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1、精选优质文档-倾情为你奉上2013届 分 类 号： 单位代码：10452 毕业论文（设计）B2012A型龙门刨床PLC控制系统的设计姓 名 学 号 年 级 2009 专 业 电气工程及其自动化 系（院） 汽车学院 指导教师 2013年 4月 29日专心-专注-专业摘 要龙门刨床是一种大型的机械加工设备，用来加工大型工件或在工作台上夹持几个工件同时进行刨削加工，是机械工业中的主要工作机床之一，在工业生产中占有重要的地位。龙门刨床的主拖动采用以电机放大机作为励磁调节器的直流发电机电动机系统，由于工作台长期工作于运行制动反向的往复运动状态，控制要求高，加之直流电机的维护不便，使系统很难满足控制要求。
2、龙门刨床的电气控制多采用继电器控制线路，使用了大量的中间继电器和时间继电器，致使控制柜体积庞大，线路复杂，继电器故障发生率高，可靠性差，维修工作量大。采用三菱公司的FX2N-80MR型可编程控制器和华为TD2000变频器对该龙门刨床实施改造。系统中由三菱PLC完成数据的采集和对变频器、电动机等设备的控制任务。使用FX2N可编程控制器的编程软件GX Developer 8.0进行编程编制，模块化的程序设计方法，大量采用代码重用，减少了软件的开发和维护工作量。关键词：龙门刨床 电气控制 PLC 变频器ABSTRACTThe double housing planer is a kind of la
3、rge-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 enla
4、rger 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
5、machine, 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 mainte
6、nance 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 sys
7、tem. 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 录第一章 绪论11.1 A系列龙门刨床概述11.2 A系列龙门刨床控制要求21.3 课题研究的主要内容
8、31.4 控制系统设计的初步方案3第二章 可编程序控制器工作原理42.1 可编程序控制器简介42.2 可编程序控制器的结构42.3 可编程序控制器的工作原理5第三章 变频调速原理73.1 变频调速基本原理73.2 变频器的基本结构8第四章 龙门刨床控制系统设计94.1 生产工艺对电气控制系统的要求94.2 控制系统整体结构104.3 系统硬件实现104.4 PLC 设置144.5 变频器设置184.6 编程软件实现19结论19参考文献21谢 辞22第一章 绪论1.1 A系列龙门刨床概述1.1.1 A系列龙门刨床的基本结构龙门刨床是机械工业的主要工作母机之一，主要用来加工大型工件或在工作台上夹持
9、几个工件同时进行刨削加工，是机械制造工业中的主要工作机床之一，在工业生产中占有重要的地位。龙门刨床的基本结构由床身、工作台、立柱、横梁、垂直刀架、侧刀架组成，其结构如图 1-1 所示： 图 1-1 龙门刨床结构示意图在底座上设有导轨，导轨上安放了工作台，工作台可沿导轨作前后运动。底座的两侧固定有左、右立柱，立柱上有导轨，导轨上安放有横梁，横梁可在立柱上做上、下移动。横梁上有水平导轨，在水平导轨上安放有垂直刀架（即主刀架），垂直刀架可在其上做水平移动，并可做垂直进给。在横梁下方的左右立柱导轨上安放有左右侧刀架，侧刀架可沿立柱上下移动，并可做水平进给。1.1.2 B2012A型龙门刨床电气控制系统
10、B2012A型龙门刨床主要采用旋转变流机组和由它供电的直流调速系统（A-G-M系统），它是由交流电机拖动直流发电机实现变流，由给需要调速的直流电动机供电，调节的励磁电流即可以其输出电压，从而调节电动机的转速。 图 1-2 A 系列龙门刨床主拖动调速系统 图1-3 A 系列龙门刨床原电气结构示意图1.2 A系列龙门刨床控制要求1.2.1 A系列龙门刨床的控制要求根据龙门刨床的生产工艺特点和要求，对自动控制系统提出如下要求：1、调速范围宽。龙门刨床工作时既要求能适应不同的刀具，又要求具有经济的切削速度。因此，调速范围一定要宽，一般不低于 10:1，最好为无级调速。A系列龙门刨床调速范围为 20:1
