【正文】 龍門刨床結構簡圖 床身是一個箱形體，其上有 V形和 U 形導軌。工作臺或稱刨臺，下面有齒條與 傳動機構齒輪相嚙合，可作往復運動。橫梁平常加工時嚴禁動作，只在更換工件時才移動，以調整刀架的高度。左右垂直刀架可沿橫梁導軌在水平方向或沿滑板導軌在垂直方向作快速移動或工作進給。左右側刀架及進給箱可沿立柱導軌上下快速移動或自動進給。 本論文的研究目的及意義 國內、外在大型龍門刨床的電氣控制方面先后也應用了較多的調速技術。為了克服 FD 調速系統(tǒng)的缺點， 70 年代以來出現了晶閘管直流電動機模擬調速系統(tǒng) (SCRD 調速系統(tǒng) )，取代 FD調速系統(tǒng)，縮小占地面積，減少了噪音，節(jié)能等，但系統(tǒng)性能差，當電阻及電容參數發(fā) 生變化時，系統(tǒng)靜態(tài)及動態(tài)性能惡化 [1]。 其次，眾多功能單元連線多，因而可靠性不理想，維護、維修難度較大，現在應用的 SIEMENS 6RA70 系列及歐陸 590 系列，調速裝置性能越來越完善，通用性強，操作方便，具有自動定相功能，具有電流環(huán)自整定功能，具有自適應尋優(yōu)功能，保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，具有完善的過流、過壓，缺相，欠磁，超速等保護功能，但諸多企業(yè)在使用中還是采用機械限位開關或晶體管接近開關來完成換向，其故障率高，在現場經常撞壞；同時操作者要經常調節(jié)標鐵的位置，以改變刨臺的行程，這就給人工操作帶來許多不便， 無工作行程數控定位，本設計將應用系統(tǒng)中先進的數字定位技術，能使刨刀及工作臺按設定的行程和速度進行有序的運行，按著刀架進給→刀架落刀→工作臺前進→工作臺加速→工作臺速度保持→工作臺減速→工作臺前進到位→刀架后退→工作臺后退到位→刀架進給→自動循環(huán)工作→停機。 第二章龍門刨床電氣控制系統(tǒng)的硬件設計 系統(tǒng)總體方案 針對原系統(tǒng)的缺陷和改造要求實現的功能，本文設計了以可編程控制器為核心的直流調速控制系統(tǒng)，系統(tǒng)電路結構圖見硬件圖所示。系統(tǒng)通過全數字直流調速裝置實現對工作臺主拖動直流電機的自動調速，采 用可編程控制器進行運行邏輯控制和工作臺零速換向控制，采用電位計作為調速元件，用以給定工作臺速度。 系統(tǒng)主要配置和設置 針對原系統(tǒng)特點，經分析和研究，系統(tǒng)采用如下配置。 主拖動直流電機采用型號為 Z420031，額定電樞電壓為 220V，額定直流電流為 305A；其余的交流電動機采用型號為 JB24， 額定電壓為 380V； 主電機全數字直流調速裝置 6RA7081，裝置額定直流電壓為 420V，額定直流電流為 400A；額定功率為 168KW，接 3AC380V 電源時，額定輸出直流電壓為 420V，接3AC220V電 源時，額定輸出直流電壓為 220V，控制功能強大，過載能力強，設置使用方便 [6]；可編程控制器采用西門子的 S7200 系列，包括主模塊CPU224(AC/DC/繼電器 )，數字量 I/0 擴展模塊 (EM223)和模擬量擴展模塊(EM231)，運行可靠，可在通用計算機系統(tǒng)及 WINDOWS 平臺上方便編程；電位計采用 5KΩ 特種導電塑料電位器，調速線性度好；采用直流三線制電感式接近開關替代常規(guī)的工作臺行程開關；用三位半數字面板表顯示輸出電流、速度，代替常規(guī)的指針式電流、速度表，直觀性好；主回路用變壓器， 3AC 380V/220V；勵磁回路用變壓器， 2AC 380V/260V[7]；設置了主電機出現故障時的聲光報警裝置；其他常規(guī)低壓電器及相關器件供電電源。 