龙门刨床plc设计作业1
龙门刨床plc设计作业1..
目录1.龙门刨床运动形式及改造要求........................ - 1 -1.1龙门刨床结构及运动形式 .................................. - 1 -1.2龙门刨床电气控制改造目的及意义 .......................... - 2 -1.3龙门刨床电气控制改造总体要求 ............................ - 3 -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......................... - 7 -2.1工作台运动及调速要求 .................................... - 7 -2.2工作台调速方案 .......................................... - 9 -2.3工作台电气控制输入、输出确定 ........................... - 10 -2.4工作台电气控制接线图 ................................... - 11 -2.5工作台PLC电气控制程序 ................................. - 12 -3.刀架变频调速及PLC控制.......................... - 13 -3.1刀架运动及调速要求 ..................................... - 13 -3.2刀架调速方案 ........................................... - 13 -3.3刀架电气控制输入、输出确定 ............................. - 13 -3.4刀架电气控制接线图 ..................................... - 14 -3.5刀架PLC电气控制程序 ................................... - 15 -4.横梁及辅助运动控制............................. - 17 -4.1横梁运动形式及拖动方式 ................................. - 17 -4.2油泵控制 ............................................... - 18 -4.3铣磨头变频调速控制方案 ................................. - 18 -4.4横梁及其它辅助运动控制接线图 ........................... - 18 -5.课程设计总结................................. - 20 -5.1龙门刨床电气控制改造意义与可行性分析 ................... - 20 -5.2龙门刨床电气控制改造效果和解决的主要问题 ............... - 21 -5.3心得体会与建议 ......................................... - 30 -5.4结束语 ................................................. - 31 -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图1龙门刨床因有一个由顶梁和立柱组成的龙门式框架结构而得名，工作台带着工件通过龙门框架作直线往复运动，多用于加工大平面（尤其是长而窄的平面），也用来加工沟槽或同时加工数个中小零件的平面。
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。
龙门刨床plc设计作业1..
龙门刨床PLC设计作业1背景龙门刨床是一种加工机床，其加工过程需要根据工件的要求进行不同的操作和运动，以达到预期的加工效果。
而PLC(Programmable Logic Controller)是一种专门用于自动化控制的计算机，常用于工业生产线中。
本文将介绍龙门刨床中PLC 的设计。
PLC的作用PLC作为自动化控制系统中的核心设备，其主要作用是完成第一级控制。
在龙门刨床中，PLC的主要任务是对电机进行控制，以控制刨床的运动、加工速度和切削参数等。
PLC的设计过程PLC设计的过程主要包括以下几个步骤：1. 确定控制需求根据龙门刨床的具体加工需求，确定PLC需要控制的工作模式、电机转速和运动速度等参数。
同时，需要考虑不同的工件可能需要不同的控制参数。
2. 编写控制程序根据控制需求，使用PLC专用的编程软件编写控制程序。
控制程序将各个控制指令排列组合成具体的控制逻辑，控制电机按照预定的参数完成工件的加工。
3. 硬件连接将PLC与电机、传感器等相关设备进行连接。
这个过程中需要根据设备的特点和PLC的输入输出接口来灵活搭配连接方式。
4. 调试与测试经过硬件连接之后，需要进行调试和测试，确保PLC可以精准地控制电机。