11、(高速 90 米/分，低速 4.5 米/分)。 2、静差度小。为了提高加工精度，要求工作台的速度不随切削量的变化而变化，一般要求静差度小于 10%。同时，系统的机械特性应具有下垂特性。 3、具有较高的切削速度(一般不低于 75 米/分)和足够的切削力；在低速范围内，切削力基本保持恒定。 4、能单独调整工作行程与返回行程的速度，且退回速度高于工作速度；工作台的运行速度能自动调整，在刀具切入与切出工件时能自动减速。 5、为提高加工表面的精度，工作台反向时应迅速、平稳、冲击小，动态品质要好。 6、操作简单，节省辅助工时，工作台要有可靠的半自动往复循环，调速时不必停车。 7、驱动效率高，耗电量小，安全
12、可靠； 8、系统简单，通用化程度高，成本低，易于修理和维护。1.2.2 A 系列龙门刨床控制系统存在问题1原龙门刨床工作台拖动采用了电机扩大机直流发电机直流电动机方式，主要存在以下缺点： 1、主拖动系统体积大、电耗大、故障率高、维护量大、控制精度差。 2、控制统采用较多的继电器控制电路，可靠性与可维护性差、灵活性差。 3、整个系统保护功能不强，不具备故障自检功能，初开车困难，故障停车时间长。因此，设备存在的问题严重影响了产品质量和生产的效率。为此，决定利用先进的 PLC 技术和变频技术对该设备控制系统进行设计，以满足生产精度需要。1.3 课题研究的主要内容电气传动系统采用可编程控制器(PLC)
13、和变频器控制技术具有良好实用前景，既能提高自动化水平，还是节能高效，对提高系统的运行管理水平、减轻环境污染都会起到很好的作用。目前国内的中小型企业只有一部份采用 PLC 控制，所以推广应用这些新技术、新设备的任务仍是十分繁重。1、通过查阅资料调查了解我国龙门刨床的应用现状、存在的主要问题，以及使PLC和变频调速技术进行设计的效益情况。 2、对日本三菱FX系列为代表的PLC硬件结构和编程语言进行深入学习和研究，掌握其主要特点、编程方法和 FX2N的主要技术指标。 3、对变频调速器（主要是华为 TD2000 系列）的结构和控制方法进行深入的学习和研究，掌握其主要的特点和正确的使用方法。 4、对龙门
14、刨床的工作原理和控制、操作过程进行深入学习和研究，在此基础上设计技术设计方案，采用可编程序控制器（三菱FX2N）和变频器（主要是华为 TD2000 系列）对其进行控制。1.4 控制系统设计的初步方案 1.4.1 控制系统结构方案234采用变频器取替原来的 A-G-M 系统，整个控制系统以三菱 PLC 为控制核心，取代原有继电器电路，对各部分电路实现控制。 1、主工作台采用一台 55kW 通用型变频器控制一台 55kW 鼠笼式异步电动机，代替原来的电机扩大机发电机电动机（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、垂直刀架和左右侧刀架由
15、原电机拖动。3、刨床的各个动作都由 PLC 来控制，PLC 根据操作指令和现场信号，按照所编制的程序对变频器、横梁、润滑油泵电动机及风冷电动机进行人工点动、调整控制或自动循环控制。1.4.2 控制程序结构方案 由于控制系统复杂，PLC 编程工作量大，采用模块化的程序结构设计。编程采用三菱的GX Developer8.86 中文编程软件，在 Windows 环境下进行编程。用一根转接电缆可将计算机的串口与 PLC 的接口相连，便可以进行相互间的通信，实现程序的写入和读出。第二章 可编程序控制器工作原理2.1 可编程序控制器简介可编程序控制器，简称PLC。它是20世纪70年代以来，在集成电路、计算
16、机技术基础上发展起来的一种新型工业设备。它具有可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小质量轻等优点，国外已广泛应用与自动控制的各个领域，并以成为实现工业自动化的支柱产品。1987年2月，国际电工委员会（IEC）草案，定义可编程序控制器：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式输入和输出，控制各种类型机械和生产过程。”2.2 可编程序控制器的结构56PLC实质上是一种专用的计算机控制系统，它具有比通用计算机更强的与工业现场相连的接口和更适应于控制要
