙门刨床进行PLC改造，以及变频技术的改造以适应现代化的生产要求，改造中涉及PLC的技术应用，变频技术的应用从而使龙门刨床适应现阶段的生产需要，改造中涉及电机的速度的平滑性，电机的正反转龙门刨床的基本结构，以及龙门刨床的总体性能基本要求：1. 改造后的龙门刨床应能正确执行操作步骤进行工件加工。
2. 工作台能实现自动循环工作和点动,可实时精确调节工作台速度,平稳换向,并有自动和点动工作时的极限保护.3．垂直刀架可方便地在水平和垂直两个方向快速移动和进刀, 并能进行快速移动和自动进给的切换.左右侧刀架可在上、下方向快速移动和进刀,能进行快移/自动切换.并有左右侧刀架限位开关,防止其向上移动时与横梁碰撞.4.横梁可方便地上下移动和夹紧放松,加紧程度可调;横梁下降时有回升延时,延时时间可调.5.改造后用的变频技术，应有较好对手滑行和广泛的调速空间。
6.改造后的刨床应能达到价格低廉和应用广泛。
7.改变中不能改变其基本的操作步骤，不能改变龙门刨床的设计要求。
8.通过改造进一步熟悉和掌握各种刨床的改造工艺和改造过程及改造的注意事项。
主要参考资料：1田春霞数控加工工艺机械工业出版社2于立彪, 郑慕侨, 张英负重轮多体接触问题有限元分析北京理工大学学报3胡学林。
电气控制与plc。
冶金工业出版社4林奕鸿。
机床数控技术及应用。
机械工业出版社5卓迪仕。
数控技术及应用。
国防工业出版社6原魁。
变频器基础及应用。
冶金工业出版社7钟肇新。
可编程控制器原理及应用。
华南理工大学出版社完成期限：2012-6-5指导教师签名：课程负责人签名：2012年 6 月 5 日郑州华信学院课程设计说明书题目：龙门刨床PLC、变频器控制系统改造姓名：苏如如院（系）：机电工程学院专业班级： 09电气工程一班学号： 0902120137指导教师：成绩：时间：年月日至年月日目录1.龙门刨床的运动形式及技术改造 (2)1.1龙门刨床的结构及运动形式 (2)1.1.1结构及特点 (2)1.1.2运动形式 (3)1.2龙门刨床电气控制的目的及意义 (5)1.3龙门刨床电气控制改造的总体要求 (6)1.4龙门刨床电气控制改造方案 (6)2．工作台变频调速及PLC控制 (7)2.1工作台运动及调速要求 (7)2.2工作台调速方案 (7)2.3入输出的确定 (8)2.4工作台电气控制接线图电机设置 (9)3．刀架变频调速及PLC控制 (14)3.1刀架运动及调速要求 (14)3.2刀架调速方案 (15)3.3刀架输入输出分配 (16)3.4 刀架电气控制接线图 (17)4.龙门刨床的横梁、磨头及其他辅助设备 (22)4.1龙门刨床的横梁控制 (22)4.2横梁的输入输出分配 (23)4.3横梁运动形式梯形图 (24)4.3龙门刨床的磨头控制 (25)5．变频技术和PLC在龙门刨床中的应用 (28)5.1变频技术的选型和电机及其他辅助设备的选择和设定 (28)5.2 PLC的选择及应用 (28)5.2.1PLC容量的选择 (28)5.2.2 PLC未来发展前景及改造后的总体样本图 (29)6．B2012A型龙门刨床的改造。
PLC与变频器改造龙门刨床继电器控制线路
郑州华信学院课程设计说明书题目：姓名：院（系）：专业班级：学号：指导教师：成绩：时间：年月日至年月摘要分析了龙门刨床的运动特点，利用PLC和变频技术对B2012A型龙门刨床进行自动化改造，以提高其加工效率和精度。
关键词：龙门刨床；PLC；变频器；电气控制。
前言龙门刨床在工业生产中占有很重要的地位，主要用于加工大型工件或同时加工多个工件，是工业的母机。
龙门刨床的主运动是工作台的直线往复运动，而进给运动则是刨刀的横向或垂直间歇运动，龙门刨床的工作台传动一般都采用行程开关，和传统的继电器来控制。
这种方式有接线复杂，检修困难，故障多等缺点。
这样对加工性能有很大影响。
但是由于数控机床的代价太高，对中小型企业来说成本太大，所以更新一台机床不是很容易的，因此，就对于龙门刨床的传动特点，加工性能，和要求进行分析，在此设计一套低成本低又能有效解决以上不足之处的方案。
随着近年来plc和变频器在工业领域里面的迅猛发展，为改变龙门刨成的传统缺点提供了可实现的途径，本文作者将以B2012A为例，根据龙门刨床的控制线路，用可编程控制器和变频器对其进行改造。
目录1.龙门刨床运动形式及改造要求 (4)1.1龙门刨床结构及运动形式 (4)1.主要结构 (4)2.运动形式 (4)1.2龙门刨床电气控制改造目的及意义 (4)1.3龙门刨床电气控制改造总体要求 (5)1.4龙门刨床电气控制改造方案 (5)2.工作台变频调速及PLC控制 (6)2.1工作台运动及调速要求 (6)1.运动分析 (6)2. 调速要求 (7)2.2工作台调速方案 (7)2.3工作台电气控制输入、输出确定 (8)2.4工作台电气控制接线图 (8)2.5工作台PLC电气控制程序 (10)3.刀架变频调速及PLC控制 (12)3.1刀架运动及调速要求 (12)3.2刀架调速方案 (13)3.3刀架电气控制输入、输出确定 (15)3.4刀架电气控制接线图 (16)3.5刀架PLC电气控制程序 (17)4.横梁及辅助运动控制 (19)4.1横梁运动形式及拖动方式 (19)4.2油泵控制 (20)4.3铣磨头变频调速控制方案 (20)4.4横梁及其它辅助运动PLC控制及程序 (21)4.5横梁及其它辅助运动控制原理图 (23)5.课程设计总结 (24)5.1龙门刨床电气控制改造意义与可行性分析 (25)5.2龙门刨床电气控制改造效果和解决的主要问题 (25)5.3心得体会与建议 (25)5.4结束语 (26)1.龙门刨床运动形式及改造要求1.1龙门刨床结构及运动形式1.主要结构B2012A型龙门刨床主要由7部分组成，如图1所示，其中床身为箱体型零件，其上有V形和U形导轨。
用PLC改造龙门刨床电气控制系统
用PLC改造龙门刨床电气控制系统摘要：本文介绍了如何使用PLC改造龙门刨床电气控制系统，提高了其控制性能和生产效率。
通过安装PLC控制器，并配置相应的逻辑控制程序，实现了对龙门刨床的启动、停止、速度调节、工件夹紧等功能的自动化控制，有效地提高了刨床的生产效率和减少了工人劳动强度。
关键词：PLC，龙门刨床，电气控制系统，自动化控制，生产效率正文：一、龙门刨床的电气控制系统简介龙门刨床是一种常用的大型加工设备，广泛应用于各种金属材料的切削加工和形状加工。
龙门刨床的电气控制系统主要由各种控制按钮、电机控制器、传感器和电气控制箱等组成。
目前，大多数龙门刨床的电气控制系统还是基于传统的电路设计，存在操作不方便、控制性能差、产量低等问题。
二、PLC控制器的优势PLC即可编程序控制器，是一种可编程逻辑控制设备，具有高度可靠性、扩展性和灵活性等特点。
使用PLC控制器改造龙门刨床电气控制系统可以有效地提高其控制性能和生产效率，具有以下优势：1、逻辑控制程序可编程，方便灵活。
2、输入输出模块可扩展，支持多种信号采集。
3、通信接口丰富，可与其他设备联网通信。
4、可靠性高，故障率低，维护成本低。
三、PLC改造龙门刨床电气控制系统的具体步骤及实现效果1、安装PLC控制器在龙门刨床电气控制系统中添加PLC控制器，将其与原有的电气控制元件相连。
根据需要，安装多个输入输出模块，用于控制信号的采集和输出。
2、编写逻辑控制程序利用PLC编程软件编写逻辑控制程序，实现龙门刨床的启动、停止、速度调节、工件夹紧等功能。
通过对节点的逻辑运算和电气控制元件的分配，实现龙门刨床的自动化控制。
3、调试和优化将编写好的逻辑控制程序下载到PLC控制器中，并对其进行调试和优化，确保其正常运行。
在实际的车间环境中，根据需求优化控制程序，达到最佳的控制效果。
使用PLC控制器改造龙门刨床电气控制系统后，可以实现龙门刨床的自动化控制，大大提高了生产效率，缩短了生产周期，减轻了工人劳动强度，同时还可以降低故障率和维护成本。
龙门刨床plc和变频器改造
郑州华信学院课程设计说明书题目：龙门刨床PL C、变频器改造姓名：院系：机电工程学院专业班级：学号：指导教师：成绩：时间：年月日至年月日目录前言................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.B2012A型龙门刨床的运动形式及改造要求 (3)1.1龙门刨床的结构 (3)1.龙门刨床简介 (3)2. 刨床工作过程 (4)1.2.龙门刨床电气控制及改造意义 (4)1.3.B2012A型龙门刨床电气控制改造的总体要求 (5)1.总体设计框图 (5)2 龙门刨床改造的总体要求 (5)3PLC与变频器的选型及参数确定 (6)4 变频器选型 (7)1.4 龙门刨床的电气控制改造方案 (8)2.工作台的变频调速及PLC控制 (9)2.1工作台的运动形式即调速要求 (9)1 调速要求 (9)2工作台自动循环控制电路 (10)3 工作台步进，步退控制 (10)4. 刨台运动的机械特性曲线 (10)2.2工作台的调速方案 (10)2.3 工作台电气控制输入、输出地址分配 (11)2.4工作台电气控制接线图 (12)2.5 工作台的PLC程序 (13)3. 刀架变频调速及PLC控制 (14)3.1刀架运动及调速要求 (15)3.2 刀架的调速方案 (16)3.3 刀架电气控制的输入输出地址分配 (16)3.4 刀架电气控制接线图 (17)3.5 刀架电气控制PLC图 (17)4. 横梁及辅助部分运动控制 (20)4.1 横梁运动形式及拖动方式 (20)4.2. 油泵控制 (20)4.3 铣磨头变频调速方案 (20)4.4 横梁及其辅助运动的输入、输出地址分配 (21)4.5横梁及其它辅助接线图 (22)4.6横梁及其它辅助运动PLC控制及程序 (23)5.课程设计总结 (24)5.1龙门刨床电气控制改造意义与可行性分析 (24)5.2 龙门刨床电气改造效果及解决的主要问题 ............................ 错误！未定义书签。
基于plc的龙门刨床控制系统设计(定稿)
滨州学院专科毕业设计（论文）基于PLC的龙门刨床控制系统设计摘要传统的龙门刨床控制系统可靠性差，维护困难，加工质量及生产效率低。
如今PLC技术的不断发展，用PLC设计电气控制系统是简便可行的方法。
本文介绍的用PLC设计龙门刨床的电气控制系统，不但满足了所需的各种控制功能，而且在节省资金的前提下，还具有结构简单，运行稳定和便于维护等特点。
特别是其硬件简单可靠,软件丰富灵活,运行效果好。
以可编程控制器检测速度过零为换向条件实现了工作台的无冲击换向。
以精密电位计为速度给定元件，可手动实时精确地调节主电机转速，从根本上克服了龙门刨床换向冲击大、工作效率不高、耗电量大等一系列缺点。
系统以数字显示输出主电机实时转速和电枢电流值，显示准确、直观。
利用PLC对龙门刨床电控系统进行设计的途径和方法，为改进机床设计提供了新的思路, 对促进工业企业技术进步具有一定意义。
关键词：PLC，龙门刨床，控制系统i滨州学院专科毕业设计（论文）Designthe Electric Control Systemof Planers Basedon PLCAbstractThe traditional control system of gantry planer has the shortcomings in reliability, maintenance,processing of quality and efficiency of production. Now as a result of the PLC technology unceasing development, designing the electrical control system with PLC is a simple and feasible method.This paper presents the design of gantry planer with PLC for the electrical control system,which will satisfy the needs of control functions.Moreover, under the premise of saveing money it is also simple, stable and easy to maintain operational characteristics.Especially its hardware is simple and reliable,and its software is rich and nimble.The movement effect is good.The system realizes zero-speed reversing of the work platform and eliminates the impact of original system.The precise potentionmeters are in this system as the speed regulating elements.It can regulate the real-time rotational speed of the main electromotor