首先进行单个电机的控制测试，然后进行整个系统的测试，包括运动速度、加工精度和效率等方面。
PLC的优势与传统的机械控制方式相比，PLC具有以下优势：1.程序控制方式更加先进、灵活，可以实现多种模式的切换。
2.控制精度高，可以对加工参数进行更加精细的控制。
3.由于采用计算机控制，PLC系统更加稳定，故障率低。
龙门刨床中PLC的设计，是一种先进、自动化的控制方式，相对于传统的机械控制方式优势明显。
PLC可以根据工件的不同需求，实现精细的控制，并且具有更高的效率和稳定性，对于提高生产效率和保证加工质量具有重要意义。
PLC对龙门刨床的电器改造
绪论随着工业科技的飞速发展，数控技术的发展在一定程度上代表了一个国家先进的科学技术水平。
就目前而言，我国是世界上机床产量最多的国家，虽然我国科技水平在世界上稍有一席之地，但生产的数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低的水平，生产的普通数控机床比重大，生产效率低，大部分采用继电器控制，存在着易故障，难检修等弊端，对加工业的发展有很大的制约和限制性。
随着计算机技术的高速发展，推动了工业科技发展的步伐，给机械制造业带来根本性的变化。
近几年来，我国在普通机床改造方面取得了很大的成就，普通机床的控制系统逐步被PLC控制的高效率，高精度的数控机床所代替，产生了巨大的生产力，然而在机械加工制造中被广泛使用的用来加工大型工件的设备—龙门刨床的改造却少之又少，在一定程度上影响着制造业的发展。
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，很大程度上提高了故障发生率，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改造是因为PLC很容易实现比较复杂的控制逻辑，与其传统的继电器实现同样的功能则需要大量的控制继电器，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、寿命长等优点，在实现同样功能的基础上还可以弥补继电器逻辑控制的不足，可以大大提高机床的工作效率，完全可以达到预期电气改造的目的。
1. 龙门刨床的结构龙门刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作台上装夹多个零件同时工作，如图（1）所示。
它主要由床身、工作台、立柱、横梁、左右侧及垂直刀架组成，其横梁和立柱组成龙门式框架结构，所以称为龙门刨床。
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。
用PLC改造龙门刨床控制电路时序同步问题
ＰＣ Ｌ 选用 的是 日 三菱 Ｆ ２系列 Ｐ Ｃ 本 ｘＮ Ｌ 。表 １ Ｐ Ｃ 是 Ｌ 的Ｉ ／ Ｏ地址表 （ 正转控制部 分） ，图 ２ Ｐ Ｃ 是 Ｌ 硬件 接线 图 （ 正转控制部 分 ） ，图 ３ 是工作 台来 回运动 时既 自 锁 又点动的控制线路 （ 正转 控制部分 ）Ｐ Ｃ梯形 图。表 ２ Ｌ
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用 Ｐ Ｃ 改 造 龙 门刨 床 Ｌ 控 制 电路 时 序 同步 问题
河南信阳技工学校 （６００ 黄 健 ４４０ ）
停止开关 ｓ Ｑｌ
图３ 所示的 Ｐ Ｃ Ｌ 梯形 图，它是根据 图 １ 接触器控制
线路转化而得 ，按照 Ｐ Ｃ的梯形图设计方法 ，应该也是 Ｌ
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件接线 、Ｉ０ ／ 地址分 配均不需要 改变 。图 ５为重新设计
图 ３ Ｐ Ｃ梯形图 Ｌ
表 ２ 正转 控 制 部 分 Ｐ Ｃ程 序 清 单 Ｌ
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的 Ｐ Ｃ梯形 图 （ Ｌ 正转控制 部分 ） ，表 ３为新 的正转控 制 部分 Ｐ Ｃ程序清单。 Ｌ
龙门刨床 的龙门架固定 在床 身上 ，在龙 门架上装 有 可上下移动的刨头架 ，切削刀具 固定在龙 门架上 ， 工作 台安置在床身导轨上 ，工件 固定 在工作台上 ，工作过 程 中， 工作 台带动工件低速进 给，快速 退回。工件在装夹 过 程中，为 了对准 刨削位置 ，工作 台的来 回运 动控制是 既自 锁又点动的方式 。在改造安装线路完成 ，进行 线路 调试时 ，发现工作 台没有点动移位功能 ，在按 下 自锁按
项目：龙门刨床工作台调速 PLC与变频器控制系统
一、B2012工作台运行速度控制要求
用PLC、变频器控制电动机按工艺要求（B2012工作台运行速度） 运转控制电路，其控制要求：B2012工作台运行速度示意图如图5-1所 示。当按下起动按钮SB1时，变频器输出三相电源的频率由 0Hz→15Hz（时间为0→t1），工作台前进启动；时间为t1→t2段为工作 台慢速切入；当压下行程开关SQ2时，工作台前进加速，频率由 15Hz→50Hz（时间为t2→t3）；时间为t3→t4段为工作台高速前进；当 压下行程开关SQ3时，工作台前进减速，频率由50Hz→15Hz（时间为 t4→t5）；当压下行程开关SQ4时，工作台反接制动并后退加速，频率 由15Hz→-70Hz（时间为t5→t6→t7）；时间为t7→t8段为工作台高速后 退；当后退压下行程开关SQ2时，工作台后退减速，频率 由-70Hz→-25Hz（时间为t8→t9）；当压下行程开关SQ1时，工作台反 接制动停止，频率由-25Hz→0Hz（时间为t9→t10）。