17、求的编程语言。所以，可编程控制器与其它计算机控制系统一样，也具有中央处理器、I/O 接口、存储器等部分，其典型结构如图 2-1 所示。图2-1 可编程序控制器的结构图2.3 可编程序控制器的工作原理 2.3.1 PLC 的工作方式PLC 是以微处理器为核心的，它具有微型计算机的许多特点，但其工作方式却与微型计算机有很大的不同。微型计算机一般采用等待命令或中断的工作方式，如常见的键盘扫描方式或 I/O 扫描方式，当有键按下或 I/O 动作，则转入相应的子程序或中断服务程序；无按下，则继续扫描等待。PLC 采用周期循环扫描的工作方式，即“顺序扫描，不断循环”，这种工作方式是在系统软件控制下进行的。
18、当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令序号进行周期性的程序循环扫描，如果无转跳指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户的程序，直到程序结束，然后重新返回第条指令，开始下一轮的扫描，如此周而复始。实际上，PLC 扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自诊断、通信服务、执行用户程序三个大的阶段。1、自诊断。PLC 上电以后，每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。自诊断内容包括 I/O 部分、存储器、CPU 等，并且通过 CPU 设置定时器来监视每次扫描是否超过规定的时间，发现异常则停机显示出错。若自诊断正常，继续向下扫描。 2
19、、通信服务。PLC 检查是否有编程器、计算机等的通信要求，若有则进行相应处理。 3、执行用户程序。具体包括：输入处理、程序处理和输出处理三个阶段。2.3.2 PLC 对用户程序的执行过程可编程控制器对用户程序的执行主要按三个扫描阶段进行：1、输入处理(又称输入采样)。PLC 在输入采样阶段，首先以扫描方式按顺序从输入锁存器中读入所有输入端子的状态或数据，并将其存入内存中的“输入状态映像区”中。随后关闭输入端口，进入程序执行阶段。在程序执行阶段，即使输入端状态有变化，输入状态映像区中的内容也不会改变。变化了的输入信号的状态只能在下扫描周期的输入采样阶段被刷新读入。 2、程序执行。PLC 在程序执
20、行阶段，按用户程序顺序扫描执行每条指令，从输入状态映像区中读取输入信号的状态，经过相应的运算处理后，将结果写入“输出状态映像区”。 3、输出处理(又称输出刷新)。同输入状态映像区样，PLC 内存中也有块专门的区域，称为输出状态映像区。当程序所有指令执行完毕，输出状态映像区中所有输出继电器的状态在 CPU 的控制下被一次集中送至输出锁存器中，并通过一定输出方式输出，推动外部相应执行元件工作，这就是 PLC 的输出刷新阶段。 可以看出，PLC 在一个扫描周期内，对输入状态的扫描只是在输入采样阶段进行，对输出赋的值也只有在输出刷新阶段才能被送出去，而在程序执行阶段输入输出被封锁。这种方式称作集中采样
21、、集中输出。2.3.3 PLC 的扫描周期 扫描周期即完成一次扫描(I/O 刷新、程序执行和监视服务)所需时间。由 PLC的工作过程可知，一个完整的循环扫描周期 T 应为： T=(读入一点时间输入点数)十(运算速度程序步数) 十(输出一点时间输出点数)十监视服务时间。扫描周期的长短主要取决于三个因素：一是 CPU 执行指令的速度；二是每条指令占用的时间；三是执行指令条数的多少，即用户程序的长短。扫描周期越长，系统的响应速度越慢。现在厂家生产的基本型 PLC 的一个扫描周期大约为 10ms，这对于一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，反而可以增强系统的抗干扰能力。这是因为输入采