accurately,and the disadvantages of the original system are hurdled in this system.The real-time rotational speed and the armature current of the main electromotor can be shown accurately and digitally.The ways and means that designing gantry planer electrical control system with PLC provide a new approach for improving the machines design and promote industrial enterprises with a certain sense of technological progress.Key words: PLC，cantry planer，control systemii滨州学院专科毕业设计（论文）目录第一章绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 龙门刨床的结构特点 (1)1.3本论文的研究目的及意义 (2)第二章可编程控制器工作原理 (3)2.1 可编程序控制器的定义 (3)2.2 国内外PLC和变频技术的发展现状 (4)第三章系统硬件电路设计 (7)3.1 系统总体方案和主要硬件配置 (7)3.2系统工作流程和控制功能实现 (7)3.3 工作台控制电路设计 (8)3.4 PLC控制系统设计 (9)第四章软件设计 (13)4.1系统流程图设计 (13)4.2系统可靠性分析 (13)第五章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)I滨州学院专科毕业设计（论文）1第一章 绪论1.1 选题背景传统的龙门刨床可靠性差，维护困难，影响了加工质量及生产效率。
富凌变频器在龙门刨床改造中的应用
富凌变频器在龙门刨床改造中的应用摘要：龙门刨床刨台及各个刀架改由变频器来调节，能较好的满足工作台的静，动态特性，刨床的各个动作都是PLC控制，控制功能强，操作方便。
改造后达到了预期效果。
关键词：龙门刨床，富凌变频器，可编程控制器，电位器龙门刨床的电气控制系统主要包括工作台的主传动和进给机构的逻辑控制两大部分。
目前，国内龙门刨床主要采用的主传动系统有三种：一种是50年代的电机扩大机——发电机——电动机组（A——G——M）系统，第二种70年代改型的晶闸管——电动机组（V——M）系统，这两种系统的逻辑控制普遍采用继电器控制，故障率高，低速时损耗大，功率因素低，且对电网和机械的冲击很大，维修麻烦。
80年代后随着变频技术的高速发展和可编程控制器(PLC)的不断更新，它们结合为龙门刨床提供了一种更好的控制系统。
用这种系统控制的龙门刨床不仅克服了以上其它控制系统的各个缺点，还大大提高了控制精度和加工质量，更主要的是节约了大量的能源。
因此，龙门刨床控制系统的变频及PLC改造已成必然的趋势。
一、龙门刨床的控制要求：1.无级调速---调速范围宽，系统运行的平滑性好，动态品质更好。
2.能根据不同工件自由调节工作速度，而且前进和后退的速度要单独调整。
3.起动和制动性能好----快速、平稳的起动和制动，对电网和机械的冲击小，能很好地实现慢速切入，快速换向等工艺要求。
4.高速切削平稳，静差度小。
5.系统简单，安全可靠，便于维修。
6.噪音低，效率高，可靠性好，节能明显。
二、改造的方法1.主运动控制主工作台采用一台富凌牌DZB100系列55KW通用型变频器控制一台45KW鼠笼式异步电动机，代替原来的电机扩大机----发电机----电动机组（简称A-G-M系统）系统，实现无级调速。
用变频器来实现对工作台的各种不同速度的控制和往返换向。
2.垂直，左右刀架的控制垂直刀架和左右刀架分别由三台富凌DZB100系列3.7KW变频器来驱动2.2KW的刀具电机，实现进刀量的高精度进给。
基于PLC的龙门刨床控制系统设计
基于PLC的龙门刨床控制系统设计摘要：龙门刨床是一种大型的机械加工设备，有着复杂的机械结构和电气控制系统。
早期老式龙门刨床的主拖动系统采用放大机-发电机-电动机的系统进行驱动，能耗较高，噪音大，损耗大并且维修维护困难。
针对以上问题，本文设计了龙门刨床的电气控制系统。
主拖动系统采用变频器代替老旧系统，采用变频器的控制方式速度调整范围大，相比于老式系统更加节能，噪音小。
采用可编程逻辑控制器（PLC）控制实现中间过程。
本文还对龙门刨床电气控制系统的总体方案、硬件设计、软件设计进行了介绍。
包括PLC、变频器、变频电机等设备的选型，PLC输入输出电路的设计、手动/自动程序的设计等工作。
1.引言我国工业快速发展的今天，龙门刨床作为大型的加工设备，做出的贡献非常的大。
其对电机的制动和起动控制的要求非常的高，为了提高生产的速度，必须尽可能的减少其在制动和起动的动作时间。
PLC的功能强大，维护方便，可靠性高，将PLC应用到龙门刨床的电气系统中，通过PLC的CPU来替代老式的各个模拟单元，大大减少了系统的复杂性2.龙门刨床的主要构造龙门刨床主要是由顶梁、垂直刀架、底座、工作台、侧刀架、横梁、立柱七部分组成，构造图如图2-1所示。
图2-1 龙门刨床的构造示意图工作台固定在底座的导轨上，导轨是前后放置的，工作台可沿导轨前后运动，在底座的两边各有一根立柱。
立柱固定着竖直的导轨，左右侧刀架可沿导轨上下运动。
同时导轨上还有横梁，横梁上放置水平导轨，垂直刀架（主刀架）可通过水平导轨左右移动。
3.硬件选型3.1 PLC的选型在一般情况下，如果我们的系统是单机或者比较小型的系统，我们可以选择控制的点数小于256的PLC，如日本的CQM1和德国西门子的S7-200等PLC，这样的PLC完全足以实现我们想要的功能。
若是我们的系统比较复杂，控制的点数较多，我们一般要选择中型PLC，这种PLC的输入和输出模块都比较齐全，处理信息的速度相对于小型PLC快很多,而且更加稳定。
基于PLC和变频器的龙门刨床改造
将式 （$ ） 、 （0 ） 、 （7 ） 代入式 （& ） ， 则得
’ *#1 -’ !" 4 1 9% 21 321 !% ’ ’ !’ -’ .5*#1 01’ :
（? ）
令 #H/H#&， 则
!" 43% !%
’
#& ’% -’ .5;#1 01’ :
’ห้องสมุดไป่ตู้’
（I ）
式中：
’ ’ 3% 4 1 9% 21 321 4 < => 21 321 ’ !’