图5-3 变频器不同频率段按顺序 输出部分的状态转移图
图5-4 变频器不同频率段按顺序 输出部分的梯形图
任务2 MM420通用变频器变频器参数设置
1．首先复位为工厂的缺省设置值：P0010=30，P0970=1，时间约为
10s。
2．选择命令源：使P0700=2由端子排输入。
3．频率设定值的选择：使P1000=3固定频率设定。
图5-1 B2012工作台运行速度示意图
二、任务解决步骤 任务1 PLC的程序设计
（一）控制要求分析 根据上述控制要求，在图5-1中按时间顺序为： 1．0—t2段：Y5为ON，变频器预置的频率为15Hz，转换信号为 SB1（X1）。 2．t2—t4段：Y6为ON，变频器预置的频率为50Hz，转换信号为 SQ2（X7）。 3．t4—t5段：Y5为ON，变频器预置的频率为15Hz，转换信号为 SQ3（X10）。
龙门刨床的PLC电气控制系统设计【毕业作品】
BI YE SHE JI（20 届）龙门刨床的PLC电气控制系统设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月-Ⅰ-摘要在分析和研究龙门刨床（B2012A）控制原理的基础上，根据生产工艺要求，设计了龙门刨床基于变频调速的PLC控制。
该系统以西门子公司的TD3000为主要调速控制器件，PLC选用西门子公司的S7-200系列的CPU224。
根据刨床的实际调速范围和负荷，选择了变频异步电动机、变频器和测量转速的编码器型号；绘制了电力拖动系统的主回路电路图、PLC和变频器的外部接线图。
并且，对变频器接口电路的设计方法和变频器参数的设置方法也做了详细说明。
刨床各个运动部件采用PLC逻辑控制，根据工艺要求可实现各部分的单独运动及联动。
用可编程控制器进行检测过零为转换条件，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，可手动实时准确地调节主电机的转速，从根本上解决了龙门刨床换向冲击大、工作频率不高、耗电量大等缺点。
关键词：龙门刨床，变频器调速，PLC-Ⅰ-AbstractOn the basis of the analysis and research of the original control system of double housing planer (B2012A), according to the special requirements of production process, designed a system with a the inverter direct current speed control based on PLC control. The system chooses the Siemens TD3000 as the main speed control devices, and the PLC selected the Siemens S7-200 series CPU224.First, the dissertation introduces the hardware design of the control system. According to actual speed regulation range and loads of the original DC drive system, the model of variable frequency induction motor, inverter and encoder to measure the speed are chosen. It presents the main circuit schematics of electric drive system, and the external wire-connection diagrams of PLC and inverter. Furthermore, a description of the interface circuit design fashions and parameters setting of inverter are described.The system use the programmable controller, as to realize zero-speed examining and logical controlling, and the linkage of the motile parts can be achieved according to its process requirements. In this system , zero-speed reversing of the work platform and no impact of original system can be realized. Precise potentiometers are chosen as the speed regulation components in this system, it can regulate the Real-time rotational speed of the main electromotor accurately, and the disadvantages of the original system, such as the large reversing impact of planer, the inadequate operating frequency and too high power consumption, are hurdled in this system.Key words: planer, inverter, PLC-Ⅱ-目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT............................................................................................ . (Ⅱ)目录..................................................................................................... . (Ⅲ)第一章绪论........................................................................................ .. (1)1.1课题的目的和意义 (1)1.1.1本课题的目的 (1)1.1.2本课题的研究意义 (1)1.2龙门刨床电气控制的发展 (1)1.2.1龙门刨床电气控制的历史与现状 (1)1.2.2龙门刨床电气控制的发展 (3)1.3课题设计参数及主要内容 (3)第二章龙门刨床控制系统的设计方案..................................................... .. (5)2.1现有龙门刨床存在的问题 (5)2.2龙门刨床的结构特点 (5)2.3龙门刨床的工艺特点及技术要求 (6)2.4总体设计方案的确定 (9)第三章龙门刨床控制系统的硬件设计 (11)3.1系统逻辑控制程序设计的主要组成 (11)3.2电力拖动系统的主回路设计 (11)3.3PLC的选型及外部接线图 (13)3.3.1 PLC的特点 (13)3.3.2 PLC的选型 (14)3.3.3 PLC的外部接线图 (15)3.4变频装置的选型和硬件配置 (17)3.4.1 电机选型 (17)3.4.2 变频器选型 (17)3.4.3 变频器接口电路设计与参数设置 (19)3.4.4 编码器与PG速度卡选型 (21)3.5传感器的选型 (22)第四章 PLC逻辑控制程序设计 ................................................................ (24)4.1PLC逻辑控制程序设计方法概述 ................................................. (24)4.2工作台控制程序设计 (24)4.2.1工作台点动程序设计 (25)4.2.2工作台自动往返控制程序设计 (27)4.3辅助部分控制程序设计 (30)4.3.1 横梁升降逻辑控制程序设计 (30)4.3.2 刀架运动逻辑控制程序设计 (31)4.3.3 风机、油泵逻辑控制程序设计 (33)4.4 PLC若干技术的实现 (33)4.4.1 工作台无冲击换向技术的实现 (33)4.4.2 多件联动安全性与可靠性的实现 (33)4.4.3 工作台切削过载自动返回的实现 (34)结论..................................................................................................... (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录系统PLC逻辑控制程序梯形图 (38)第一章绪论1.1 课题的目的和意义1.1.1 本课题的目的龙门刨床电气设备是一个复杂的工厂大型零件生产的关键设备之一，刨床电气传动自动控制对生产过程的控制系统有很高的要求，并且也在不断提高。
龙门刨床plc课程设计
