B2012A型龍門刨床PLC控制系統的設計

1、2013屆 分 類 號： 單位代碼：10452 畢業(yè)論文（設計）B2012A型龍門刨床PLC控制系統的設計姓 名 ××× 學 號 年 級 2009 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 系（院） 汽車學院 指導教師 2013年 4月 29日摘 要龍門刨床是一種大型的機械加工設備，用來加工大型工件或在工作臺上夾持幾個工件同時進行刨削加工，是機械工業(yè)中的主要工作機床之一，在工業(yè)生產中占有重要的地位。龍門刨床的主拖動采用以電機放大機作為勵磁調節(jié)器的直流發(fā)電機電動機系統，由于工作臺長期工作于運行制動反向的往復運動狀態(tài)，控制要求高，加之直流電機的維護不便，使系統很難滿足控制要求。龍門

2、刨床的電氣控制多采用繼電器控制線路，使用了大量的中間繼電器和時間繼電器，致使控制柜體積龐大，線路復雜，繼電器故障發(fā)生率高，可靠性差，維修工作量大。采用三菱公司的FX2N-80MR型可編程控制器和華為TD2000變頻器對該龍門刨床實施改造。系統中由三菱PLC完成數據的采集和對變頻器、電動機等設備的控制任務。使用FX2N可編程控制器的編程軟件GX Developer 8.0進行編程編制，模塊化的程序設計方法，大量采用代碼重用，減少了軟件的開發(fā)和維護工作量。關鍵詞：龍門刨床 電氣控制 PLC 變頻器ABSTRACTThe double housing planer is a kind of larg

3、e-scale mechanical processing equipment, used for processing the large-scale work piece or grasps several work pieces at the same time on the basis of working bench creating and paring processing, it is one of the groundwork lathes in the mechanical industry. Mainly pulling adopts and regards enlarg

4、er of the electrical machinery as the direct current generator of the excitation regulator-motor system of this double housing planer,because the working bench works in apply-brake-reverse reciprocating the motion state, high control requirement,and the maintenance inconvenience of direct current ma

5、chine, it is very difficult to use the system to meet the control requests. The device uses electrical control relay to control circuit, using a large number of intermediate relay and time relay resulted in large, complex circuits, relays the high incidence of failure, poor reliability, and maintena

6、nce workload. Adopt Mitsubishi FX2N-80MR programmable controller and Emerson TD2000 inverter to implement the tranformation to the double housing planer. Mitsubishi PLC finishes the collection of the data and task of control on apparatus such as frequency converter, electrical machinery in the syste

7、m. The software GX Developer8.0 of programming based on FX2N PLC adopts the module procedure design method, uses a large number code reuse, reduces software development and maintenance.Key words: Double-housing Planer Electrical Control PLC VVVF目 錄第一章 緒論11.1 A系列龍門刨床概述11.2 A系列龍門刨床控制要求21.3 課題研究的主要內容31

8、.4 控制系統設計的初步方案3第二章 可編程序控制器工作原理42.1 可編程序控制器簡介42.2 可編程序控制器的結構42.3 可編程序控制器的工作原理5第三章 變頻調速原理73.1 變頻調速基本原理73.2 變頻器的基本結構8第四章 龍門刨床控制系統設計94.1 生產工藝對電氣控制系統的要求94.2 控制系統整體結構104.3 系統硬件實現104.4 PLC 設置144.5 變頻器設置184.6 編程軟件實現19結論19參考文獻21謝 辭22第一章 緒論1.1 A系列龍門刨床概述1.1.1 A系列龍門刨床的基本結構龍門刨床是機械工業(yè)的主要工作母機之一，主要用來加工大型工件或在工作臺上夾持幾個

9、工件同時進行刨削加工，是機械制造工業(yè)中的主要工作機床之一，在工業(yè)生產中占有重要的地位。龍門刨床的基本結構由床身、工作臺、立柱、橫梁、垂直刀架、側刀架組成，其結構如圖 1-1 所示： 圖 1-1 龍門刨床結構示意圖在底座上設有導軌，導軌上安放了工作臺，工作臺可沿導軌作前后運動。底座的兩側固定有左、右立柱，立柱上有導軌，導軌上安放有橫梁，橫梁可在立柱上做上、下移動。橫梁上有水平導軌，在水平導軌上安放有垂直刀架（即主刀架），垂直刀架可在其上做水平移動，并可做垂直進給。在橫梁下方的左右立柱導軌上安放有左右側刀架，側刀架可沿立柱上下移動，并可做水平進給。 B2012A型龍門刨床電氣控制系統B2012A型