系統(tǒng)工作流程和控制功能實現 本系統(tǒng)主拖動直流電機的電樞工作電源和勵磁電源都由直流調速器提供，該裝置具有反電動勢控制的無測速機系統(tǒng)，反電動勢控制不需要測速裝置，只需測量直流調速器的輸出電樞電壓，測出的電樞電壓經電機內阻壓降補償處理。補償量的大小在電流調節(jié)器優(yōu)化過程中自動確定，系統(tǒng)將得到的反電動勢反饋到轉速調節(jié)器，轉速調節(jié)器比較由反電動勢表征的實際速度值與速度給定值的大小 ，根據偏差自動調節(jié)電樞電壓與電流，從而實現平滑調節(jié)電機轉速。 系統(tǒng)采用可編程控制器進行邏輯控制和電機反電動勢 Ea 過零的實時檢測， 以實現零速換向。 可編程控制器的模擬量輸入端口，直接與直流調速器反電動勢 Ea 輸出端子連接，以獲得實時信號，并對信號進行實時監(jiān)測。可編程控制器 I/O 擴展模塊的公共端，用以輸出速度給定控制信號，接至直流調速器模擬量輸入端子工作臺運行時的速度給定由電位計的預給定通過可編程控制器的控制來提供。調速電路工作電源 (士 15V, 0V)由外部電源提供，均接至直流調速器模擬量輸入端子。當工作臺運行觸 發(fā)減速位置開 0ut 0ut 0ut 0ut 0ut 系統(tǒng)調速原理框圖 關時，直流調速器獲得零速給定，工作臺減速 (減速時間通過按鍵設定，由斜坡函數發(fā)生器給定 )。當可編程控制器檢測到 Ea 為零時，即觸發(fā)邏輯換向開關，控制電機實現零速換向。刀架、橫梁、潤滑泵、等設備的控制均由 PLC 通過內部邏輯完成。 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計 PLC 控制系統(tǒng)設計 PLC 的邏輯控制及接線 針對系統(tǒng)控制特點， KM KM KM KM KM KM KM KMKM KM1 KM1 KM13 采用實際接觸器， KM2 采用實際繼電器，其余控制繼電器均采用 PLC 內部邏輯繼電器，所有接觸器均只接入一對觸點，作為 PLC的輸入，其余觸點均用 PLC 內部邏輯觸點，各個按鈕、開關 (包括接近開關、行程開關 )也均只接入一對點作為 PLC的輸入，其余都用 PLC邏輯觸點控制 [8]。 PLC輸入、輸出分別見表 、表 。 主模塊采用的是 CPU224，類型為 AC/DC 繼電器，模塊集成 14 路輸入、 10路輸出共 24 個數字量 I/O 點，可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 168 路數字量I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。 13K 字節(jié)程序和數據存儲空間。內含 6 個高速計數器，其中 4 個單相計數器， 2 個雙向計數器，都是 20kHz 時鐘速率。內含 256個定時器，可方便地通過程序進行延時、計數控制，處理速度快，準確性高。 數字量擴展模塊采用的是 EM223，模塊共 16 路 DC 輸入、 16 路繼電器輸出。數字量擴展模塊為使用除了主模塊集成的數字量輸入 /輸出點外更多的輸入 /輸出提供途徑，靈活性強，很容易擴展 I/O 點數，當應用范圍擴大，需要更多輸入/輸出點數時， PLC 可以增加擴展模塊，即可增加 I/O 點數。 模 擬量擴展模塊采用的是 EM231，模塊共 4 路模擬輸入。模擬量擴展模塊具有很好的適應性，可適用于復雜的控制場合， 12 位的分辨率和多種輸入 /輸出范圍使其能夠不用外加放大器而與傳感器和執(zhí)行器直接相連，當實際應用變化時， PLC 可以相應地進行擴展，并可非常容易地調整用戶程序。 本系統(tǒng)一共 26 路數字量輸入 ， 20 路數字量輸出，加兩路模擬輸入。系統(tǒng)工作流程都由 PLC 通過輸入點的狀態(tài)來控制，兩路模擬輸入來自直流調速器內部反電動勢值，用來實時檢測工作臺速度。所有正反向穩(wěn)定工作速度值及點動速度值都由