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：电气工程及其自动化（1）班学号：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 (2)1.1龙门刨床的结构 (2)1.龙门刨床简介 (2)2. 刨床工作过程 (3)1.2.龙门刨床电气控制及改造意义 (3)1.3.B2012A型龙门刨床电气控制改造的总体要求 (4)1.总体设计框图 (4)2 龙门刨床改造的总体要求 (4)3PLC与变频器的选型及参数确定 (5)4 变频器选型 (6)1.4 龙门刨床的电气控制改造方案 (7)2.工作台的变频调速及PLC控制 (8)2.1工作台的运动形式即调速要求 (8)1 调速要求 (8)2工作台自动循环控制电路 (9)3 工作台步进，步退控制 (9)4. 刨台运动的机械特性曲线 (9)2.2工作台的调速方案 (9)2.3 工作台电气控制输入、输出地址分配 (10)2.4工作台电气控制接线图 (11)2.5 工作台的PLC程序 (12)3. 刀架变频调速及PLC控制 (13)3.1刀架运动及调速要求 (14)3.2 刀架的调速方案 (15)3.3 刀架电气控制的输入输出地址分配 (15)3.4 刀架电气控制接线图 (16)3.5 刀架电气控制PLC图 (17)4. 横梁及辅助部分运动控制 (19)4.1 横梁运动形式及拖动方式 (19)4.2. 油泵控制 (20)4.3 铣磨头变频调速方案 (20)4.4 横梁及其辅助运动的输入、输出地址分配 (20)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 (22)5.课程设计总结 (23)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。
PLC控制变频调速龙门刨床系统设计
PLC控制变频调速龙门刨床系统设计作者：王聪来源：《文化产业》2014年第09期摘要：龙门刨床是机械工业的主要工作母机，是自动化程度较高，电气控制线路比较复杂的大型设备，而在实际生产中，龙门刨床存在精度较低，调速性差，生产效率低等问题。
通过了解变频调速的基本原理，介绍了变频器接口电路的设计方法和变频器参数的设置方法，讲述了变频调速在龙门刨床改造中所起到的重要作用。
同时也讲述了多功能输入输出点的功能设置，频率参数设置及其他参数设置。
关键词：龙门刨床；变频器；可编程控制器；故障诊断；文章编号：1674-3520（2014）-09-00-02一、绪论（一）概述龙门刨床是一种广泛使用的金属切削加工机床，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份组成。
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。
（二）龙门刨床的运动龙门刨床的运动可分为主运动、进给运动及辅助运动，主运动是指工作台连续重复往返运动，进给运动是指刀架的进给，辅助运动是为了调整刀具而设置的。
PLC 作为主控制器是整个系统的核心部件，它通过输入接收来自按钮操作站和转换开关的操作信号，变频器的状态及其它设备的状态信息，将这些信号经PLC 内部的用户程序运算，根据运算结果通过输出点，控制变频器完成主拖动，同时控制各交流电动机的接触器完成辅助拖动。
（三）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。
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。
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。
PLC课程设计---龙门刨床横梁夹紧、放松移动控制
由于龙门刨床的横梁升降以及夹紧放松装置设计比较简单，所 以设计和调试过程中没有遇到大的难题，一般都是一些小的细节 上的问题，其中对于回升装置的设计算是其中比较难的一个问题。 一开始想通过机械点动的方式进行回升，但不符合设计要求，后 来采用了时间继电器，但用的是通电延时闭合继电器，始终达不
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到要求。后来再仔细翻看课本，课本中用了断电延时继电器给了 我们很大的启示，最终设计成功。
（二）设计指标
系统变量定义及分配表
分类
地址
X001
X002
输 X003
入 X004
X005
X006
X007
中
M000
间
M001
继
电
M002
器
Y001
Y002
输
Y003
出
Y004
说明 总制动控制 M1 正转（上升）控制 M2 反转（下降）控制 M1 上升行程限位开关 M1 下降行程限位开关 M2 松开限位开关 M2 夹紧检测过流（开关代替） 断电延时继电器 启动（上升）中间继电器 启动（下降）中间继电器
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（二）各主要部件动作基本含义
1、横梁升降电动机 M1: KM1：电动机 M1 正转→横梁上升； KM2：电动机 M1 反转→横梁下降。
毕业设计龙门刨床PLC控制系统设计
A
Ld Ia
B
Ud
C
M- Ea
A
VF
VR
B
C
M-
LC 3
LC 4
a)
b)
图3-4 采用三相桥式电路的反并联可逆电路
a)主电路
b)简图
五、逻辑控制的无环流可逆系统