22、样仅在输入刷新阶段进行，PLC 在一个工作周期的绝大部分时间都是与外设隔离的，而工业现场通常出现的是脉冲式的、短时的瞬间干扰，由于系统响应较慢，这种瞬间干扰可能造成的误动作将会大大减少，从而极大地提高了系统的抗干扰能力。但是对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，就需要精心设计程序，必要时可采取一些特殊功能，以减少因扫描周期造成的响应滞后的不良影响。第三章 变频调速原理变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置。3.1 变频调速基本原理789由电机学理论可知三相感应电动机的转速为：式中： n 为电动机的转速 f 为输入交流电源的频率 P 为电动机的极对数 s 为异步电动
23、机的转差率通过上式可知，改变交流电动机转速的方法有三种。即变频调速、变极调速和变转差率调速。我们知道，交流电动机是通过内部的旋转磁场来传递能量的，为了保证交流电动机能量传递的效率，必须保持气隙磁通量为恒定值。如果磁通量太小，则没有充分发挥电动机的能力，导致出力不足。反之，如果磁通量太大，铁心过度饱和，会导致励磁电过大，严重时会因绕组过热而损坏电动机。因此，保持气隙磁通量的值恒定不变，是变频变压的基本原则。三相异步电动机定子每相电动势的有效值为:Eg=4.44f1N1m式中：Eg：定子每相由气隙磁通感应的电动势的方均根值（V） f1：定子电流频率（Hz）； N1：定子相绕组有效匝数； m：每极磁
24、通量（Wb）。由上式可见，只要控制好 f1和 Eg，便可达到控制磁通 m的目的。下面分两种情况加以说明。 1、基频以下的变频调速 为保证电动机的带负载能力，基频以下的恒磁通变频调速应保持主磁通m不变，这就要求在 f1降低的同时降低感应电动势 Eg，保持 Eg/ f1常数，即保持电动势与频率之比为常数进行控制。这种控制又称恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压 U1Eg，这样只要保持 U1/f1常数，即可达到恒磁通控制的目的，这叫做恒压频比控制方式。 2、基频以上变频调速 基频以下的变频调速
25、方式只适合于额定转速以下的调节，对于高于额定转速的调节必须采用弱磁变频调速方式。在基频以上调速时，频率可以从 f1N往上增高，但电压 U1却不能超过额定电压 U1N，最多只能保持 U1=U1N，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况，属于近似的恒功率调速方式。 综合以上两种调速方式，可得到三相交流异步电动机变频调速的基本控制方式如图 3-1 所示。图 3-1 电动机变频时的控制特性3.2 变频器的基本结构变频器的基本结构如图3-2所示：图 3-2 变频器基本结构第四章 龙门刨床控制系统设计4.1 生产工艺对电气控制系统的要求 101112龙门刨床加工的工件质量不同，用的刀
26、具也不同，所需要的速度就不同，加之B2012A型龙门刨床是刨磨联合机床，所以要求调速范围一定要宽，其中工作台调速范围要求达到 20：1（最高速 90m/ min，最低速 4.5 m/min）。在低速档和高速档的范围内，能实现工作台的无级调速。 B2012A 型龙门刨床要求能完成图 4-1 所示的速度图的要求。 1、在高速加工时，为了减少刀具承受的冲击和防止工件边缘的剥裂，切削工作的开始，要求刀具慢速切入；切削工作的末尾，工作台应自动减速，以保证刀具慢离工件。2、为了提高生产效率，要求工作台返回速度高于切削速度，见图 4-1。图中，0t1为工作台前进起动阶段；t1t2为刀具慢速切入工件阶段；t2
27、t3为加速至稳定工作速度阶段；t3t4为切削工件阶段；t4t5为刀具减速退出工件阶段；t5t6为反向制动到后退起动阶段；t6t7为高速返回阶段；t7t8为后退减速阶段；t8t9为后退反向制动阶段。 图 4-1 B2012A龙门刨床工作台的工作台的自动循环3、为了提高加工精度，要求工作台的速度不因切削负荷的变化而波动过大，即机械特性应具有一定的硬度（静差度不大于 10%）。同时，系统的机械特性应具有下垂特性，即当电动机短路或超过额定转矩时，工作台拖动电动机的转速应迅速下降，以致停止，从而保护电动机和机械设备不被损坏。 4、机床应能单独调整工作行程与返回速度，能作无级变速，且调速时不必停车。要求工