—— 图中： <*—循环开始与紧急停机段 —— —— <1—刨刀开始切入工件段 <!—正常切削段 —退出工件段 —— —高速返回段 <# <( —— —— —— <0—低速返回段 <%—点动控制 图 ( 工作台往复工作梯形图
其中 <1=<0 段与图 1 中的刨台往复运动的各个阶 段相对应。 ! 结束语 经过交流变频调速改造后， >!!* 龙 门 刨 床 的 拖 动系统大大简化， 减小了电动机的容量。 加工的调速范 围变宽， 达 到 #?8"@ A @BC ， 静 差 率 D#E ， 且为无级调 速， 工作台运行更加平稳， 尤其是换向迅速且冲击小， 加工效率提高。 此外变频调速有利于节电， 且使现场的 操作控制变得更为方便和可靠。 而 ,-. 的应用充分体 现了快速、 灵活的控制特点。 实现了以往难以作到的多 种复杂控制和故障保护，使系统实现了操作维护简单 化和控制智能化。 参考文献
运行可靠稳定。 " 龙门刨床控制系统要求 机床型号为 ;!!.， 产地为济南第二机床厂， 要求 改造后机床的调速范围为 0< = <>?@%.< = <>?A 系统运 行的平滑性要好， 能实现无级调速， 且有很好的起制动 性能。 起制动时既能快速启动和制动， 又保证机械冲击 不过大， 不对机械部件造成损害。能快速实现提速、 降 速和平稳的调节速度， 换向时要减小对齿轮的冲击。 能 实现慢速切入， 稳速加工， 快速换向， 点动调节等各种 加工工艺要求。
基于PlC和变频器改造龙门刨床中的应用设计
黑龙江东方学院毕业论文（设计）题目：PlC和变频器改造龙门刨床中的应用学生姓名学号081460320专业电气工程及其自动化班级2008级3班指导教师吴玉祥学部计算机科学与电气工程答辩日期2012年5月19日黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）任务书PlC和变频器改造龙门刨床中的应用摘要龙门刨床主要用来加工大型工件的各种平面、斜面、凹槽等，特别适应于加工大型的、狭长的机械零件，是常见的大型机械加工设备。
传统的龙门刨床的主拖动采用电机扩大机-发电机-电动机（A-G-M）调速系统，电控部分采用继电器逻辑控制，线路复杂，故障率高，检修、维修困难。
本论文根据B2010A型3m龙门刨床的工艺对控制系统的要求，对电气控制系统进行总体的设计。
主拖动采用调速范围宽、节能效果显著的变频器，用PLC取代传统继电器控制方式，实现开关量逻辑控制和变频电动机的转速控制，充分发挥PLC可靠性高、功耗低、维修方便等优势，对龙门刨床进行电气改造，以达到投资小、改造周期短、降低能量损耗等目的，弥补继电器控制方式的不足和缺点，以提高龙门刨床的生产效率，满足加工工艺的要求。
通过对B2010A龙门刨床进行PLC电气改造设计，大大提高了刨床的效率和加工精度，加强了刨床的可靠性和稳定性关键词：龙门刨床；PLC；变频器The Design and Realization of Electronic ProductsQuotation WebsiteAbstractDouble housing planer is a common huge machine tool, which mainly used in processing huge workpieces, various plane, bevel face, notch, etc, especially adapts to process huge and long and narrow machine spare part. The main drive of the traditional planer utilizes amplidyne-generator-electromotor drive which is noisy, energy-consuming room-taking. Relay logic control is used in traditional planer, and its circuitry is complicated, so the malfunction rate is high, and it is difficult to find out the malfunction.The dissertation designs an outline of the electric control system based on the requirement of the technology of the B2010A planer for the control system. The main drive of the planer’s converter, for it has a wide speed regulation range and well effect in saving energy. The planer utilizes PLC instead of the traditional relay controlling way to achieve the logical control, and to control the speed of converter motor. Giving full play to PLC ability of the advantage of high reliability, low energy consumption and convenient maintenance. Transforming electric of the planer to achieve small investment, short transformation cycle and reduced energy consumption, make up the disadvantage and