10、龍門刨床主要采用旋轉變流機組和由它供電的直流調速系統（A-G-M系統），它是由交流電機拖動直流發(fā)電機實現變流，由給需要調速的直流電動機供電，調節(jié)的勵磁電流即可以其輸出電壓，從而調節(jié)電動機的轉速。 圖 1-2 A 系列龍門刨床主拖動調速系統 圖1-3 A 系列龍門刨床原電氣結構示意圖1.2 A系列龍門刨床控制要求1.2.1 A系列龍門刨床的控制要求根據龍門刨床的生產工藝特點和要求，對自動控制系統提出如下要求：1、調速范圍寬。龍門刨床工作時既要求能適應不同的刀具，又要求具有經濟的切削速度。因此，調速范圍一定要寬，一般不低于 10:1，最好為無級調速。A系列龍門刨床調速范圍為 20:1(高速 90

11、米/分，低速 4.5 米/分)。 2、靜差度小。為了提高加工精度，要求工作臺的速度不隨切削量的變化而變化，一般要求靜差度小于 10%。同時，系統的機械特性應具有下垂特性。 3、具有較高的切削速度(一般不低于 75 米/分)和足夠的切削力；在低速范圍內，切削力基本保持恒定。 4、能單獨調整工作行程與返回行程的速度，且退回速度高于工作速度；工作臺的運行速度能自動調整，在刀具切入與切出工件時能自動減速。 5、為提高加工表面的精度，工作臺反向時應迅速、平穩(wěn)、沖擊小，動態(tài)品質要好。 6、操作簡單，節(jié)省輔助工時，工作臺要有可靠的半自動往復循環(huán)，調速時不必停車。 7、驅動效率高，耗電量小，安全可靠； 8、系

12、統簡單，通用化程度高，成本低，易于修理和維護。 A 系列龍門刨床控制系統存在問題1原龍門刨床工作臺拖動采用了電機擴大機直流發(fā)電機直流電動機方式，主要存在以下缺點： 1、主拖動系統體積大、電耗大、故障率高、維護量大、控制精度差。 2、控制統采用較多的繼電器控制電路，可靠性與可維護性差、靈活性差。 3、整個系統保護功能不強，不具備故障自檢功能，初開車困難，故障停車時間長。因此，設備存在的問題嚴重影響了產品質量和生產的效率。為此，決定利用先進的 PLC 技術和變頻技術對該設備控制系統進行設計，以滿足生產精度需要。1.3 課題研究的主要內容電氣傳動系統采用可編程控制器(PLC)和變頻器控制技術具有良好

13、實用前景，既能提高自動化水平，還是節(jié)能高效，對提高系統的運行管理水平、減輕環(huán)境污染都會起到很好的作用。目前國內的中小型企業(yè)只有一部份采用 PLC 控制，所以推廣應用這些新技術、新設備的任務仍是十分繁重。1、通過查閱資料調查了解我國龍門刨床的應用現狀、存在的主要問題，以及使PLC和變頻調速技術進行設計的效益情況。 2、對日本三菱FX系列為代表的PLC硬件結構和編程語言進行深入學習和研究，掌握其主要特點、編程方法和 FX2N的主要技術指標。 3、對變頻調速器（主要是華為 TD2000 系列）的結構和控制方法進行深入的學習和研究，掌握其主要的特點和正確的使用方法。 4、對龍門刨床的工作原理和控制、操

14、作過程進行深入學習和研究，在此基礎上設計技術設計方案，采用可編程序控制器（三菱FX2N）和變頻器（主要是華為 TD2000 系列）對其進行控制。1.4 控制系統設計的初步方案 1.4.1 控制系統結構方案234采用變頻器取替原來的 A-G-M 系統，整個控制系統以三菱 PLC 為控制核心，取代原有繼電器電路，對各部分電路實現控制。 1、主工作臺采用一臺 55kW 通用型變頻器控制一臺 55kW 鼠籠式異步電動機，代替原來的電機擴大機發(fā)電機電動機（簡稱 A-G-M 系統）系統，實現無級調速。用變頻器來實現對工作臺的各種不同速度的控制和往返換向。 2、垂直刀架和左右側刀架由原電機拖動。3、刨床的各