28、作台运动方向能迅速平滑地改变，冲击少。刀架进给和抬刀能自动进行，并有快速回程。有必要的联锁保护，通用化程度高，成本低，系统简单，易于维修。4.2 控制系统整体结构 机床电气控制系统中，主电路部分包括主传动电动机（工作台电动机，55kW）、垂直刀架电动机（1.5kW）、右侧刀架电动机（1.5kW）、左侧刀架电动机（1.5kW）、横梁升降电动机（3kW）、横梁夹紧与放松电动机（0.6kW）、通风用电动机（1.5kW）、润滑泵电动机（0.25kW）。控制电路包括工作台控制电路、刀架控制电路、横梁控制电路以及照明、保护等辅助控制电路。电气系统的结构框图如图 4-2 所示：图 4-2 龙门刨床变频控制系
29、统框图4.3 系统硬件实现4.3.1 电动机主电路设计1314控制系统设计时，只是将主拖动的直流电动机变换为输出力矩相等的变频调速电动机型号为 YBP315-8，功率为 55kW。各电动机主电路如图 4-3 所示。图4-3龙门刨床控制系统各电动机主电路图4.3.2 B2012A型龙门刨床主要电气部分控制分析 B2012A系列龙门刨床主要电气原理图如图4-4所示： 图4-4 B2012A型龙门刨床的电气原理图4.3.2.1刀架控制电路B2012A系列龙门刨床采用交流电动机拖动的机械进刀方法，这种方法在电气上比较简单。以垂直刀架控制为例。垂直刀架有两个，每个刀架有快速移动、自动进给两种工作状态，每
30、种工作状态有水平进刀（左右）、垂直进刀（上下）四个方向的动作，这些都由一个垂直刀架电动机来完成的。当调整时，K4的触点是闭合的，装在进刀箱上的快速移动与自动进给转换手柄放在快速移动位置，开关SQ13的常闭触点接通，常开触点断开，选择刀架运动方向后，操纵SB3就使KM4线圈通电，垂直刀架电动机按所需的方向快速移动。当自动工作时，快速移动与自动进给转换手柄放在自动进给位置，SQ13的常闭触点断开，常开触点接通，同时自动工作触点K4的触点也断开，保证了工作台自动工作时不能进行快速移动。当工作台后退换向时，触点K6闭合，KM3线圈通电，电动机使刀架进刀，前进换向时，触点K7闭合，KM5线圈通电，电动机
31、使进刀机构复位，准备下一次进刀。左、右刀架的工作情况和垂直刀架基本相似，所不同点是左、右刀架只有上、下两个方向移动。另一个不同点是，控制左、右刀架进给的交流接触器一端电源不是直接接在同一处，而是经过SQ8、SQ9后再接到同一根线上的。其目的是防止刀架与横梁碰撞。4.3.2.2 横梁控制电路横梁有放松、夹紧以及上、下移动等动作，横梁放松夹紧的动力有电动机、液压及压缩空气等几种方式，B2012A系列龙门刨床是采用电动机来实现的，横梁升降由电动机来完成的。只有在工作台停止工作时，K4触点闭合，才能操作横梁电路。如果需要横梁升降时，电路会自动地放松横梁。如横梁上升，按下按钮SB7，K2线圈通电，其触点
32、K2闭合，KM12线圈通电，使横梁夹紧放松电动机工作，横梁逐渐放松。横梁放松时，控制位置开关SQ10的制子往横梁方向移动，移动到一定程度，使SQ10动作，SQ10-2断开，KM12线圈断电，横梁放松完毕。 此时，SQ6-1接通，由于K2已经闭合，所以，KM9线圈通电，横梁升降电动机运转，横梁上升，横梁升到所需的位置时松开SB7，K2、KM9线圈失电，横梁升降电动机停止运转，横梁停止上升。SQ7是横梁上升到极限位置时避免与龙门顶相碰的保护开关。这时KM11线圈通电，横梁放松夹紧电动机工作，开始横梁夹紧，到SQ10复位后，SQ10-1断开，SQ10-2闭合，为以后横梁放松做准备，此时KM11线圈经
33、过KA1以及KM11继续供电，横梁继续夹紧，因而电动机M8中电流增大，通过KA1线圈的电流亦增大。当电流增加到整定值时，KA1动作，触点KA1断开，KM11线圈断电。由于KM12的存在，即使横梁没有放松完毕，松开按钮，也能保证横梁放松完毕后再自动夹紧。当按下横梁下降按钮SB6时，也是先放松，后下降，下降到所需要的位置时，松开按钮SB6，这时除了夹紧电动机工作外，还有消除丝杠与丝母间隙的横梁稍微回升的动作，这个动作过程是由时间继电器KT3完成的。当横梁下降时，接触器触点KM10闭合，时间继电器KT1线圈通电，其触点KT1闭合，由于接触器KM11触点断开，所以KM9线圈不通电，当横梁下降完毕，开始
