郑州华信学院论文 郑州华信学院论文 PAGE PAGE 1 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规格要求，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： 改造后的龙门刨床应能正确执行操作步骤进行工件加工。 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. 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. 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. 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。 改造后的刨床应能达到价格低和应用广泛。 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的基本要求。 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 及改造的需要注意的几点。 主要参考资料： 田春霞 数控加工工艺 机械工业出版社 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 胡学林。电气控制与plc。 冶金工业出版社 林奕鸿。机床数控技术及应用。机械工业出版社 卓迪仕。数控技术及应用。 国防工业出版社 原 魁 。变频器基础及应用。 冶金工业出版社 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 郑州华信学院论文 郑州华信学院论文 0 0 郑州华信学院 课程设计说明书 题目：龙门刨床 PLC、变频器控制管理系统改造 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 郑州华信学院论文 郑州华信学院论文 PAGE PAGE 10 目 录 龙门刨床的运动形式及技术改造 2 龙门刨床的结构及运动形式 2 结构及特点 2 运动形式 3 龙门刨床电气控制的目的及意义 5 龙门刨床电气控制改造的总体要求 6 龙门刨床电气控制改造方案 6 工作台变频调速及PLC 控制 7 工作台运动及调速要求 7 工作台调速方案 7 入输出的确定 8 工作台电气控制接线 刀架变频调速及PLC 控制 14 刀架运动及调速要求 14 刀架调速方案 15 刀架输入输出分配 16 刀架电气控制接线 龙门刨床的横梁、磨头及其他辅助设备 22 龙门刨床的横梁控制 22 横梁的输入输出分配 23 横梁运动形式梯形图 24 4.3 龙门刨床的磨头控制 25 变频技术和PLC 在龙门刨床中的应用 28 变频技术的选型和电机及其他辅助设备的选择和设定 28 PLC 的选择及应用 28 PLC 容量的选择 28 PLC 未来发展前途及改造后的总体样本图 29 B2012A 型龙门刨床的改造。 29 龙门刨床电气控制改造效果和解决的主体问题 29 对于B2012A 型龙门刨床改造后的心得体会 30 结束语 31 谢词 32 参考文献 33 龙门刨床的运动形式及技术改造 龙门刨床的结构及运动形式 结构及特点 B2012A 型龙门刨床主要由 7 部分所组成，如图 1 所示，其中床身为箱体型零件，其上有V 形导轨。工作台安放在床身上，工作台下面有斜齿条，可以往复运动。横梁用于安装垂直刀架，刨削加工时严禁动作，只有在工作台停止运动时才能移动，以调整刀架高度。两个垂直刀架可沿横梁导轨在水平方向。或沿刀架本身的滑板导轨在垂直方向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，龙门刨床的结构的具体形式如图 1 所示总的来说有七部分所组成：床身、工作台、横梁、左右刀架、垂直刀架、立柱、龙门顶梁组成的大型 加工工件，期还有磨头用于磨工件以及其他 辅助设备。特点：龙门刨床的龙门架定在床身上，在龙门架上装有可以上下移动的刨头架，切削刀固定在刨头架上，工作台安装在床身导轨上，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。龙门刨床的电气控制管理系统分主传动系统和辅助运动控制管理系统两部分。PLC 用于龙门刨床控制管理系统改造方案之一就是:主传动系统即工作台电力拖动系统，仍然保留目前最广泛使用的逻辑无环流可逆调速系统，其调速换向控制以及辅助运动控制管理系统采用可编程序控制器替代旧的继电控制管理系统，各部分的信号检测、动作执行机构也基本上保留原有的不变。