毕业设计龙门刨床控制系统设计研究

目录

第一章概论 1

1.1 龙门刨床自动控制技术的发展历史及趋势 1 1.2 龙门刨床的工艺特点 2

1.3 现有龙门刨床控制系统存在的问题 3

1.4 课题的研究意义 3

1.5 本课题的主要任务 4

第二章系统方案设计 5

2.1 理想的速度运行曲线 5

2.2 实现理想速度运行曲线的方法 6

2.3 总体方案设计 6

系统方案论证 6

系统主要配置和使用方法8

系统硬件设计11

系统工作流程和控制功能实现12

系统重要参数测定和计算13

第三章双闭环直流脉宽调速系统 15

3.1 转速电流双闭环直流调速系统15

3.2 直流电动机的PWM控制原理19

第四章系统软件设计24

4.1 FXGP/WIN软件介绍24

4.2 程序设计分析24

4.3 编程用到的特殊指令 25

FROM-TO指令 25

PWM指令26

PLSY指令27

4.4 I/O分配列表27

4.5 部分程序设计28

4.6 程序设计中应注意的问题29

4.7 系统接线图30

第五章系统调试 31

5.1 调试中出现的问题及解决方法31

5.2 开关问题及元件好坏判定31

第六章结论33

结束语34

致谢35

参考文献 36

附录38

毕业设计（论文）-龙门刨床控制系统设计研究

摘要

在分析和研究龙门刨床（B2012A）原控制系统的基础上，设计了龙门刨床直流脉宽调速系统。该系统以直流脉宽调速电路和可编程控制器为调速器件，能通过主电动机实际转速自动调节，从而实现工作台的可逆调速，克服了龙门刨床换向冲击大、工作效率不高的一系列缺点。系统硬件结构简单，控制安全可靠，运行平稳，调速精度高，且经济实用，具有广阔的应用前景。

关键词：龙门刨床；可编程控制器；直流脉宽；可逆调速

Abstract

Base on the analysis and research of the original control system of double housing planer B2012A , designed a pulse width type of direct current speed regulat system. The dircet current pulse width speed regulat and programmable control is in this system as the main speed governing device, it can automaincally regulate the speed according to the real rotalain speed, and realized reversibly regulating the speed of the work platform. It eliminated the impact of original system, improaed the work efficierrcy greatly. The structure of hardware is simple, the controlling is salf and dependable, the moving is smooth and the speed regulating is precies. Furthermore, this system is economical and practical, the outlook of it’s application is wide.

Key words: double housing planer; programmable control; pulse width type of direct current; reversibly speed regulating

第一章概论

1.1 龙门刨床自动控制技术的发展历史及趋势

在进给系统（如横梁、刀架）中，用交流鼠笼电机拖动，利用皮带、齿轮传动或用电磁离合器来改变进刀和退刀方向。这种传动方式电气装置简单，但机械结构较复杂并且调速困难，皮带和离合器经常损坏，这是比较古老的龙门刨床。

龙门刨床的电力传动系统[1~2]，由始至今一般有以下两种方式：

1）工作台主传动系统在历史上曾经采用电机扩大机--直流发电机--直流电动机组成的直流调速系统，简称K-F-D系统。利用这种直流机组传动克服了古老刨床机械结构复杂、难以调速的毛病，系统可靠性相对较高一些，调速范围较宽，因它只受电枢压降的影响，但K-F-D系统有扩大机组和发电机组，故成本高，占地面积大，噪音大，且K-F-D系统是机组变流，变流过程损耗大，效率低，其系统的惯性除受直流电动机影响外，还受到发电机和电机扩大机电磁惯性的影响，故惯性大，换向时冲击大。

2）随着电力电子技术的发展，从上世纪七八十年代起，工作台主传动系统是以可控硅--直流电动机系统，简称SCR--D系统为主。SCR--D系统可省掉扩大机组和发电机组，节省成本，其系统的效率几乎与负载无关，适宜于负载变动较大的情况，且可控硅基本上属于无惯性环节，反应速度较快，电磁惯性可以减到很少，但SCR-D系统可靠性稍差。因可控硅电压与电流过载能力小，在过压、过流、电压和电流上升率太大的情况下容易损坏，且受温度影响，特性易变化，触

发部分用的半导体元件其特性受温度影响也易发生变化，受外界干扰，易产生误动作。另外，SCR-D系统的调速范围，除了受电动机电枢压降影响外，还受可控整流线路参数的影响，在低速时可控硅控制角增大，管压降增大，致使静差度增大，调速范围低。

龙门刨床的主拖动系统在加工过程中起主要作用，而现有的龙门刨床主拖动系统都存在着投资大、消耗量大、调节精度不高、换向冲击大等一系列缺点，因此对龙门刨床电控系统进行改造势在必行。近些年来，随着科学技术的高度发展，控制领域的数字化进程加快，全数字直流调速技术不断完善，部分龙门刨床己改造成各种各样的数控机床，工作效率大大提高，老式龙门刨床的电控系统将逐步被淘汰，最终将被全数字控制系统完全取代。

1.2 龙门刨床的工艺特点

龙门刨床是制造大型机械设备不可缺少的工作母机。应用非常广泛，具有多种控制要求。其主要用来加工大型工件的各种平面、斜面、槽。特别适用于加工大型的、狭长的机械零件，如机床的床身、箱体、立柱、导轨等。其生产工艺的特点是工作台与工件频繁的进行往复运动。工件的切削加工仅在工作行程内进行，而返回行程只做空运转。在切削时没有进给运动，只在返回行程转到工作行程的期间内刀架才位移一定距离。因而龙门刨床的主运动是工作台和工件的纵向往复运动。龙门刨床工作台速度运行图[1~2]如图1.1所示。

图中：

LQ――工作行程；

LH――返回行程；

VJ――慢速切入速度；