15、個動作都由 PLC 來控制，PLC 根據操作指令和現場信號，按照所編制的程序對變頻器、橫梁、潤滑油泵電動機及風冷電動機進行人工點動、調整控制或自動循環(huán)控制。1.4.2 控制程序結構方案 由于控制系統復雜，PLC 編程工作量大，采用模塊化的程序結構設計。編程采用三菱的GX Developer8.86 中文編程軟件，在 Windows 環(huán)境下進行編程。用一根轉接電纜可將計算機的串口與 PLC 的接口相連，便可以進行相互間的通信，實現程序的寫入和讀出。第二章 可編程序控制器工作原理2.1 可編程序控制器簡介可編程序控制器，簡稱PLC。它是20世紀70年代以來，在集成電路、計算機技術基礎上發(fā)展起來的一

16、種新型工業(yè)設備。它具有可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小質量輕等優(yōu)點，國外已廣泛應用與自動控制的各個領域，并以成為實現工業(yè)自動化的支柱產品。1987年2月，國際電工委員會（IEC）草案，定義可編程序控制器：“可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作命令，并通過數字式和模擬式輸入和輸出，控制各種類型機械和生產過程?！?.2 可編程序控制器的結構56PLC實質上是一種專用的計算機控制系統，它具有比通用計算機更強的與工業(yè)現場相連的接口和更適應于控制要求的編程語言。所以，可編

17、程控制器與其它計算機控制系統一樣，也具有中央處理器、I/O 接口、存儲器等部分，其典型結構如圖 2-1 所示。圖2-1 可編程序控制器的結構圖2.3 可編程序控制器的工作原理 2.3.1 PLC 的工作方式PLC 是以微處理器為核心的，它具有微型計算機的許多特點，但其工作方式卻與微型計算機有很大的不同。微型計算機一般采用等待命令或中斷的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或 I/O 掃描方式，當有鍵按下或 I/O 動作，則轉入相應的子程序或中斷服務程序；無按下，則繼續(xù)掃描等待。PLC 采用周期循環(huán)掃描的工作方式，即“順序掃描，不斷循環(huán)”，這種工作方式是在系統軟件控制下進行的。當PLC運行時，CPU根

18、據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令序號進行周期性的程序循環(huán)掃描，如果無轉跳指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶的程序，直到程序結束，然后重新返回第條指令，開始下一輪的掃描，如此周而復始。實際上，PLC 掃描工作除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成其他工作，整個工作過程分為自診斷、通信服務、執(zhí)行用戶程序三個大的階段。1、自診斷。PLC 上電以后，每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行故障自診斷程序。自診斷內容包括 I/O 部分、存儲器、CPU 等，并且通過 CPU 設置定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時間，發(fā)現異常則停機顯示出錯。若自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。 2、通信服務。PLC 檢查

19、是否有編程器、計算機等的通信要求，若有則進行相應處理。 3、執(zhí)行用戶程序。具體包括：輸入處理、程序處理和輸出處理三個階段。2.3.2 PLC 對用戶程序的執(zhí)行過程可編程控制器對用戶程序的執(zhí)行主要按三個掃描階段進行：1、輸入處理(又稱輸入采樣)。PLC 在輸入采樣階段，首先以掃描方式按順序從輸入鎖存器中讀入所有輸入端子的狀態(tài)或數據，并將其存入內存中的“輸入狀態(tài)映像區(qū)”中。隨后關閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，即使輸入端狀態(tài)有變化，輸入狀態(tài)映像區(qū)中的內容也不會改變。變化了的輸入信號的狀態(tài)只能在下掃描周期的輸入采樣階段被刷新讀入。 2、程序執(zhí)行。PLC 在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃

20、描執(zhí)行每條指令，從輸入狀態(tài)映像區(qū)中讀取輸入信號的狀態(tài)，經過相應的運算處理后，將結果寫入“輸出狀態(tài)映像區(qū)”。 3、輸出處理(又稱輸出刷新)。同輸入狀態(tài)映像區(qū)樣，PLC 內存中也有塊專門的區(qū)域，稱為輸出狀態(tài)映像區(qū)。當程序所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映像區(qū)中所有輸出繼電器的狀態(tài)在 CPU 的控制下被一次集中送至輸出鎖存器中，并通過一定輸出方式輸出，推動外部相應執(zhí)行元件工作，這就是 PLC 的輸出刷新階段。 可以看出，PLC 在一個掃描周期內，對輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入采樣階段進行，對輸出賦的值也只有在輸出刷新階段才能被送出去，而在程序執(zhí)行階段輸入輸出被封鎖。這種方式稱作集中采樣、集中輸出。2.3.3

21、PLC 的掃描周期 掃描周期即完成一次掃描(I/O 刷新、程序執(zhí)行和監(jiān)視服務)所需時間。由 PLC的工作過程可知，一個完整的循環(huán)掃描周期 T 應為： T=(讀入一點時間×輸入點數)十(運算速度×程序步數) 十(輸出一點時間×輸出點數)十監(jiān)視服務時間。掃描周期的長短主要取決于三個因素：一是 CPU 執(zhí)行指令的速度；二是每條指令占用的時間；三是執(zhí)行指令條數的多少，即用戶程序的長短。掃描周期越長，系統的響應速度越慢?，F在廠家生產的基本型 PLC 的一個掃描周期大約為 10ms，這對于一般的開關量控制系統來說是完全允許的，不但不會造成影響，反而可以增強系統的抗干擾能力。這

22、是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段進行，PLC 在一個工作周期的絕大部分時間都是與外設隔離的，而工業(yè)現場通常出現的是脈沖式的、短時的瞬間干擾，由于系統響應較慢，這種瞬間干擾可能造成的誤動作將會大大減少，從而極大地提高了系統的抗干擾能力。但是對于控制時間要求較嚴格、響應速度要求較快的系統，就需要精心設計程序，必要時可采取一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應滯后的不良影響。第三章 變頻調速原理變頻器是將固定頻率的交流電變換為頻率連續(xù)可調的交流電的裝置。3.1 變頻調速基本原理789由電機學理論可知三相感應電動機的轉速為：式中： n 為電動機的轉速 f 為輸入交流電源的頻率 P 為電動機的極對數 s

23、 為異步電動機的轉差率通過上式可知，改變交流電動機轉速的方法有三種。即變頻調速、變極調速和變轉差率調速。我們知道，交流電動機是通過內部的旋轉磁場來傳遞能量的，為了保證交流電動機能量傳遞的效率，必須保持氣隙磁通量為恒定值。如果磁通量太小，則沒有充分發(fā)揮電動機的能力，導致出力不足。反之，如果磁通量太大，鐵心過度飽和，會導致勵磁電過大，嚴重時會因繞組過熱而損壞電動機。因此，保持氣隙磁通量的值恒定不變，是變頻變壓的基本原則。三相異步電動機定子每相電動勢的有效值為:Eg=4.44f1N1m式中：Eg：定子每相由氣隙磁通感應的電動勢的方均根值（V） f1：定子電流頻率（Hz）； N1：定子相繞組有效匝數；

24、 m：每極磁通量（Wb）。由上式可見，只要控制好 f1和 Eg，便可達到控制磁通 m的目的。下面分兩種情況加以說明。 1、基頻以下的變頻調速 為保證電動機的帶負載能力，基頻以下的恒磁通變頻調速應保持主磁通m不變，這就要求在 f1降低的同時降低感應電動勢 Eg，保持 Eg/ f1常數，即保持電動勢與頻率之比為常數進行控制。這種控制又稱恒磁通變頻調速，屬于恒轉矩調速方式。然而，繞組中的感應電動勢是難以直接控制的，當電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認為定子相電壓 U1Eg，這樣只要保持 U1/f1常數，即可達到恒磁通控制的目的，這叫做恒壓頻比控制方式。 2、基頻以上變頻調速 基頻以