特点是投资小、见效快 运动形式 工作台的运动形式 工作台的具体运动情况如下图（图 2）所示： v 低速切入 前进加工 低速切出 后退减速 t 高速空车返回 t1 t2 t3 t4 t5 在图中具体时间的运动情况解释如下： t1 段表示刨台起动，刨刀切入工件的阶段，为了减小刨刀刚切入工件的瞬间， 刀具所受的冲击及防止工件被崩坏，此阶段速度较低，而且具有点动功能要求能根据自身的需求进行慢加工或点动。 t2 段为刨削段，刨台加速至正常的刨削速度，处于中速运行段，而且要根据工件要求进行工件加工。 t3 段为刨刀退出工件段，为防止边缘被崩裂，同样要求速度较低，而且在退刀时要求先抬到，而且还要求具有点动功能。 t4 段为返回段，返回过程中，刨刀不切削工件，为节省时间，提高加工效率， 返回速度应尽可能高些，返回到位后应为下次工件加工做好准备，同时要求工作台运行到位后准备下次加工。 t5 段为缓冲区。返回行程即将结束，再反向到工作速度之前，为减小对传动机械的冲击，应将速度降低，之后进入下一周期。 刨床运动的机械特性曲线）所示 与很多切削机床相同，刨台运动特性分两种情况分析。 （1）低速区 刨台运动速度较低时，此时刨刀允许的切削力由电动机最大转矩决定。电动机确定后，即确定了低速加工时的最大切削力。因此，在低速加工区， 电动机为恒转矩输出。 （2）高速区 速度较高时，此时切削力受机械结构的强度限 制，允许的最大切削力与速度成反比，因此，电动机为恒功率输出。 由此可得，主拖动系统直流电动机的运行机械特性曲线 所示两段横梁运动 横梁只是在工作台停止时方可调整，因此横梁要与工作台架互锁。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，从而保证横梁运动准确可靠。 横梁在运动时要求其工作台之间的配合，刀件之间的配合将在横梁运动中解 释 刀架控制 龙门刨床 B2012A 采用交流电动机拖动的机械进刀方法，由控制机械与电器 共同完成。本刨床有 2 个垂直刀架，可实现左右（水平）及上下（垂直）四个方向动作，这些都由垂直刀架电机来完成。左侧、右侧刀架只有上、下两个方向运动，分别由左侧刀架电机、右侧刀架电机完成，且左、右侧刀架上运动均与横梁下运动有限位保护。 磨头的运动 磨头的运动只能进行正反转运动，且在进行磨工件的过程中是低速运动，以保证工件的质量。 龙门刨床电气控制的目的及意义 对传统的龙门刨床的改造目的：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.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. 而且，近几年来在工业自动化，机电一体化，改造传统产业等方面， PLC 技术和变频技术不断得到广泛的应用。学习，掌握和应用 PLC 技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有十分重要的意义。采用可编程序控制器(PLC)和变频器对龙门刨床的传统控制系统进行改造，将具有投资小、改造周期短，节能降耗、提高功效显著的优点。这为中小型企业的发展节省了大量的资金，为企业的发展提供了技术上的基础。而且充分利用了 PLC 与变频技术从而使加工技术更能精确化。这样对工件加工以及整个行业的自动化打下了基础。从而使龙门刨长这样的大型机械更好地服务人们的生产及生活使龙门刨床更能适应打进的现代化加工 需要。 龙门刨床电气控制改造的总体要求 ①取消电机扩大机、发电机,以减少噪声,克服诸多控制缺陷. 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. ④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. ⑤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. ⑥润滑泵有连续/自动切换开关,系统一得电,油泵即上油,至一定压力时,油压继电器触点闭合,为工作台工作做准备. ⑦有保护环节控制,保证工作台停在后退末了,以免切削过程中发生故 ⑧障而突然停车造成刀具损坏和影响加工工件表面的光洁度. ⑨各回路均有自动空气断路器作短路保护和过载保护. ⑩改造后的龙门刨床的总体性能要得到改善，改造后的总体加工精度和运动形式更加完美，且能减少不必要的人工操作 龙门刨床电气控制改造方案 龙门刨床对其主拖动系统的要求比较高， 不仅要求具有足够大的切削功率， 较大的调速范围， 而且能够按照要求实现自动速度循环； 对于刀架的进给、抬刀、退刀和快速移动， 横梁的夹紧、放松和升降以及工作台的步进、步退等功能是通过与控制电器配合来实现。 归纳起来， 改造后的控制系统要求如下： ①工作台主拖动系统具有比较宽的调速范围和较硬的机械特性； ②工作台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工作台起动和制动快速、平稳， 对电网和机械的冲击小， 能很好地实现慢速切入、快速换向等要求； ④在低速范围内切削力基本保持恒定状态， 加工精度高； ⑤系统效率高， 耗电量小， 节能明显； ⑥控制系统简单， 安全可靠， 便于维修。 ⑦改造后应使电路结构简单更能满足加工需要，改造后应能使PLC 技术和变频技术得到充分的利用和发挥。 ⑧改造后的运动平滑性和刀件进给的性能得到提高。 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 工作台变频调速及 PLC 控制 工作台运动及调速要求 工作太运动要配合直流部分能完成多种控制和自动工作，因此工作台的运动要根据加工工件的要求及时有效地进行运动。工作台的运动有步进、步退、前进、后退的自动循环，减速、换向等。对工作台进行的控制，首先点动控制，这样能进行对刀及进行加工工件的调整。点动时速度较低，属于低速区希望电动机输出恒转矩负载，然后进行工件加工要求中速进刀，退刀时要求快速退刀，属于高速去，希望电机输出恒功率负载，再退刀之前必须抬， 以防刀架被破坏。正是由于工作台复杂的调速系统所以要求主轴电机能够平滑地有效的调速和改变运动方向。从而使工作台的电机有较高的调速要求。 对龙门刨床进行调速时，应根据工件加工需要对相应的电机速度进行调整。 工作台调速方案 变频调速的优点：（1）变频器调速范围宽达20：1，更换不同的工作组件就可使刨床用于刨、铣、磨，一机三用。为提高加工精度，工作台的速度不随切削量的变化而变化，静差度小于3%，自动调速，达到速度曲线的要求，提高加工质量与效率。 （2）变频器调速控制系统的保护功能强 变频调速以其体积小、通用性强、动态响应快、工作频率高、保护性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而优于以往的任何调速方式； 使用变频器控制电机的运行控制，可以进行电机的软启动，而让电机具有很快的动态响应并且实现无级调速；另外对电机的一些参数做到补偿；对电源的缺相、欠压、过压、过流等都能做到很及时很准确的检测而自动采取应变措施保护电机； (3）工作可靠性显著提高，主要有以下几个方面： 1.电磁铁的寿命可大大延长 原拖动系统是在运动的状态下进行抱闸的，采用变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损情况大为改善； 2..操作手柄不易损坏 原系统的操作手柄因常常受力过大，属于易损件。采用变频调速后，操作手柄的受力将大大的减小，不容易损坏； 3.控制系统的故障率大为下降 原系统是由于十分复杂的接触器、继电器系统进行控制的，故障率较高。采用了变频调速控制系统后，控制系统可大大简化， 可靠性大为提高。 由于变频器调速度有的优点和性能所以要对 B2012A 型龙门刨床进行变频调速，而且根据工作台的加工需要，需要对电机进行调速以适应工作台的工件加工， 工件磨切，以及退刀等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。从而需要对工作台的调速确定调速方案而且对调速方案有较高的要求，当进刀速度在 25m/min 时属于基频，25m/min 以下为基频下调属于恒转矩，基频上调属于恒功率以此确定调速的方案 当为中速切削时速度为 20 即(25m/min)/(20m/min)=50/x X=40hz N=1200r/min 高 速 退 刀 时 ： (25m/min)/60=50/x X=120hz N=3600 r/min 低 速 时 ： (25m/min)/2=50/x X=4 N=120r/min 工作台刨削要求是 5—70m\min,要求电机转速在250—3500r\min 选择转速为 400r\min 磨削时要求为 1—3m\min 要求电机转速在 50—150r\min 选择转速为 60r\min。 