weakness of relay controlling way to improve productivity of the planer, and to sactisfy the need of processing workpieces.Keywords：Longmen planer; PLC; frequency converte目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................. I I 第1章绪论. (1)1.1 开发背景 (1)1.2课题开发的目的和意义 (1)1.2.1开发目的 (1)1.2.2开发意义 (2)第2章PLC与变频器的介绍 (3)2.1 PLC的基本组成和特点 (3)2.1.1PLC概述及组成 (3)2.1.2 PLC的特点 (5)2.2 PLC的发展趋势 (5)2.3 变频器概述 (6)2.3.1 变频器的发展历史 (6)2.3.2 变频器的功能及组成 (6)2.3.3 变频器的工作原理 (7)2.4 本章小结 (8)第3章对龙门刨床的分析 (9)3.1龙门刨床概述 (9)3.1.1龙门刨床的结构 (9)3.1.2龙门刨床的运动分析 (9)3.2本章小结 (12)第4章利用PLC和变频器对龙门刨床的系统设计 (13)4.1龙门刨床电力拖动系统主回路设计 (13)4.2主拖动电机的选型 (14)4.3 变频器的选择 (14)4.3.1调速系统简述 (14)4.3.2变频器选型 (15)4.3.3主拖动与变频器的连接 (16)4.3.4 变频器的基本运行配线图 (17)4.4 PLC的选型及控制接线 (18)4.4.1 龙门刨床PLC控制系统构成 (18)4.4.2PLC的选型及输入输出点的分配 (18)4.4.3PLC I/O输入点数分配表 (19)4.4.4PLC I/O输出点数分配表 (20)4.4.5 PLC 控制接线图 (21)4.5PLC的控制程序设计 (22)4.5.1PLC程序设计概述 (22)4.5.2 梯形图编程语言的特点 (22)4.6 控制程序设计分析 (22)4.6.1工作台控制程序设计分析 (22)4.6.2 风机油泵控制程序设计分析 (23)4.6.3横梁升降控制程序设计分析 (23)4.6.4刀架运行控制程序设计分析 (24)4.7故障控制分析 (24)4.7.1 辅助设备常见故障及措施 (24)4.7.2工作台常见故障及措施 (24)4.7.3横梁常见故障及措施 (25)4.8控制程序梯形图编制 (25)4.9PLC控制程序指令 (28)4.10本章小结 (30)第5章保护和抗干扰措施设计 (31)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)。
文献综述-基于PLC和变频器的龙门刨床优化设计
文献综述——基于PLC和变频器的龙门刨床优化设计一、龙门刨床电气控制系统简介龙门刨床是一种广泛使用的金属切割加工机床，是许多大型企业不可缺少的设备。
龙门刨床的电气系统由主拖动和控制系统两部分组成。
主拖动系统可以概括为4类：JF-D调速系统、晶闸管-直流电动机（SCR-D）模拟直流调速系统、全数字直流调速系统和交流变频调速系统。
控制系统有继电器逻辑控制系统或继电器与PLC结合的控制系统。
JF-D调速系统是上世纪60年代在龙门刨床上广泛使用的调速系统，目前该系统在国有大中型企业仍然战友相当大的比重。
JF-D主要由直流发电机、直流电动机和交磁放大机组成。
其工作原理为：通过交磁放大机控制直流发电机的励磁电压，后者控制直流发电机的输出电压，从而控制直流电动机的电枢电压，最终控制直流电动机的转速。
另外还有二台交流电动机和一台直流发电机为该系统服务，大的交流电动机是直流发电机的原动机，晓得交流电动机是交磁放大机的原动机，直流发电机为直流电动机的励磁绕组提供励磁电压。
目前，JF-D型的龙门刨床的电气系统存在下列问题：（1）调速系统占地面积大，噪音大；（2）耗电量大，效率低；（3）惯性大，调速系统动态及静态性能均不理想；（4）故障率高，可靠性差，维护检修工作量大；（5）设备严重老化；（6）电气系统的连线多，判明故障性质和查找故障困难，查找故障的时间较长；（7）工作台频繁地来回运动，继电器盒接触器的触点容易损坏或接触不良。
上世纪80年代初，许多企业对龙门刨床进行电气改造时，用晶闸管-直流电动机（SCR-D）模拟直流调速系统取代JF-D调速系统。
代表产品是1980年襄樊机床厂设计的SCR模拟直流调速系统。
该系统大大缩小了占地面积，减少了噪音，而且节省能源，效率高，使调速系统的动态和静态品质得到和大改善。
目前，该系统存在下列问题：（1） PID控制电路由分立元件组成，元件参数容易发生变化，使系统静态和动态性能恶化。
（2）众多功能单元之间接插件多，接插件的触点容易出现接触不良的故障，影响了系统的可靠性。
基于PLC变频器控制的龙门刨床复合化智能化改造
基于PLC变频器控制的龙门刨床复合化智能化改造王宗昌;安丽红【摘要】Composite intelligent remodeling of double-housing planers solves the problems of frequent occurrence of failures,low productivity and high maintenance cost with traditional relay control circuitry.The remodeling scheme is determined after field survey,scheme design, expert argumentation, field simulation and simulation design, and a specific remodeling scheme is then