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1、四川工程职业技术学院四川工程职业技术学院 毕业设计论文毕业设计论文 题目：题目：龙门刨床控制系统改造与设计龙门刨床控制系统改造与设计 专业专业：电气自动化：电气自动化 姓名姓名：罗俊娴：罗俊娴 学号学号：201122020050201122020050 指导老师指导老师：闫毅：闫毅 二二一四年一月二号一四年一月二号 摘要摘要 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
2、,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 PLC 改造 B2012A 系列 龙门刨床的电控系统,取得了较好的效果。 ABSTRACT Double housing planer
3、 is a kind of long and narrow mechanical parts used for machining large, large processing equipment. Planer constantly in the process of planing for reciprocating shipment move every reciprocating is a cycle. In this period, the speed of the planer is changing. At the beginning of the cutter contact
4、 workpiece, low speed, prevent tool collapse; The operator selected cutting speed is the speed of the cutting section; Return period belongs to air travel, in order to improve the work efficiency, higher return rate as far as possible; Return before the end, in order to reduce impact, and speed shou
5、ld be reduced to zero after turning into the next cycle. Reciprocating motion velocity changes, the stage by the plane the non-contact proximity switch control. Auxiliary parts including lubrication pump, beam lifting, carrying a knife and feed, left and right tool carrier, rail head control circuit
6、, etc. Its electric control system is mainly used to control the workbench speed automatic reciprocating cycle movement, according to the requirement, recede cutter, tool rest feed beam hoist and chain control between them. The traditional control system of double housing planer is usually a relay c
7、ontactor control, the system of attachment is complex, large volume, low automation level. Low productivity, and thus caused the use the enterprise benefit. We use PLC series of B2012A gantry planer transformation of the electric control system, good results have been achieved. 关键字：关键字：龙门刨床控制 PLC 控制
8、 电器控制 变频调速 目录目录 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- 2
9、1 - 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
10、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 - 毕业设计用纸 各元件作用- 45 - 总结- 47 - 答谢辞- 48 - 参考文献- 49 - 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计 - 0 - 第一章第一章 绪论绪论 1.1 绪论绪论 龙门刨床是机械工业的主要工作母机之
11、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
12、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。 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计 - 1 - 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
13、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。刀架进给运动，是在工作台于 返回行程到工作行程的换向期间内进行。因而龙门刨床的主运动是工作台 连同工件的纵向往复运动，辅助运动是刀架的进给、抬刀、落刀和快速移 动，横梁的夹紧、放松
14、和升降，以及工作台的步进、步退等辅助动作。 龙门刨床的电气控制系统分主传动系统和辅助运动控制系统两部分。 PLC 用于龙门刨床控制系统 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系统采用可编程序控制器替代旧的继电控制系统， 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。 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计 - 2 - 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
15、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。而用 PLC 对它进行技术改造，便能取得很好的效果。本文以 B2012A 系 列龙门刨床的改造实例，说明 PLC 在其中的应用。 1.2 本文研究的目的及意义本文研究的目的及意义 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 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计 - 3 - 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 力在国际市场中任处于较
16、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 毕业设计用纸 四川工程职业技术学院电气自动化专业毕业设计 - 4 - 第二章第二章 龙门刨床简介龙门刨床简介 2.1 龙门刨床简介龙门刨床简介 龙门刨床是用来刨削大型零件（如箱体）的刨床。对中、小型零件， 也可以一次装夹几个零件，用几把刨刀同时进行刨削。龙门刨床主要由床 身、立柱、横梁、工作台、两个垂直刀架、两个侧刀架等组成。龙门刨床 是机械工业的主要工作母机之一，在工业生产中占据重要的地位。其机构 示意图如图 11 所示，刨床左右立柱 6 上托有可