入输出的确定 根据工件的加工要求确定了工在台的输入输出，具体的输入输出如下表表（1） 所示 表（1）工作台电气控制输入输出表： 输入信号 输入信号 工作状态 原件编号 输出信号 工作状态 启动 X0 Y0 工作台低速 总停 X1 Y1 工作台中速 AC BC SB8 变频器故障 变频器正常油泵故障 工作台步进 X2 X3 X4 X5 Y2 Y3 Y4 Y5 工作台高速 泵故障显示 变频器正常显示变频器故障显示 SB9 工作台前进 X6 Y6 正转 SB11 工作台后退 X7 Y7 反转 SB12 SB10 工作台步退 自动与调整连锁 X10 X11 Y10 变频器启动 SQ2 SQ1 SQ5 前进换向 前进减速前进限位 X12 X13 X14 SQ3 后退减速 X15 SQ4 后退换向 X16 SQ6 SA7 后退限位 油面润滑 X17 X21 注：上表为工作台输入输出分配表 工作台电气控制接线图电机设置 根据工作台的具体运动形式和调速要求确定了工作台的电气控制接线图工 作台的电气控制接线图，在工作台的电气控制方面为 PLC 和变频技术的综合应用从而使工作台的调速性能，调速平滑性得到很好地保证，从而保证工作台动作准确可靠，精密度高的特点，从而有利于加工精密工件和技术质量要求高的工件， 这样是改造后的龙门刨床有更广泛的利用空间和更好的利用性能以适应新的加 工要求，工作台的具体电气控制接线：工作台变频器的参数设定 参数号 功能 设定值C Pr.1 上限频率 120HZ Pr.2 下限频率 0HZ Pr.3 基底频率 50HZ Pr.4 高速 100HZ Pr.5 中速 50HZ Pr.6 低速 5HZ Pr.7 加速时间 3S Pr.8 减速时间 3S Pr.9 电子过流保护 110A Pr.20 加减速参考概率 50HZ Pr.71 适用电机 0 Pr.79 操作模式选择 4 Pr.80 电机容量 55KW Pr.81 极数 4 Pr.83 UN 380V Pr.84 fN 50HZ 图（4）工作台电气控制原理图： 图（5）工作台电气控制接线图： 工作台运动程序 工作台由于只能进行往返运动，且根据行程开关，加工工件的运动形式图， 应能进行低速（点动）控制，切削中速，退刀快速的运动形式，在快刀退速时应能进行点动操作，所以工作台的具体运动形式可有下列程序进行控制具体程序如程序（1）所示 程序（1）： 工作台的运动程序图： 以上程序为工作台运行程序 刀架变频调速及 PLC 控制 刀架运动及调速要求 龙门刨床有三个主刀架组成：左侧刀架、右侧刀架、垂直刀架。各刀架可实现自动进给运动和快速移动运动，由装在刀架进刀箱上的机械手柄来进行控制。刀架的自动进给采用拨叉盘装置来实现，拨叉盘由交流电动机拖动，依靠改变旋转拨叉盘角度的大小来控制每次的进倒量。在每次进刀完成后，让拖动刀架的电动机反向旋转，使拨叉盘复位，以便为第二次自动进刀作准备。三个刀架根据工件加工的需要判断是否动作和选择进给尺寸，从而满足加工需要。 刀架的运动形式分为三种，刚启动时要求刀架慢速进行点动控制，当启动结束后能够根据工件有必要进行自动操作，刀架在动作时应根据加工工件的要求和变频器的频率设置确定进刀尺寸和加工要求且在工件加工时要求工作台动作，刀架处于加紧工作状态，刀架不能够进行动作，从而有工作台进给。 当加工结束后，左、右刀，及垂直刀架应能快速退刀且工作太运动到SQ4 时，刀架应能准确定位为下次加工做好准备。左、右及垂直刀架应根据工件加工需要进行动作，不能有误动作，从而保证正确加工工件。 调速要求：根据工件的加工需要进行到家的调速，调速分为慢速，快速。在进行对刀时能进行点动动作，对刀结束后，根据工件加工需要能够进行自动循环加工，且在停电再来电时应能自动进行未完成的工件加工，当工作台运动到 SQ2 时刀架应能快速准确的退刀从而使工作台向后移动准备下次加工，因此需要根据工件的进刀尺寸、速度要求做变频调速，且设置频率应能满足工件的加工需要因此需要进行变频调速。已达到变频器和 PLC 的完整配合，使刀架运动更加可靠， 是加工精度得到提高。 刀架调速方案 根据刀架的加工需要进行设定调速方案，刀架在调速时要对变频器设定频率让变频器和 PLC 综合控制从而让刀件运动更能满足加工需要。 