elaborated. After transformation,the machine can perform planing,milling and grounding operations and establish an intelligent man-machine operation interface,so that machiningprocess,machining state and failures can be displayed visually,thus reducing maintenance cost at later stages.After long-time safe operation,the remodeled machine can achieve over 70% energy saving as well as smooth stable speed regulation,and the frequency converter has an additional fault alarm function,thus significantly reducing maintenancecost at later stages.%龙门刨床复合化智能化改造解决了传统继电控制线路故障频发、生产效率低、维护保养成本高的问题。
龙门刨床改造及排故设计
湖南生物机电职业技术学院毕业设计任务书设计题目龙门刨床PLC变频器改造设计与排故课题类型方案设计类指导教师贺坤辉设计目标、内容与技术要求一、设计目标：将传统继电器控制的龙门刨床改造成由plc与变频器综合控制。
二、主要内容：1. 对龙门刨床的电气控制系统进行总体方案设计；2. 进PLC和变频器的选型及设计外部接线（与实际龙门刨床改造有差别）；3. 根据龙门刨床的工艺流程设计控制梯形图；4. 按照设计图纸，对龙门刨床电气控制柜进行改造；5. 进行通电调试、验证设计改造的控制系统；6. 编写设备改造的相关技术文件及常见故障于排除方法。
三、基本要求:1. 龙门刨床的工艺加工方法不变；2. 在保留主电路的原有原件基础上，不改变原控制系统操作方法；3. 电气控制系统控制元件(包括按钮、行程开关、热继电器、接触器)，作用与原电气线路相同；4. 主轴和进给起动、制动和变速的操作方法不变；5. 统一选用西门子变频器与西门子PLC；６. 改造原继电器控制中的硬件接线，改为PLC编程实现。
四、主要参考资料：1. 刘洪涛，黄海《PLC应用开发从基础到实践》，北京：电子工业出版社，2007年２. 向六昭《龙门刨床电气控制系统的改造设计》，载《中国西部科技》2008年第10期３. 李发海，王岩《电机与拖动基础》，北京:清华大学出版社, 2005年４.蔡红斌《电气与PLC控制技术》，北京：清华大学出版社， 2007年５. 西门子变频器用户手册西门子ＰＬＣ用户手册设计进度09月15日-09月21日，毕业设计动员与选题；09月22日，接受指导老师下达的毕业设计任务书、交流了解毕业设计主要内容；09月22日-09月23日，根据实际，制定毕业设计阶段进度计划；09月23日-09月28日，制定毕业设计提纲，收集毕业设计材料；09月29日-11月03日，进行毕业设计,进行程序调试，完成毕业设计说明书初稿；11月04日-11月06日，修订毕业设计，修改毕业设计说明书，完成第二稿；11月07日-11月09日，完成毕业设计说明书与相关材料；11月10日-11月15日，完成毕业答辩。
龙门刨床电控系统的PLC改造-威海职业学院机械制图精品课资料文档
案例背景
威海精密机床附件厂的龙门刨床主要用来加工大型工件的 各种平面、斜面和槽，由于使用日久，出现精度降低，调速 性差，生产效率低等问题，需要进行维修及改造。考虑到原 有设备与加工要求调速比达到40：1以上，可用于刨、铣削， 静差度小于5%，切削力恒定、平稳、冲击小，刀具切入切出 时自动减速，功耗低，安全可靠、易于维护等要求。因此我 们决定采用变频器结合PLC对其进行改造。
龙门刨床的运动特点
t4～t5：减速退出工作阶段 t5～t6：反接制动到后退工作阶段 t6～t7：后退稳定速度阶段 t7～t8：后退减速阶段 t8～t9：后退反接制动阶段 其中慢速切入切出，既可防止因撞击而崩坏
工件与刀具又可以提高刀具使用寿命，空行 程高速返回可以提高加工效率。
作快速移动或工作进给。左右侧刀架及进给箱可沿
立柱导轨上下快速移动或自动进给。
龙门刨床结构图
1－床身 2－工作台 3－横梁 4－垂直刀架 5－侧刀架 6－立柱 7－龙门顶
龙门刨床的工作特点
龙门刨床的刨削过程是工件与刨刀作相对运 动的过程。为此，工件必须与工作台一起频繁地 进行往复运动，工件的切削加工仅在工作行程中， 返回行程是空行程。在切削过程中只有在工作台 由返回行程转到工作行程的期间刀架才进行一定 量的进给。其中，机床的主运动是工作台纵向往 复运动，而横梁的上下移动，刀架沿横梁的左右 移动，以及侧刀架在立柱上的上下往复运动称作 辅助运动。
龙门刨床的运动特点
龙门刨床行程图
龙门刨床的运动特点
横梁运动的特点 横梁只在工作台停止时方可调整，横梁运动
属于“点动”性质，为了保证横梁能按要求 停在一定的位置上，还设有夹紧机构。
原拖动系统工作状况
主拖动系统以直流发电机－电动机（G-M） 及晶闸管－电动机系统为主，如下图所示。以A 系列龙门刨床为例，它采用电磁扩大机作为励磁 调节器的直流发电机－电动机系统，通过调节直 流电动机电压来调节输出速度，并采用两级齿轮 变速箱变速的机电联合调节方法。其主运动为刨 台频繁的往复运动，对速度的控制有一定的要求， 采用机械速比为2:1和电气调速范围为10:1的机 电联合调速造前后比较
利用变频器和PLC改造龙门刨床
图 - 龙门刨床主拖动调速系统的调速特性
’% 龙门刨床变频调速系统的设计及性能 （$）变频调速系统组成 工作台的主运动只需一台 ・2 交—直—交电压型变频器和能量回馈装置作为 %56* 主拖动控制装置，实制动速度快，能量又反