25、下的變頻調速方式只適合于額定轉速以下的調節(jié)，對于高于額定轉速的調節(jié)必須采用弱磁變頻調速方式。在基頻以上調速時，頻率可以從 f1N往上增高，但電壓 U1卻不能超過額定電壓 U1N，最多只能保持 U1=U1N，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當于直流電機弱磁升速的情況，屬于近似的恒功率調速方式。 綜合以上兩種調速方式，可得到三相交流異步電動機變頻調速的基本控制方式如圖 3-1 所示。圖 3-1 電動機變頻時的控制特性3.2 變頻器的基本結構變頻器的基本結構如圖3-2所示：圖 3-2 變頻器基本結構第四章 龍門刨床控制系統設計4.1 生產工藝對電氣控制系統的要求 101112龍門刨床加工的工件質量

26、不同，用的刀具也不同，所需要的速度就不同，加之B2012A型龍門刨床是刨磨聯合機床，所以要求調速范圍一定要寬，其中工作臺調速范圍要求達到 20：1（最高速 90m/ min，最低速 4.5 m/min）。在低速檔和高速檔的范圍內，能實現工作臺的無級調速。 B2012A 型龍門刨床要求能完成圖 4-1 所示的速度圖的要求。 1、在高速加工時，為了減少刀具承受的沖擊和防止工件邊緣的剝裂，切削工作的開始，要求刀具慢速切入；切削工作的末尾，工作臺應自動減速，以保證刀具慢離工件。2、為了提高生產效率，要求工作臺返回速度高于切削速度，見圖 4-1。圖中，0t1為工作臺前進起動階段；t1t2為刀具慢速切入工

27、件階段；t2t3為加速至穩(wěn)定工作速度階段；t3t4為切削工件階段；t4t5為刀具減速退出工件階段；t5t6為反向制動到后退起動階段；t6t7為高速返回階段；t7t8為后退減速階段；t8t9為后退反向制動階段。 圖 4-1 B2012A龍門刨床工作臺的工作臺的自動循環(huán)3、為了提高加工精度，要求工作臺的速度不因切削負荷的變化而波動過大，即機械特性應具有一定的硬度（靜差度不大于 10%）。同時，系統的機械特性應具有下垂特性，即當電動機短路或超過額定轉矩時，工作臺拖動電動機的轉速應迅速下降，以致停止，從而保護電動機和機械設備不被損壞。 4、機床應能單獨調整工作行程與返回速度，能作無級變速，且調速時不必

28、停車。要求工作臺運動方向能迅速平滑地改變，沖擊少。刀架進給和抬刀能自動進行，并有快速回程。有必要的聯鎖保護，通用化程度高，成本低，系統簡單，易于維修。4.2 控制系統整體結構 機床電氣控制系統中，主電路部分包括主傳動電動機（工作臺電動機，55kW）、垂直刀架電動機（1.5kW）、右側刀架電動機（1.5kW）、左側刀架電動機（1.5kW）、橫梁升降電動機（3kW）、橫梁夾緊與放松電動機（0.6kW）、通風用電動機（1.5kW）、潤滑泵電動機（0.25kW）。控制電路包括工作臺控制電路、刀架控制電路、橫梁控制電路以及照明、保護等輔助控制電路。電氣系統的結構框圖如圖 4-2 所示：圖 4-2 龍門刨

29、床變頻控制系統框圖4.3 系統硬件實現 電動機主電路設計1314控制系統設計時，只是將主拖動的直流電動機變換為輸出力矩相等的變頻調速電動機型號為 YBP315-8，功率為 55kW。各電動機主電路如圖 4-3 所示。圖4-3龍門刨床控制系統各電動機主電路圖 B2012A型龍門刨床主要電氣部分控制分析 B2012A系列龍門刨床主要電氣原理圖如圖4-4所示： 圖4-4 B2012A型龍門刨床的電氣原理圖.1刀架控制電路B2012A系列龍門刨床采用交流電動機拖動的機械進刀方法，這種方法在電氣上比較簡單。以垂直刀架控制為例。垂直刀架有兩個，每個刀架有快速移動、自動進給兩種工作狀態(tài)，每種工作狀態(tài)有水平進