刀架调速的具体形式如下： 表 3：刀架 变频器的参数设定 参数号 功能 设定值C Pr.1 上限频率 120HZ Pr.2 下限频率 0HZ Pr.3 基底频率 50HZ Pr.4 高速 70HZ Pr.6 低速 0.5HZ Pr.7 加速时间 3S Pr.8 减速时间 3S Pr.9 电子过流保护 110A Pr.20 加减速参考概率 50HZ Pr.71 适用电机 0 Pr.79 操作模式选择 4 Pr.80 电机容量 1.5KW Pr.81 极数 4 Pr.83 UN 380V Pr.84 fN 50HZ 刀架输入输出分配 根据工作台的运动情况及刀架运动情况从而确定了刀架的输入输出的分配情况，其具体的输入输出如下表表（2）所示： 表（2） 刀架输入输出分配表 输入 信号 工作状态 原件编 号 输入信号 工作状态 SQ2 左极限太刀 X22 Y11 总启动 SQ4 右极限放刀 X23 Y12 变频器 1 启动 SQc 垂直刀架 X24 Y13 变频器 2 启动 SQy 右刀架 X25 Y14 左右刀架选择 SQz 左刀架 X26 Y15 变频器 1 正常 SB3 垂直刀架快退 X27 Y16 变频器 2 正常 SB4 右刀架快退 X30 Y17 垂直刀架电磁铁 SB5 左刀架快退 X31 Y20 左刀架电磁铁 AC 变频器 1 故障 X32 Y21 右刀架电磁铁 BC 变频器 1 正常 X33 Y22 垂直正转 AC 变频器 2 故障 X34 Y23 垂直反转 BC 变频器 2 正常 X35 Y24 左刀正转 YA 垂直 垂直刀架电磁铁 X36 Y25 左刀反转 YA 左 左刀架电磁铁 X37 Y26 右刀正转 YA 右 右刀架电磁铁 X40 Y27 变频器 1 故障 启动 X20 Y30 变频器 2 故障 停止 X50 Y43 右刀反转 Y44 垂直高速 Y45 垂直低速 Y46 左刀低速 Y47 左刀高速 Y50 右刀高速 Y51 右刀低速 Y52 KM3 Y53 KM4 Y54 KM2 注：上表为刀架输入输出分配表 刀架电气控制接线图 刀架运动是根据工件加工需要进行运动的，且刀架运动对于工作台做相对运动即 工作台动时刀架不动，刀架进行运动时，工作台不动。因此工作台和刀架运动都需要进行控制，且对于刀架的控制要控制三个（左、右刀垂直刀）,这样就要求电气控制接线图能反映出刀架的运动情况和准确的加工工件，所以刀架的电气控制接线图应具备能控制正反转和根据运动情况决定三个刀架的进给尺度，以及三个刀架谁进行加工的控制总的刀架电气控制接线） 刀架控制接线原理图 刀架控制原理图 图（6）刀架控制接线图 刀架的具体程序图 应为刀架运动有其独有的特点，所以对刀架控制必须用置位复位指令，以防突然断电后来电时进行工件加工时从程序的源头开始执行，这样在来电后可以接着上次进行加工，具体程序如下 程序（2） 刀架的运动程序梯形图： 刀架运动梯形图 龙门刨床的横梁、磨头及其他辅助设备 龙门刨床的横梁控制 对于龙门刨床的横梁运动的运动形式是：上升过程：①放松—— 上升——夹紧，下降过程：②放松——下降——夹紧；且在放松夹紧的的过程中受到 SQ10 的控制，放松到一定位置是不能再进行放松提放横梁下滑，加紧到一定程度时不能在进行夹紧，以防出现破坏工件， 横梁，及刀件。而且在龙门刨床工作在运动时严防出现横梁运动，所以工作台和横梁之间应能进行很好的配合即在SQ4 和SQ2 的位置工作台和横梁之间有很好的配合。 在横梁进行上升下降过程中应能进行点动控制，这样可以根据工件的加工要求确定横梁上升和下降位移的大小，从而有利于工件的加工，对于横梁的放松与夹紧应用置位指令进行操作，以防突然断电， 这样不仅能使横梁处于原始状态，而且有利于工件的加工，从而使横梁与其他部件紧密配合，从而完成工件的准确加工。 横梁的输入输出分配 横梁的输入输出是根据横梁的运动情况及工作台的运动情况确定的，因此横梁的运动情况要受限位开关和工作台加工需要的控制，其具体的输入输出分配如表（3）所示： 输入信号工作状态 输入信号 工作状态 原件编号 输入信号 工作状态 SB6 X41 Y31 总启动 SB7 X42 Y32 放松 SQ7 X43 Y33 夹紧 SQ9 X44 Y34 上升 SQ10 上表为横梁的输入输出分配 X45 Y35 下降 横梁运动形式梯形图 横梁的运动形式要求能够进行点动操作，对于放松夹紧能够进行置位复位指令操作其具体程序如下 程序（3） 横梁运动原理图 程 序 如 下 ： 4.3 龙门刨床的磨头控制 磨头的运动形式：由于磨头是进行磨工件操作的所以要求工作台只能进行慢速操作，且要求磨头能够进行正反转，而且要求磨头的进给尺寸要精确，以防出现工件加工质量问题，所以对磨头的控制要求是用变频技术和 PLC 技术的综合应用。 磨头的输入输出分配表 磨头的输入输出分配表如表（4）所示表（4）磨头的输入输出分配表 输入信号 工作状态 原件编号 输入信号 工作状态 SA8 X46 Y36 慢速 AC X47 Y37 正向 BC SA0 X51 X52 Y40 Y41 反向 变频器正常 SA1 SA1 X53 Y42 变频器故障 上表为魔头的输入输出分配表 磨头的电气控制接线图 磨头运动形式梯形图 参数号 功能 设定值C Pr.1 上限频率 120HZ Pr.2 下限频率 0HZ Pr.3 基底频率 50HZ Pr.7 加速时间 3S Pr.8 减速时间 3S Pr.9 电子过流保护 110A Pr.20 加减速参考概率 50HZ Pr.71 适用电机 0 Pr.79 操作模式选择 4 Pr.80 电机容量 7.5KW Pr.81 极数 6 Pr.83 UN 380V Pr.84 fN 50HZ 磨头高速：72～540r/min 低速： 横向：0.04～1.6m/min，纵向：0.04～1.6m/min 电动机的选择： 根据变频器的启动选择三相异步电动机，则其额定容量 P=7.5KW，转速 n N=960r/min ,由此，可以求出这个三相异步电动机为六极电机。接触器的选择： IKN≥IN=19.7A 所以，接触器KM8 的电流应选择 25A 变频技术和 PLC 在龙门刨床中的应用 变频技术的选型和电机及其他辅助设备的选择和设定 变频器的选择 综合考虑经济技术指标后要选择变频器的型号和电机的容量从而让龙门刨 床的机械特性有更好地提高，选择合适的变频器和电机，既要让变频器的软特性服务与电机和机床，又要让电机和机床的硬特性服务于变频器从而让变频器电 机，机床有完美的配合。选择变频器的型号时，工作台及其主电路因为控制要求交较高，所以选择具有闭环系统的变频器，而对于刀架，磨头。因为考虑到经济效益和技术指标而采用具有开环系统的变频器，闭环变频器型号为：FR——A740，它有如下优点①高水准的驱动性能 ②具有独特的无传感器矢量控制模式， 在不需要采用编码器 的情况下可以使各式各样的机械设备在超低速区域高精度的运转。 带转矩控制模式，并且在速度控制模式下可以使用转矩限制功能。 ③具有矢量控制功能（带编码器），变频器可以实现位置控制和 快响应、高精度的速度控制（零速控制，伺服锁定等）及转矩控对于其他系统采用 具有开环的 FR—— E740 这样既考虑到综合应用又能达到节省资金的效果。 电机容量的选择 主电机选择为： 55KW ； 磨头电机选择为： 7.5KW ； 刀架电机选择为： 1.5KW ； PLC 的选择及应用 PLC 容量的选择 PLC 的选择是根据输入输出的总和的点数确定的已知 PLC 的输入点数为 43 点， 其输出点数为 35 点，所有 PLC 的输入输出共有 78 点，因为 PLC 的输入输出要留有 20%的余量，以备后用。所以选择 PLC 为 120 点，选择型号为 FX——2N 的三菱公司生产的 PLC。这样既能满足PLC 当前的需要，又能满足以后的应用。从而合理的应用 PLC 的容量 PLC 未来发展前景及改造后的总体样本图 B2012A 型龙门刨床的改造。 龙门刨床电气控制改造效果和解决的主要问题 从电动机调速理论可知，若采用变频调速，在频率低于额定频率时，电动机调速具有恒转矩输出特性，而在高于额定频率区，电动机电压不能升高，具有恒功率输出特性。比较可知，采用变频调速时，电动机的机械特性曲线刚好与刨台的运动所对应的特性曲线相符。因此，适宜于采用变频调速对龙门刨床主运动系统进行改造，并使电动机的工作频率适当提高至额定频率以上。输入输出点数对 价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对 CPU 选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制管理系统有较合理的性能价格比。 对于 B2012A 型龙门刨床改造后的心得体会 通过这次设计实践。我学会了 PLC 通过这次设计实践。我学会了 PLC 的基本编程方法，对 PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视， 当我们把自己想出来的程序与到 PLC 中的时候，问题出现了，不是不能运行， 就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题， 我们对 PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆，做事要学思结合。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在一定的阶段共同讨论，以解决个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想把自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是 每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有 句话叫做思而不学者殆，做事要学思结合。