冷加工
!"#$%&’() *(+ ,*$()’(*(-’
冷加工
&" 结束语 在整个机床的改造过程中涉及到了许多测试、调试 的问题，在硬件设备安装好后又进行了许多调试工作， /01 程序的编制综合考虑了工艺与加工要求，变频器参 数设置也需考虑具体的加工要求。经过如此改造，能大 大简化拖动系统，减小维护工作量，提高运行可靠性。
（收稿日期：(,,$,"(!）
’((& 年 第 )( 期
完全符合原操用习惯，如图 " 所示。
图 $ /01 控制端子功能及接线图
图 + 变频调速的机械特性
!" #$% 控制电路及软件流程 控制部分采用 /01 可编程控制器控制，其功能强、 速度快、接点减少、可靠性高，这是有触点的继电器系 统无法比拟的。 （*）控制电路 全部工艺过程及联锁、信号、报警 由 * 台 /01 控制，其控制端子功能及接线图如图 $ 所示。 为了操作方便，变频器设置成外部控制状态，实现 远控。由 ’*, 和 ’** 按编码组合为 + 种运行速度， ’*( 为点动控制，2*3 为反转控制，2*+ 为停车控制， 45* 6 45+ 来自光电编码盘的反馈输入信号。 /01 的 7, 6 7!$ 为操作和工艺控制的输入信号端，输出端 8, 6 8$ 控制 横梁升降、刀架进给及铣、磨头用变频器。 （(）/01 编程软件流程 龙门刨床工作台的工艺流 程由 /01 控制主变频器驱动交流电动机来实现。刨床工 作台自动、手动进（退） 、点动、转向、速度变换，垂 直刀架和左右刀架的自动进给及人工快速移动的控制， 横梁升降和夹紧的控制，以及互相的联锁和显示等功能 都由 /01 软件来实现。前进和后退速度及加、减速时间 可以任意调节。为方便操作，在控制柜面板上装有床身 运动速度显示及各种运行指示及报警信号，并且操作箱
基于PLC技术的龙门刨床系统改造开题报告
年月日
注：此表前五项由学生填写后交指导教师签署意见，否则不得开题；
此表作为毕业设计（论文）评分的依据
实验设计：
1.龙门刨床的工艺加工方法不变
2.在保留主电路的原有原件基础上，不改变原控制系统操作方法
3.电气控制系统控制元件(包括按钮、行程开关、热继电器、接触器)，作用与原电气线路相同
4.主轴和进给起动、制动和变速的操作方法不变
5.改造原继电器控制中的硬件接线，改为PLC编程实现
完成设计（论文）的条件、方法及措施：
集美大学毕业设计（论文）开题报告
轮机工程学院（系）轮机工程专业2013年3月5日
设计（论文）题目
基于PLC技术的B2012A龙门刨床电气控制系统改造
学生姓名
翁阳
学号
2009120236
指导教师
陈美谦
选题目的和意义：
传统龙门刨床的电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，其改造或增加功能较为困难，而且继电器控制系统依靠机械触点的动作实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题，且由于使用大量的机械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等问题，寿命短，系统的大量连线使得机床的可靠性和可维护性较差。
本设计提出通过采用PLC对其传统的龙门刨床进行电气改造是因为PLC很容易实现比较复杂的控制逻辑，在同种要求下，PLC可省去大量的控制继电器，节能降耗，降低运行成本，且改变工艺控制简便易行，而且PLC是无触点电路，反应快、噪音小、寿命长。
主要研究内容：
龙门刨床对控制系统（PLC）的要求，对龙门刨床电路控制的理解。知道龙门刨床的特点，了解输入输出分配表。根据实际情况选择合适的plc，最终实现工作台控制流程和程序设计。画出PLC控接线图，和PLC控制梯形图。写出指令语句。实现运动仿真。
基于PLC和直流调速装置的龙门刨铣床改造探讨
可 以减 少 Ｐ Ｃ控 制 柜 的 设 计 费 用 和 采 购 时 间 。 由 Ｐ Ｃ 控 Ｌ Ｌ 制柜来设 定工作 台的速度值 和 行程 ， 制横导 轨 的上升 、 控 下
降， 以及刨刀架 、 右立 柱侧刀 架的进 给和后 退 。
３ 系统 组成 及工 作原 理
３ １ 调 速 控 制 系 统 的 组 成 ．
原来 的 Ａ—Ｇ－ Ｍ 调 速系统 ， － 这样 节约驱动 电机 和传 动装 置 的新投 资成本 ， 免 去 安装 定 位 的麻 烦 。如 此 就可 以拆 除 并 原来 Ａ—Ｇ—Ｍ 调速 系统 中 的电机 扩大机 （ ０ ＫＷ） １０ 和直 流
圈 １ 龙 门 刨 床 工 作 台 的 切 削／ 回运 动 示 意 图复 循 环 运 行 ， 工 作 台 的往 复 周 期 运 行 图 ， 图 １所 示 。 如
图 ２ 龙 门 刨 床 工 作 台 的 运动 速度 时序 图
电动 机 ， 况 良好 ， 直 接 采 用 ， 有 必 要 更 换 ， 是 采 用 本 状 可 没 而 公 司 闲 置 的一 套 西 门子 全 数 字 直 流 调 速 装 置 （ ＲＡ７ ） 代 ６ Ｏ取
本 改造 设 计 系 统 是 由 西 门 子 全 数 字 直 流 调 速 装 置
６ ＲＡ７ １ 、 流 电动 机 （ ＤＲ— Ｋ 一 ３ ５ ， ｅ＝ ７ ＫＷ ， ０８直 ＧＢ Ｗ １Ｍ Ｐ ５ Ｉ＝１ ０ Ｎｅ ９ ５／ ｎ 、 编 程 控 制 器 Ｓ — ３０组 成 闭 ｅ ８ Ａ， 一 ３ ｒｍｉ） 可 ７ ０
工 ， 速切出 ， 靠快速换 向和快 速返 回来减 少返 回过 程 的 慢 依 时间 ， 从而提高 刨床 的 工作 效 率 。工 作 台 的速 度 时序 图如
（ ２ 所 示 ， 作 台 从 ｔ一 ｔ 图 ） 工 １ ３为 慢 速 切 入 阶 段 ，３ ｔ ｔ一 ４为 稳 速 加 工 阶段 ，４ ｔ 速 切 出 阶 段 ，６ ｔ ｔ一 ６慢 ｔ一 ７快 速 换 向 阶 段 ， ｔ一 ｔ 快 速 返 回 阶段 ， 一 ｔＯ减 速 缓 冲 阶 段 ，１ — ｔ １为 减 ７ ８ ｔ ８ １ ｔＯ ｌ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于PLC和变频器的龙门刨床改造