30、刀（左右）、垂直進刀（上下）四個方向的動作，這些都由一個垂直刀架電動機來完成的。當調整時，K4的觸點是閉合的，裝在進刀箱上的快速移動與自動進給轉換手柄放在快速移動位置，開關SQ13的常閉觸點接通，常開觸點斷開，選擇刀架運動方向后，操縱SB3就使KM4線圈通電，垂直刀架電動機按所需的方向快速移動。當自動工作時，快速移動與自動進給轉換手柄放在自動進給位置，SQ13的常閉觸點斷開，常開觸點接通，同時自動工作觸點K4的觸點也斷開，保證了工作臺自動工作時不能進行快速移動。當工作臺后退換向時，觸點K6閉合，KM3線圈通電，電動機使刀架進刀，前進換向時，觸點K7閉合，KM5線圈通電，電動機使進刀機構復位，準

31、備下一次進刀。左、右刀架的工作情況和垂直刀架基本相似，所不同點是左、右刀架只有上、下兩個方向移動。另一個不同點是，控制左、右刀架進給的交流接觸器一端電源不是直接接在同一處，而是經過SQ8、SQ9后再接到同一根線上的。其目的是防止刀架與橫梁碰撞。4.3.2.2 橫梁控制電路橫梁有放松、夾緊以及上、下移動等動作，橫梁放松夾緊的動力有電動機、液壓及壓縮空氣等幾種方式，B2012A系列龍門刨床是采用電動機來實現的，橫梁升降由電動機來完成的。只有在工作臺停止工作時，K4觸點閉合，才能操作橫梁電路。如果需要橫梁升降時，電路會自動地放松橫梁。如橫梁上升，按下按鈕SB7，K2線圈通電，其觸點K2閉合，KM12

32、線圈通電，使橫梁夾緊放松電動機工作，橫梁逐漸放松。橫梁放松時，控制位置開關SQ10的制子往橫梁方向移動，移動到一定程度，使SQ10動作，SQ10-2斷開，KM12線圈斷電，橫梁放松完畢。 此時，SQ6-1接通，由于K2已經閉合，所以，KM9線圈通電，橫梁升降電動機運轉，橫梁上升，橫梁升到所需的位置時松開SB7，K2、KM9線圈失電，橫梁升降電動機停止運轉，橫梁停止上升。SQ7是橫梁上升到極限位置時避免與龍門頂相碰的保護開關。這時KM11線圈通電，橫梁放松夾緊電動機工作，開始橫梁夾緊，到SQ10復位后，SQ10-1斷開，SQ10-2閉合，為以后橫梁放松做準備，此時KM11線圈經過KA1以及KM1

33、1繼續(xù)供電，橫梁繼續(xù)夾緊，因而電動機M8中電流增大，通過KA1線圈的電流亦增大。當電流增加到整定值時，KA1動作，觸點KA1斷開，KM11線圈斷電。由于KM12的存在，即使橫梁沒有放松完畢，松開按鈕，也能保證橫梁放松完畢后再自動夾緊。當按下橫梁下降按鈕SB6時，也是先放松，后下降，下降到所需要的位置時，松開按鈕SB6，這時除了夾緊電動機工作外，還有消除絲杠與絲母間隙的橫梁稍微回升的動作，這個動作過程是由時間繼電器KT3完成的。當橫梁下降時，接觸器觸點KM10閉合，時間繼電器KT1線圈通電，其觸點KT1閉合，由于接觸器KM11觸點斷開，所以KM9線圈不通電，當橫梁下降完畢，開始橫梁夾緊時，接觸器

34、KM11觸點閉合，而KT1的觸點是延時釋放，所以KT1線圈斷電后，其常開觸點還是接通的，這時KM9線圈通電，橫梁回升，由于KT1延時很短，KT1斷開，KM9線圈斷電，橫梁回升完畢，繼續(xù)夾緊到KA1動作為止。如果橫梁回升比較多，是時間繼電器KT3延時太長，可適當縮短延時時間。 4.3.2.3 控制工作臺的位置控制龍門刨床的自動工作是由安裝在床身側的六個位置開關來控制的。為了熟悉工作臺的控制電路以及試車、故障檢修的方便，有必要熟悉位置開關的零位以及動作情況。位置開關零位圖如圖所示。圖4-5位置開關零位圖在自動控制過程中各個制子碰撞各自的位置開關，前進末了時，制子A碰撞前進減速開關SQ1，然后制子B