逻辑控制的无环流可逆系统 当一组晶闸管工作时，用逻辑电路（硬件）或逻辑算法（软件）去封锁另一 组晶闸管的触发脉冲，使它完全处于阻断状态，以确保两组晶闸管不同时工作， 从根本上切断了环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统。
图中：ASR为转速调节器，ACR为电流调节器，Un*和Un为转速给定（数字量）和转速反馈（数字量），Ui* 和-Ui为电流给定（数字量）和电流反馈（数字量）， TG为测速发电机。
四、应用反并联可控硅整流装置为系统电机供电
三相桥式电路的反并联可逆电路中的环流问题 环流的定义： 采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流 电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电 流，称作环流。 环流的危害 环流加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏。
问题1：希望在起动过程中只有电流负反馈； 到达稳态转速后，又希望只要转速负反馈， 不再依靠电流负反馈发挥主要的作用。怎 样才能做到这种既存在转速和电流两种负 反馈作用，又使它们只能分别在不同的阶 段起作用呢？双闭环调速系统正是用来解 决这个问题的。
问题2：龙门刨床要求电动机既能正转， 又能反转，还需要快速地起动和制动，这 就需要可逆的调速系统。由于电力电子器 件的单向导电性，需要专用的可逆电力电 子装置来实现。根据任务要求，本次设计 采用了电流、速度双闭环逻辑无环流可逆 直流调速系统。
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。
用可编程控制器对龙门刨床的改造
用可编程控制器对龙门刨床的改造1 引言某厂A1024A单臂四米龙门刨床，其电气系统由主拖动和控制系统两部分组成。
电气主拖动系统是JF-D直流调速系统，电控部分采用继电逻辑控制系统。
因已运行了三十多年，电气系统存在着严重的老化现象，设备精度降低，调速性差，故障率高且继电逻辑控制系统线路复杂，查找故障必须按照一定的步骤和顺序进行，设备发生故障的次数和处理故障的时间也越来越长。
因此，采用PLC对A1024A龙门刨床进行数控改造，提高其加工精度，延长其工作寿命，并满足客户对产品技术性能指标的要求，不失为一种投入少，见效快的解决办法。
l数控改造方案1.1龙门刨床的工艺流程对控制系统的要求1.1.1 调速范围JF-D调速系统的速度范围为100～1 000 rpm／min，即调速范围为10：1；有磨削功能的JF-D调速系统的速度范围为25～1 000 rpm／min，即调速范围为40：1。
1.1.2 静差度一般要求S=0.1～0.05，即S=10％～5％。
1.1.3 工作台的自动循环往返运动刨削加工时，工作台应能自动往复运动。
1.2龙门刨床电气控制系统的硬件设计1.2.1 系统的总体结构目前改造龙门刨床的主拖动部分一般采用全数字直流调速系统或交流变频调速系统，控制部分使用PLC。
全数字直流调速系统选用国外的成套设备，设备的运行参数用英文显示，设备操作及维护人员要消化和掌握系统的性能，需花费较长的时间和具备一定的技术水平。
而变频调速系统经过多年的推广和使用，各项性能和技术指标不断趋于完善和成熟，节能效果显著。
并且由于变频调速系统的各种运行状况和故障情况都可以通过监示器显示，因此，根据当前电气技术的发展趋势和龙门刨床的实际状况，提出图1所示的电气技术改造原理框图。
改造方案中，保留了原来的操作按钮，这样可以适应原操作人员的操作习惯，设备的大部分操作都可通过按钮完成。
操作指令传送给PLC控制系统，PLC对这。
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 （$）变频调速系统组成 工作台的主运动只需一台 ・2 交—直—交电压型变频器和能量回馈装置作为 %56* 主拖动控制装置，实制动速度快，能量又反
冷加工
!"#$%&’() *(+ ,*$()’(*(-’
冷加工
&" 结束语 在整个机床的改造过程中涉及到了许多测试、调试 的问题，在硬件设备安装好后又进行了许多调试工作， /01 程序的编制综合考虑了工艺与加工要求，变频器参 数设置也需考虑具体的加工要求。经过如此改造，能大 大简化拖动系统，减小维护工作量，提高运行可靠性。
（收稿日期：(,,$,"(!）
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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
