【正文】 .............. 22 6 調(diào)速系統(tǒng)的選 擇 ......................................................... 23 調(diào)速系統(tǒng)的選擇 ................................................... 23 無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡介 ................................................ 24 無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)設計 ........................................... 25 系統(tǒng)組成 .................................................... 25 邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖 .................................. 25 邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)主電路 .................................... 28 晶閘管觸發(fā)電路 .............................................. 29 參數(shù)整定 ......................................................... 31 電流環(huán)設計 .................................................. 31 轉(zhuǎn)速環(huán)的設計 ................................................ 34 7 PLC 的選擇 ............................................................. 37 PLC 選擇的原則 .................................................... 37 西門子 S7200 PLC ................................................. 38 PLC 的選型 ........................................................ 39 8 基于 PLC 的 B20xxA 型龍門刨床控制系統(tǒng) .................................... 42 龍門刨床 PLC 控制系統(tǒng)構成 .......................................... 42 輸入 /輸出分配表 .................................................. 42 PLC 控制接線圖 .................................................... 44 系 統(tǒng)控制程序設計 ................................................. 44 PLC 程序設計方法簡介 ........................................ 45 PLC 控制梯形圖 .............................................. 45 9 人機界面設計 ........................................................... 49 概述 ............................................................. 49 EB8000 的簡介 ..................................................... 49 軟件特點 .................................................... 49 安徽理工大學畢業(yè)設計 iii 通信參數(shù)定義 ................................................ 50 EB8000 的開發(fā) ..................................................... 51 結論 ..................................................................... 53 參考文獻 ................................................................. 54 致謝 ..................................................................... 55 安徽理工大學畢業(yè)設計 1 1 緒論 課題的研究背景 傳統(tǒng)龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串 聯(lián)或并聯(lián)等組成控制邏輯，其連線多而復雜，體積大，功耗大，其改造或增加功能較為困難，而且繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖 動問題，很大程度上提高了故障發(fā)生率，且由于使用大量的機械觸點，存在機械磨損、電弧燒傷等問題，壽命短，系統(tǒng)的大量連線使得機床的可靠性和可維護性較差。 龍門刨床是一種要求調(diào)速范圍很廣的設備，控制龍門刨床拖動電動機準確、經(jīng)濟的運行對提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量有重要的意義。隨著工業(yè)科技的飛速發(fā)展，數(shù)控技術的發(fā)展在一定程度上代表了一個國家先進的科學技術水平。就目前而言，我國是世界上機床產(chǎn)量最多的國家，雖然我國科技水平在世界上稍有一席之地，但生產(chǎn)的數(shù)控機床的產(chǎn)品競爭力在國際市場中仍處于較低的水平，生產(chǎn)的普通數(shù)控機床比重大 ，生產(chǎn)效率低，大部分采用繼電器控制，存在著易故障，難檢修等弊端，對加工業(yè)的發(fā)展有很大的制約和限制性。 課題的提出 本文以龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)為研究對象。龍門刨床是工廠的大型關鍵設備之一，是制造重型機械不可缺少的工作母機，電氣設備較為復雜，生產(chǎn)工藝對刨床電力拖動自動控制系統(tǒng)的要求也越來越高。龍門刨床主要被用來加工大型狹長平面、斜面或槽，對主拖動系統(tǒng)有很高的要求 ,不僅要求有足夠大的切削功率和較寬的調(diào)速范圍，而且要求其在工作循環(huán)中能自動調(diào)節(jié)速度，以滿足不同的工作需要。 本設計提出通過采用 PLC 對其傳統(tǒng)的 龍門刨床進行電氣改造改造是因為 PLC 很容易實現(xiàn)比較復雜的控制邏輯，與其傳統(tǒng)的繼電器實現(xiàn)同樣的功能則需要大量的控制繼電器，在同種要求下， PLC 可省去大量的控制繼電器，節(jié)能降耗，降低運行成本，且改變工藝控制簡便易行，而且 PLC 是無觸點電路，反應快、噪音小、壽命長等優(yōu)點，在實現(xiàn)同樣功能的基礎上還可以彌補繼電器邏輯控制的不足，可以大大提高機床的工作效率，完全可以達到預期電氣改造的目的。 PLC 控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)的比較 PLC 控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)相比，有許多相似之處，也有許多不同。不同之處主要在以下幾個 方面： 1） 從控制方法上看，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構成后，想再改變或增加功能較為困難。另外，繼電器的觸點數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活安徽理工大學畢業(yè)設計 2 性和可擴展性受到很大的限制。而 PLC 采用了計算機技術，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)連線少。體積小、功耗小，而且 PLC 所謂 “ 軟繼電器 ”實質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以 “ 軟繼電器 ” 的觸點數(shù)量是無限的， PLC 系統(tