龙门刨床控制系统改造与设计.doc

摘要 龙门刨床是一种用于加工大型、狭长机械零件的大型加工设备。刨台在刨削过程中不断地作往复运 动每往复一次即为一个周期。在这一个周期内,刨台的速度是变化的。在刨刀初接触工件时,要低速,防止刀具崩坏;切削段的速度是操作者选定的切削速度;返回 段属于空行程,为了提高工作效率,返回速度尽可能高一点;返回结束前,为了减少冲力,又应将速度降至零后转向进入下一周期。往复运动的速度变化,由刨台下 面的无触点接近开关控制。辅助部分包括润滑泵、横梁升降、抬刀与进刀、左右刀架、垂直刀架控制回路等。 其电气控制系统主要用于控制工作台按要求速度自动往复循环运动,刀架进刀、退刀、横梁升降以及他们之间的连锁控制。传统龙门刨床的控制系统通常为继电一接触器控制，该系统连线复杂，体积大，自动化水平低。因而造成了使用企业的生产率低下，效益差。现采用改造A系列龙门刨床的电控系统,取得了较好的效果。 PLC控制 电器控制 变频调速 目录摘要 第一章 绪论 - 1 - 1.1 绪论 - 1 - 1.2本文研究的目的及意义 - 4 - 第二章 龙门刨床简介 - 5 - 2.1 龙门刨床简介 - 5 - 2.2 龙门刨床基本结构与运动情况 - 6 - 2.2.1主电路组成 - 6 - 2.2.2交流控制电路 - 7 - 2.2.3主拖动调速系统工作原理 - 13 - 2.2.4主拖动的电气控制电路 - 16 - 第三章 龙门刨床改造方案 - 20 - 3.1龙门刨床对控制系统的要求 - 20 - 3.1.1 要求有宽广的调速范围 - 20 - 3.1.2 电气控制电路能保证机床可靠地自动工作 - 21 - 3.1.3工作台能够按照需要实现自动往返循环 - 21 - 3.1.4 工作台速度调整，且无须停车 - 21 - 3.1.5 刀架能自动进给和快速移动 - 21 - 3.1.6系统的机械特性要有一定的硬度 - 21 - 3.1.7有必要的联锁保护 - 22 - 3.2 元件清单 - 22 - 3.3 I/O分配表 - 23 - 第四章 龙门刨床PLC控制系统改造 - 25 - 4.1龙门刨床运动特点 - 25 - 4.2 PLC的类型的选定 - 26 - 4.2.1 PLC类型的选择 - 26 - 4.2.2 PLC型号的选定 - 27 - 4.2.3西门子S7-200 PLC - 28 - 5.1变频器型号的选定 - 29 - 5.2变频器的选型 - 30 - 5.2.1SIMENS MICROMASTER简介 - 30 - 5.2.2 SIMENS MICROMASTER 420的特点 - 33 - 第五章 程序调试 - 35 - 5.1程序流程图 - 35 - 5.2 PLC程序 - 35 - 附 录 - 44 - 各元件作用 - 45 - 总结 - 47 - 答谢辞 - 48 - 参考文献 - 49 - 第一章 绪论 1.1 绪论 龙门刨床是机械工业的主要工作母机之一，在工业生产中占有重要的位置。龙门刨床工作台最早采用交流感应电动机拖动并实现正反向的方案，和用交流电动机通用电磁离合器实现正反向的方案，以及用交流电动机通过液压系统实现正反向的方案。后来使用较多的是直流发电机一电动机组的拖动方案。而这种方案又有两类:一类是自励放大机控制并改变发电机励磁进行调整的方案;另一类就是采用交磁放大机控制并改变发电机励磁的调整方案。六、七十年代，由于微电子技术的发展，出现了由晶闸管直接供电的直流调速系统拖动龙门刨床工作台的方案。但直流电动机本身结构上存在 严重的问题，它的机械接触式换向器不但结构复杂，制造费时，价格昂贵，而且运行中容易出现故障。随着交流变频调速技术的发展，使交流电动机拖动龙门刨床工 作台成为可能。 PLC(可编程控制器)是以微机技术为核心的通用工业控制装置。它将传统的继电器—接触器控 制技术与计算机技术和通信技术融合一体、有功能强大、环境适应性好、编程简单、可靠性高、体积小、功耗低等优点。在短短的几十年里得到了迅 猛发展，已成为当代工业自动化的主要支柱之一。目前，部分中小型企业及高校仍广泛使用传统的继电器控制机床，这些机床经历了比较长的历史，虽然它能在一定范围内满足单机和自动生产线的需要，但由于它的电控系统是以继电器、接触器的硬连接为基础，技术上比较落后，特别是其触点的可靠性问题直接影响了产品质量和生产效率。因此，近几年来工业自动化，机电一体化，改造传统产业等方面，PLC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。 本论文从应用的角度出发，重点讲述PLC原理及其工程应用，其生产工艺特点是:工作台连同工件频繁地进行往复运 动，工件的切削加工仅在工作进程内进行，而返回进程只作空运转