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目录1.龙门刨床运动形式及改造要求........................ - 1 -1.1龙门刨床结构及运动形式 .................................. - 1 -1.2龙门刨床电气控制改造目的及意义 .......................... - 2 -1.3龙门刨床电气控制改造总体要求 ............................ - 3 -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......................... - 7 -2.1工作台运动及调速要求 .................................... - 7 -2.2工作台调速方案 .......................................... - 9 -2.3工作台电气控制输入、输出确定 ........................... - 10 -2.4工作台电气控制接线图 ................................... - 11 -2.5工作台PLC电气控制程序 ................................. - 12 -3.刀架变频调速及PLC控制.......................... - 13 -3.1刀架运动及调速要求 ..................................... - 13 -3.2刀架调速方案 ........................................... - 13 -3.3刀架电气控制输入、输出确定 ............................. - 13 -3.4刀架电气控制接线图 ..................................... - 14 -3.5刀架PLC电气控制程序 ................................... - 15 -4.横梁及辅助运动控制............................. - 17 -4.1横梁运动形式及拖动方式 ................................. - 17 -4.2油泵控制 ............................................... - 18 -4.3铣磨头变频调速控制方案 ................................. - 18 -4.4横梁及其它辅助运动控制接线图 ........................... - 18 -5.课程设计总结................................. - 20 -5.1龙门刨床电气控制改造意义与可行性分析 ................... - 20 -5.2龙门刨床电气控制改造效果和解决的主要问题 ............... - 21 -5.3心得体会与建议 ......................................... - 30 -5.4结束语 ................................................. - 31 -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图1龙门刨床因有一个由顶梁和立柱组成的龙门式框架结构而得名，工作台带着工件通过龙门框架作直线往复运动，多用于加工大平面（尤其是长而窄的平面），也用来加工沟槽或同时加工数个中小零件的平面。
龙门刨床主要加工大型工件或同时加工多个工件。
B2012A 型龙门刨床主要有7部分组成，包括床身，工作台，横梁，垂直刀架，侧刀架，立柱，龙门顶梁（见图1）。
其床身上有导轨，工作台安放在床身上，工作台下面有斜齿条，可以做往复运动。
立柱上装有横梁和侧刀架。
横梁上安装有垂直刀架，工作台工作时横梁不能工作，只有在工作台停止运动时，横梁才能动作用于调整刀架。
工作台1放在床身2上，工作台由直流电动机拖动可在床身上作往复运动。
当工作台带动工件运动时，刨刀8对工件进行刨削加工。
刨刀装在垂直刀架4或侧刀架3上。
侧刀架可上下移动并横向进给，它又分为左侧刀架和右侧刀架。
垂直刀架装在横梁5上，它可作横向移动和垂直进给，它又分为左垂直刀架与右垂直刀架。
横梁可沿着立柱6作上下移动。
7为龙门顶。
龙门刨床的刨削过程是刨刀和工件做相对运动的过程，因此，工件必须和工作台紧密的链接在一起，工件的切削加工只在工作行程中完成，返回行程是空行程。
在切削过程中只有工作台由返回行程转到工作行程的期间刀架才给一定的进给量。
工作台的往复运动是机床的主运动，其他如横梁的上下移动，垂直刀架沿横梁左右移动，侧刀架沿立柱的上下移动的往复运动称作辅助运动。
龙门刨床的运动可分为主运动、进给运动与辅助运动。
1.2龙门刨床电气控制改造目的及意义本题的改造目标为利用可编程控制器及变频器实现对龙门刨床的自动控制和平滑调速,消除换向冲击,提高工作效率,减少噪声,取缔原控制系统,从而达到既经济又快捷地运行龙门刨床的目的.而使龙门刨床复杂的电气控制系统变的简单,清晰明了,使龙门刨床处于最佳的工作状态.龙门刨床如控制和使用得当,不仅能提高效率,节约成本,还可大大延长使用寿命. 节省资金。
机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。