收藏此信息打印该信息添加：颜井栋来源：未知
论文关键词：龙门刨床可编程序控制器变频调速能量回馈论文摘要：用可编程序控制器和交流变频调速技术对B220龙门刨床进行改造。
刨床的主传动采用转差频率闭环控制，能较好的满足工作台静、动态特性要求；制动采用了能量回馈制动。
改造后系统达到了预期效果。
龙门刨床的电气控制系统主要包括工作台的主传动和进给机构的逻辑控制两大部分。
目前，国内龙门刨床主要采用的主传动系统有两种：一种是50年代的电机扩大机一发电机一电动机组(K—F—D系统)；一种是80年代少数经过改型的直流可控硅调速系统(SCR—D 系统)。
这两种系统的逻辑控制普遍采用继电器控制，故障率高，维修困难，生产效率低，因此，采用变频调速系统已成趋势。
作者用交流变频调速技术和可编程序控制器(PLC)改造成功了一台B220龙门刨床，且改造后系统运行可靠稳定。
1 龙门刨床控制系统要求
机床型号为B220，产地为济南第二机床厂，要求改造后机床的调速范围为5m／min
一60m／min，系统运行的平滑性要好，能实现无级调速，且有很好的起制动性能。
起制动时既能快速启动和制动，又保证机械冲击不过大，不对机械部件造成损害。
能快速实现提速、降速和平稳的调节速度，换向时要减小对齿轮的冲击。
能实现慢速切入，稳速加工，快速换向，点动调节等各种加工工艺要求。
2 系统组成及工作原理
2-1 系统组成
本系统由VVVF(变电压变频率)变频器、交流电动机(Y280S一8，Pe =37KW ，I。
= 78-2A，n。
=740r／min)、测速器组成闭环调速系统。
采用闭环调速系统是为了对负载的波
动和电网的波动有较强的抗干扰能力，以保证刨床的稳定运行。
刨床的电机均由PLC 给出的指令进行控制。
设计时，主传动用一台异步电动机代替原K—F—D系统机型，进给机械执行机构则用变频调速器取代原电磁离合器，实现对工作台的各种不同速度的控制和往返换向。
核心部件用PLC进行控制，它根据操作站指令和现场信号，按预先编制好的程序对变频器、刀架、横梁、磨头的跟踪状况进行自动或人工控制。
变频器选用日本富士FRN45 G gs一4JE电压型通用变频器。
原系统采用机械式行程开关，由于工作台时频繁的往复运动，挡块频繁地撞击行程开关，导致行程开关容易发生故障，在不可靠的时候更可能产生事故，影响生产。
改造中我们用光控无触点接近开关代替机械式行程开关，经使用效果很好。
2-2 工作原理
2-2-1工作方式
龙门刨的刨削过程是工件(放在刨台上)与刨刀之间做相对运动的过程。
也就是刨台频繁的往复运动。
刨台的运动分为人工点动运行和自动往复循环运行。
图1是刨台的往复周期运行图。
图1 刨台的往复周期
2-2-2 主传动的控制原理
主传动采用转速闭环、转差频率控制的变频调速系统，来满足工作台频繁换向和负载变化时转速快速跟随性的要求。
由上式可以看出，在S很小的范围内，只要能够维持气隙磁通不变，异步电动机的转距就近似与转差角频率∞、成正比。
控制∞ 就能达到控制转速的目的。
在设计中我们用了转差调节器，使(1)。
<(1)s ，以使电动机运行在最佳状态。
因为使用的通用型变频器具有恒定电压／频率(V／F)比的功能，电机的气隙磁通就可以基本保持不变，因此控制(1)。
为最佳就实现了控制转距为最佳的目的。
2-2-3 制动系统原理
工作台换向制动采用能量回馈制动，用两组晶闸管(GTR)组成可逆调速系统，制动时将系统中交流电动机发电制动状态的再生电能进行逆变，变成与电网同频的交流电送回电网，来实现电机的再生回馈制动，这种制动方式与能耗型制动方式相比具有很多的优点。
能节约电能，并使电机运行平稳，发热少，制动效果好，延长了电机的使用寿命。
3 系统设计
3-1 PLC 的选择
西门子公司的S7—200系列PLC 内部集成了32位浮点运算，具有高速汁数、占空比可调脉冲输出、PID调节、模拟电位器等功能。
在设计中考虑到控制回路输入和输出点数及运行速度，选用S7—200CPU226型PLC~]，它共有24输)k／16输出共40个数字量I／
O点。
图2是PLC与变频器的连接图。
变频器的多档速度控制端Xl、x2、x3分别与PLC 的输出端QO．4、QO．3、QO．2相接，从而，多阶段变频器的输出频率将取决于QO．4、QO．3、QO．2状态。
变频器的多档升、降速时间控制端X4、X5分别与PLC的输出端Q0．1、Q0．0相接，从而变频器在不同阶段的升、降速时间将取决于QO．1、QO．0的状态。
变频器的正向控制端FWD、反向控制端REV以及点动控制端DDD 分别与PLC 的输出端Q0_5、Q0．6、Q0．7相接。
3-2 PLC程序设计
龙门刨床自动进刀、换向、刀架的自动进给、手动进退、点动、横梁升降等功能都由P LC软件来实现。
图3给出了主程序流程图。
工作台往复工作程序梯形图如图4所示。
图中M1．0、M1．1——M1_7是PLC 内部的辅助继电器
图中：t 循环开始与紧急停机段
t1——刨刀开始切人工件段t2——正常切削段
t3——退出工件段t4——高速返回段
t5——低速返回段t 点动控制
图4 工作台往复工作梯形图
其中tl-t5段与图1中的刨台往复运动的各个阶段相对应。
4 结束语
经过交流变频调速改造后，B220龙门刨床的拖动系统大大简化，减小了电动机的容量。
加工的调速范围变宽，达到3—70m／min，静差率<3％，且为无级调速，工作台运行更加平稳，尤其是换向迅速且冲击小，加工效率提高。
此外变频调速有利于节电，且使现场的操作控制变得更为方便和可靠。
而PLC的应用充分体现了快速、灵活的控制特点。
实现了以往难以作到的多种复杂控制和故障保护，使系统实现了操作维护简单化和控制智能化。