34、横梁夹紧时，接触器KM11触点闭合，而KT1的触点是延时释放，所以KT1线圈断电后，其常开触点还是接通的，这时KM9线圈通电，横梁回升，由于KT1延时很短，KT1断开，KM9线圈断电，横梁回升完毕，继续夹紧到KA1动作为止。如果横梁回升比较多，是时间继电器KT3延时太长，可适当缩短延时时间。 4.3.2.3 控制工作台的位置控制龙门刨床的自动工作是由安装在床身侧的六个位置开关来控制的。为了熟悉工作台的控制电路以及试车、故障检修的方便，有必要熟悉位置开关的零位以及动作情况。位置开关零位图如图所示。图4-5位置开关零位图在自动控制过程中各个制子碰撞各自的位置开关，前进末了时，制子A碰撞前进减速开关
35、SQ1，然后制子B碰撞前进换向开关SQ5，工作台经过一段越位后开始后退，后退开始时，制子B使SQ2复位，然后制子A使SQ1复位。在后退末了时，制子C碰撞后退减速开关SQ3，然后制子D碰撞后退换向开关SQ4，亦是经过一段越位后换成前进，制子D将SQ4复位，然后制子C使SQ3复位。位置开关SQ5、SQ6是前进以及后退终端越位保护。由于不熟悉或不注意位置开关零位，损坏位置开关的现象比较多。所以，在安装或故障检修完毕试车时，应先将位置开关拨在零位，制子放在位置开关两侧，然后开步进步退试验，正常后方可开启自动工作。制子A、B、C、D间的距离是可调的，在高速档工作时间距应该大些，一般减速制子A、C的提前量
36、为换向制子B、D的250300毫米左右，低速档工作时间距小一些，避免低速行程太长，降低生产效率。4.3.2.4步进、步退与润滑泵控制电路按下步进按钮SB8时，K3线圈通电，使变频器发出相应的指令，以规定的速度步进。按下步退按钮SB12时，K5线圈通电，使变频器发出相应的指令电动机以步退速度带动工作台后退。在操作时，如果位置开关SQ1、SQ2没有复位，则接不通电路。步进、步退速度是可调的，一般低速档为34米/分，高速档为68米/分。润滑泵控制开关SA7有两个工作位置，工作台不工作而需要润滑泵时，将开关SA8拨在连续位置。工作台自动工作时，SA8拨在自动位置。SA8拨在任意一个工作位置上，KM2线
37、圈通电，润滑泵电动机工作。当润滑油达到一定压力时，压力继电器触点KP闭合，为自动工作准备条件。4.3.2.5工作台自动工作控制电路如果位置开关是零位，制子在位置开关两侧，按下前进按钮SB9，K4线圈通电，其触点K4闭合，K3线圈通电，工作台以调节好的前进速度前进。前进末了时，制子A碰撞前进减速开关SQ1，触点SQ1闭合，减速继电器K8线圈通电，工作台以减速速度前进，当制子B碰撞前进换向开关SQ2后，SQ2断开，K3线圈断电，触点K3接通，由于K3是接通的，因而K5线圈通电，触点K5断开，K8线圈断电，工作台以调节好的后退速度开始后退。制子B使SQ2复位，在没有复位前，刀架控制电路中，由于触点S
38、Q2闭合，K7线圈通电，触点K7闭合，接触器KM4线圈通电，进刀电动机转动使进刀机构复位，SQ2复位后，SQ1断开，K7线圈断电，触点K7断开，接触器KM4线圈断电，进刀电动机停转。SQ2复位后虽然使SQ11闭合，但是因K5断开，所以K3不会通电，工作台继续后退，制子A使SQ1复位。后退到末了时，制子C碰撞后退减速开关SQ3，触点SQ-3闭合，减速继电器K8线圈通电，工作台以减速速度后退，当制子D碰撞后退换向开关SQ4，触点SQ4断开，K5线圈断电，触点K5接通，由于K4是接通的，因而K3线圈通电，触点K3断开，K8线圈断电，工作台以调节好的前进速度前进。制子D使SQ4复位，在没有复位前，刀架
39、控制电路中，由于触点SQ1闭合，K6线圈通电，触点K6闭合，接触器KM3线圈通电，进刀电动机转动使进刀机构进刀，SQ1复位后，SQ2断开，K6线圈断电，触点K6断开，接触器KM3线圈断电，进刀电动机停转。进刀量的多少由调节进刀机构来完成的。工作台继续前进，制子C使SQ4复位，完成控制。4.4 PLC 设置4.4.1 PLC 的选型本控制系统共有输入设备 34 个，输出设备 26 个。根据此数据，并考虑一定的余量，选择 FX2N-80MR 型 PLC。FX2N是三菱公司 FX 系列 PLC 中功能最强、速度最快的 PLC。其电源电压为交流 220V，有开关量输入、输出点各 40 个。输入回路电压