一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3.即使将原机床的结构进行改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。
性能稳定可靠。
因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。
提高生产效率。
机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。
对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。
且可以不用或少用工装，不仅节约了费用且可以缩短生产准备周期。
目前机床数控改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。
用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。
本文以车床的数控改造为例，介绍了机床数控改造的方法，包括其结构的改造设计，性能与精度的选择以及最后改造方案的确定。
龙门刨床主要分为机械和电气控制两大组成部分,机械部分相对比较稳定,而使龙门刨床运行在最优状态主要取决于电气控制系统控制方式.在传统龙门刨床中,其机械部分刚性好,精度较高,一般其基本性能可达到现代同类机械的水平,但控制和驱动部分则显得不同程度的老化,对老式龙门刨床的改造有很大的实际意义.1.3龙门刨床电气控制改造总体要求B2012A型龙门刨床的工作台是往返交替循环直线运动的，工件固定在工作台上与刀具作相对运动。
工作台在工作行程是进行切削加工，各种台返回时，刀具自动抬起，不进行切削加工。
工作台返回是速度快，以减小空行程时间。
B2012A型龙门刨床的主拖动系统要求比较高，它不仅要求足够大的切削功率，较大的调速范围，而且能够按照要求实现自动的速度循环。
对于刀架得移动．进刀．退刀．抬刀．横梁放松与夹紧．横梁上升与下降．工作台步进与步退等各种电动机与控制电器配合实现电器配合实现。
B2012A型龙门刨床对电气控制和PLC控制的系统要求综合起来又以下几个方面：（1）要求有宽广的调速范围由于在加工过程的材料和零件不同，所使用的刀具也会不同（例高速钢刀具。
硬质合金刀具等），这就要求机床有不同的速度，以便满足不同加工工艺的要求。
B2012A型龙们刨床采用电机放大机作为直流发电机励磁调节器的直流发电机-电动机组系统并加一级机械变速，从而保证工作台调速范围达到20：1工作台在低速档的速度为6—60m/min在高速档的速度为9—90m/min在低速档或高速档范围内，可实现电气的无机调速，以便生产时能选择最合理的切削速度。
（2）电气控制电路能保证机床可靠地自动工作工作台往复运动一次吼，刀架自动进给。
后退行程中，刀架自动抬起。
工作台在行程末尾可进行减速、反向等运动的自动变换。
（3）工作台能够按照需要实现自动往返循环。
在高速切削时，是为了减小刀具的冲击，应使刀具慢速切入工件。
若切削速度与冲击为刀具所能承受时，利用转换开关，可以取消慢速切入。
在工作台前进与返回行程末尾，工作台能自动调速，以保证刀具慢速离开工件，防止工件边缘剥裂，同时可减小工作台反向时的冲程和对电动机及其他机械的冲击。
（4）工作台速度调整，且无须停车。
用于磨削时，工作台应能降低速度至1m/min，以便保持磨削时工件的精度。
能自动调速，以保证刀具慢速离开工件，防止工件边缘剥裂，同时可减小工作台反向时的冲程和对电动机及其他机械的冲击。
（5）刀架能自动进给和快速移动。
进行加工时，工件装在工作台上，工作台沿床身导轨作直线往复运动。
横梁上的垂直刀架和立柱上的侧刀架都可以垂直或水平进给。
（6）系统的机械特性要有一定的硬度。
为了避免因起切削符合发生变化引起的工作台速度有较大的波动，以至于影响加工工件表面的质量，同时系统的机械特性应具有下垂特性，当负荷过大时，能使拖动工作台的直流电动机的转速迅速下降，直至停止，从而达到保护电动机及机械装置的目的。
(7)有必要的联锁保护。
为了使发电机和电动机的换向器不致过大的换向火花而烧坏。
1.4龙门刨床电气控制改造方案机床电气参数：主电机型号：Z2-93D2 功率：60KW 电流：210A 转速：1460转/分其余电机功率分别为：油泵电机0.25KW，进给电机1.5KW 3台，刹紧电机0.75KW，横梁升降电机5.5KW。
电气改造方案：原主电机为老型号电机，负载能力差，建议更换工作台运行的直流电机，采用上海南洋Z4-200/41系列60KW、400V电机（带测速机和风机），该电机过载能力强，可靠性好。
主电机控制采用西门子四象限直流调速装置进行控制，保证控制精度和高低速性能。
采用可编程控制器MITSUBISHI PLC FX2N-31MR，取代原继电器逻辑控制，留有不少于10%的I/O点。
直流调速装置采用USS协议与MITSUBISHI PLC通讯。
直流调速装置按标准配置电抗器、制动单元、制动电阻，可以实现主电机无极调速及快速启动/停止。
各电机保护信号、限位信号单设（不可串接）接进PLC。
其余电器元件采用天水二一三厂产品，控制熔断器选择RT18带灯的座。
更换全部机床线缆及穿线管。