35、碰撞前進換向開關SQ5，工作臺經過一段越位后開始后退，后退開始時，制子B使SQ2復位，然后制子A使SQ1復位。在后退末了時，制子C碰撞后退減速開關SQ3，然后制子D碰撞后退換向開關SQ4，亦是經過一段越位后換成前進，制子D將SQ4復位，然后制子C使SQ3復位。位置開關SQ5、SQ6是前進以及后退終端越位保護。由于不熟悉或不注意位置開關零位，損壞位置開關的現象比較多。所以，在安裝或故障檢修完畢試車時，應先將位置開關撥在零位，制子放在位置開關兩側，然后開步進步退試驗，正常后方可開啟自動工作。制子A、B、C、D間的距離是可調的，在高速檔工作時間距應該大些，一般減速制子A、C的提前量為換向制子B、D的

36、250300毫米左右，低速檔工作時間距小一些，避免低速行程太長，降低生產效率。.4步進、步退與潤滑泵控制電路按下步進按鈕SB8時，K3線圈通電，使變頻器發(fā)出相應的指令，以規(guī)定的速度步進。按下步退按鈕SB12時，K5線圈通電，使變頻器發(fā)出相應的指令電動機以步退速度帶動工作臺后退。在操作時，如果位置開關SQ1、SQ2沒有復位，則接不通電路。步進、步退速度是可調的，一般低速檔為34米/分，高速檔為68米/分。潤滑泵控制開關SA7有兩個工作位置，工作臺不工作而需要潤滑泵時，將開關SA8撥在連續(xù)位置。工作臺自動工作時，SA8撥在自動位置。SA8撥在任意一個工作位置上，KM2線圈通電，潤滑泵電動機工作。當

37、潤滑油達到一定壓力時，壓力繼電器觸點KP閉合，為自動工作準備條件。.5工作臺自動工作控制電路如果位置開關是零位，制子在位置開關兩側，按下前進按鈕SB9，K4線圈通電，其觸點K4閉合，K3線圈通電，工作臺以調節(jié)好的前進速度前進。前進末了時，制子A碰撞前進減速開關SQ1，觸點SQ1閉合，減速繼電器K8線圈通電，工作臺以減速速度前進，當制子B碰撞前進換向開關SQ2后，SQ2斷開，K3線圈斷電，觸點K3接通，由于K3是接通的，因而K5線圈通電，觸點K5斷開，K8線圈斷電，工作臺以調節(jié)好的后退速度開始后退。制子B使SQ2復位，在沒有復位前，刀架控制電路中，由于觸點SQ2閉合，K7線圈通電，觸點K7閉合，

38、接觸器KM4線圈通電，進刀電動機轉動使進刀機構復位，SQ2復位后，SQ1斷開，K7線圈斷電，觸點K7斷開，接觸器KM4線圈斷電，進刀電動機停轉。SQ2復位后雖然使SQ11閉合，但是因K5斷開，所以K3不會通電，工作臺繼續(xù)后退，制子A使SQ1復位。后退到末了時，制子C碰撞后退減速開關SQ3，觸點SQ-3閉合，減速繼電器K8線圈通電，工作臺以減速速度后退，當制子D碰撞后退換向開關SQ4，觸點SQ4斷開，K5線圈斷電，觸點K5接通，由于K4是接通的，因而K3線圈通電，觸點K3斷開，K8線圈斷電，工作臺以調節(jié)好的前進速度前進。制子D使SQ4復位，在沒有復位前，刀架控制電路中，由于觸點SQ1閉合，K6線

39、圈通電，觸點K6閉合，接觸器KM3線圈通電，進刀電動機轉動使進刀機構進刀，SQ1復位后，SQ2斷開，K6線圈斷電，觸點K6斷開，接觸器KM3線圈斷電，進刀電動機停轉。進刀量的多少由調節(jié)進刀機構來完成的。工作臺繼續(xù)前進，制子C使SQ4復位，完成控制。4.4 PLC 設置4.4.1 PLC 的選型本控制系統共有輸入設備 34 個，輸出設備 26 個。根據此數據，并考慮一定的余量，選擇 FX2N-80MR 型 PLC。FX2N是三菱公司 FX 系列 PLC 中功能最強、速度最快的 PLC。其電源電壓為交流 220V，有開關量輸入、輸出點各 40 個。輸入回路電壓為直流 24V，X0X7 的輸入電流為