通过合作，我们的合作意识得到加强。 合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在一定的阶段共 同讨论，以解决个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同 时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想把自己的方案得到实现，积 极向同学说明自己的想法。 结束语 为期两周的课程设计就要结束了，真不好意思说自己学会了多少关于 PLC 的知识！不是我不努力学习，时间实在是有点短，向往深一点的地方挖挖，感觉到时间真的是不够用。PLC 对我来说是既陌生又熟悉的知识，在上大学时，哥哥就给我讲要把几个软件学好，就包括这个PLC。当时就留下了一个印象就是这一个软件会很有用，上了这门课才算对 PLC 有了初步的认识，会应用它编写一两个小的程序。当然编写的程序也远远谈不上完美，只能用一个词：“凑合”来对学的深浅进行概括。对这一点，我是不满意的，不说它是我们机电专业的一个必须精通的东西吧，掌握它是最基本的事情。因此，我虽然认可自己在这么多天的辛苦学习，但是学习的效果是令我不喜欢的，简直是有点担忧自己的未来！学习什么都要有一个好的方法，好方法在学习过程中起到事半功倍的效果，由此可见我这次的学习多少有点白费力气的感觉。PLC 是应用于工业环境的东西，是模拟量和数字量转换的应用。学习 PLC 不光学习 PLC 的编程，从给出任务开始一直到调试完成都是我们的任务。老师告诉了我们任务，我们就完成它不光完成还要保质保量的完成，可是我感觉我没做到，我甚至还有点缺斤少两的意思。这是老师说的态度上的问题，比能力上的问题更严重！ 在龙门刨床的改造中真是遇到了各种各样的困难和问题，如不会看图， 不知道如何去编程序，不知道从哪里下手等等这样一些问题。在《自动控制原理》的学习中我们大家都知道在日常生活中我们用到的大都是闭环控制，当然这个也不例外。闭环的好处就不在此多提。在这之后才算是真正开始程序的编写。程序的编写过程在反复模拟的过程中，把脑子几乎搞崩溃了，不是一个个不留意惹下的错误， 就是编程的时候思维和计算机思维不相同烙下的毛病，我感觉书本是远远不能和实践相比。 通过这两个周的学习，还是学到了不少的知识！不仅纠正了课程学习过程中出现的许多错误，还在试验中验证了自己的一些猜想。在学习的过程中有失败， 当然也有困惑，有成功，当然就有喜悦。希望这次学习只是我学习 PLC 的开始， 也算是启蒙吧！我必将更努力的学习它完善自己。我想这就是我学习这门课的最大感受吧！ 谢词 这两个星期来的忙碌和设计，本次论文设计已接近尾声，作为一个本科生的设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，在这里衷心感谢指导老师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持，让我按时完成了这次论文设计。 在论文设计过程中，我遇到了许许多多的困难。在此我要感谢我的指导老师王仁光老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，我的论文较为复杂烦琐， 但是王仁光老师仍然细心地纠正图中的错误。除了敬佩王仁光老师的专业水平以外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作，我才得以解决论文设计中遇到的种种问题。同时感谢我的同学们，他们给了我无数的支持和帮助，也让我能顺利完成论文设计。假如没有他们的帮助，此次毕业论文的完成将变得困难。他们在我设计中给了我许多宝贵的意见和建议。同时也要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法来处理问题。 参考文献 田春霞 数控加工工艺 机械工业出版社 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 胡学林。电气控制与plc。 冶金工业出版社 林奕鸿。机床数控技术及应用。机械工业出版社 卓迪仕。数控技术及应用。 国防工业出版社 原 魁 。变频器基础及应用。 冶金工业出版社 钟肇新。可编程控制器原理及应用。华南理工大学出版社 .

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