40、为直流 24V，X0X7 的输入电流为 7mA，其余输入点为 5 mA。电阻性负载时输出点的额定输出为 2A、220V。4.4.2 PLC 的 主要接口I/O 分配表表4-1 PLC的输入输出地址分配代号I/0点功能代号I/O点功能SB1X1停止按钮KM1Y0主电动机M1启动SB2X2启动按钮KM2Y1电动机M2启动SB3X3垂直刀架控制按钮KM3Y4电动机M3启动SB4X4右侧刀架控制按钮KM4Y5电动机M4正转SB5X5左侧刀架控制按钮KM5Y6电动机M4反转SB6X6横梁上升控制按钮KM6Y7电动机M5正转SB7X7横梁下降控制按钮KM7Y10电动机M5反转SB8X10工作台步进按钮KM
41、8Y11电动机M6正转SB9X11工作台前进按钮KM9Y12电动机M6反转SB10X12工作台停止按钮KM10Y13电动机M7正转SB11X13工作台向后按钮KM11Y14电动机M7反转SB12X14工作台步退按钮KM12Y15电动机M8正转SQ1X15工作台前进减速KM13Y16电动机M8反转SQ2X16工作台前转后K3Y17工作台步进控制SQ3X17工作台后退减速K4Y20工作台自动循环控制SQ4X20工作台退转前K5Y21工作台步退控制SQ5X21工作台前进极限X1Y22变频器运行频率选择SQ6 X22工作台后退极限X2Y23变频器运行频率选择SQ7X23横梁上升极限X3Y24变频器运行
42、频率选择SQ8X24横梁下降刀架限位X4Y31变频器正转点动控制SQ9X25横梁下降刀架限位X5Y32变频器反转点动控制SQ10X26横梁放松检测FVDY27变频器正转控制SQ11X27工作台低速运行REVY30变频器反转控制SQ12X30横梁加紧继电器K9Y25工作台低速运行SQ13X31自动进刀行程开关K10Y26磨削控制SQ14X32自动进刀行程开关SQ15X33自动进刀行程开关SA7-1X34油泵手动控制开关SA7-2X35油泵自动控制开关SA6X36自动/手动控制开关SA8X37磨削控制开关KPX40压力继电器TA/TCX41变频器软故障报警4.4.2 PLC外部主要部分接线图 PL
43、C的外部接线图如下所示： 图4-6 PLC外部接线图4.5 变频器设置4.5.1 变频器选型根据前述龙门刨床直流拖动系统工作要求，对于取代直流拖动并超越直流拖动的交流变频调速来说，选择华为TD2000 系列产品。TD2000 系列通用变频器是高品质、多功能、低噪音变频器。具有丰富的功能，可满足各种不同的需求；变频器的控制为外部控制，而各速度段控制频率由 Y22、Y23、Y24 的组合来完成。例如：系统工作于正常切削状态，此前润滑已起动（即 Y14 为 ON），则 Y27 为 ON（正转）且 Y30-OFF，Y22-NO，Y23-OFF（由变频器设定对应运行频率），此时工作台电动机处于切削状态。
44、其它控制过程与此相似。当电动机出现过载或缺相故障时，变频器停止输出并发出报警（TA、TC 为 ON），同时将此信号送入 PLC，PLC 根据程序做出相应处理（停车）。4.5.2变频器的外部接线图图4-7变频器外部接线图本系统循环工作时，要求有快速停车，所以利用变频器的特点，加装制动单元和制动电阻以吸收电动机产生的能量，实现快速安全制动停车。 4.5.3变频器系统功能设定 根据拖动系统的运行特性及系统的功能，要对变频器进行相关的系统设这里对其中的一些主要设定参数进行介绍。 F00=1；运行频率设定方式 1 F02=1；运行命令选择，用控制端子F04=50；最大输出频率 F05=50；基本运行频率 F07=0；通用负载选 0 F09=0.2；加速时间 1 F10=0.2；减速时间 1 F11=50；上限频率 F12=0；下限频率 F18=1；电机过载保护方式选择 1 F19=100.0%；电机过载保护系数 F20=1；功能块 20-45 选择 F31=2；停机直流制动起始频率 F32=15%；停机直流制动电压 F33=5s；停机直流制动时间 F46=1；功能块 4670 显示选择 F58=5；多段频率 1 F59= 10；多段频率 2 F60=15；多段频率 3