40、 7mA，其余輸入點為 5 mA。電阻性負載時輸出點的額定輸出為 2A、220V。4.4.2 PLC 的 主要接口I/O 分配表表4-1 PLC的輸入輸出地址分配代號I/0點功能代號I/O點功能SB1X1停止按鈕KM1Y0主電動機M1啟動SB2X2啟動按鈕KM2Y1電動機M2啟動SB3X3垂直刀架控制按鈕KM3Y4電動機M3啟動SB4X4右側刀架控制按鈕KM4Y5電動機M4正轉SB5X5左側刀架控制按鈕KM5Y6電動機M4反轉SB6X6橫梁上升控制按鈕KM6Y7電動機M5正轉SB7X7橫梁下降控制按鈕KM7Y10電動機M5反轉SB8X10工作臺步進按鈕KM8Y11電動機M6正轉SB9X11工作

41、臺前進按鈕KM9Y12電動機M6反轉SB10X12工作臺停止按鈕KM10Y13電動機M7正轉SB11X13工作臺向后按鈕KM11Y14電動機M7反轉SB12X14工作臺步退按鈕KM12Y15電動機M8正轉SQ1X15工作臺前進減速KM13Y16電動機M8反轉SQ2X16工作臺前轉后K3Y17工作臺步進控制SQ3X17工作臺后退減速K4Y20工作臺自動循環(huán)控制SQ4X20工作臺退轉前K5Y21工作臺步退控制SQ5X21工作臺前進極限X1Y22變頻器運行頻率選擇SQ6 X22工作臺后退極限X2Y23變頻器運行頻率選擇SQ7X23橫梁上升極限X3Y24變頻器運行頻率選擇SQ8X24橫梁下降刀架限位X

42、4Y31變頻器正轉點動控制SQ9X25橫梁下降刀架限位X5Y32變頻器反轉點動控制SQ10X26橫梁放松檢測FVDY27變頻器正轉控制SQ11X27工作臺低速運行REVY30變頻器反轉控制SQ12X30橫梁加緊繼電器K9Y25工作臺低速運行SQ13X31自動進刀行程開關K10Y26磨削控制SQ14X32自動進刀行程開關SQ15X33自動進刀行程開關SA7-1X34油泵手動控制開關SA7-2X35油泵自動控制開關SA6X36自動/手動控制開關SA8X37磨削控制開關KPX40壓力繼電器TA/TCX41變頻器軟故障報警 PLC外部主要部分接線圖 PLC的外部接線圖如下所示： 圖4-6 PLC外部接

43、線圖4.5 變頻器設置 變頻器選型根據前述龍門刨床直流拖動系統工作要求，對于取代直流拖動并超越直流拖動的交流變頻調速來說，選擇華為TD2000 系列產品。TD2000 系列通用變頻器是高品質、多功能、低噪音變頻器。具有豐富的功能，可滿足各種不同的需求；變頻器的控制為外部控制，而各速度段控制頻率由 Y22、Y23、Y24 的組合來完成。例如：系統工作于正常切削狀態(tài)，此前潤滑已起動（即 Y14 為 ON），則 Y27 為 ON（正轉）且 Y30-OFF，Y22-NO，Y23-OFF（由變頻器設定對應運行頻率），此時工作臺電動機處于切削狀態(tài)。其它控制過程與此相似。當電動機出現過載或缺相故障時，變頻器

44、停止輸出并發(fā)出報警（TA、TC 為 ON），同時將此信號送入 PLC，PLC 根據程序做出相應處理（停車）。4.5.2變頻器的外部接線圖圖4-7變頻器外部接線圖本系統循環(huán)工作時，要求有快速停車，所以利用變頻器的特點，加裝制動單元和制動電阻以吸收電動機產生的能量，實現快速安全制動停車。 4.5.3變頻器系統功能設定 根據拖動系統的運行特性及系統的功能，要對變頻器進行相關的系統設這里對其中的一些主要設定參數進行介紹。 F00=1；運行頻率設定方式 1 F02=1；運行命令選擇，用控制端子F04=50；最大輸出頻率 F05=50；基本運行頻率 F07=0；通用負載選 0 F09=0.2；加速時間 1 F10=0.2；減速時間 1 F11=50；上限頻率 F12=0；下限頻率 F18=1；電機過載保護方式選擇 1 F19=100.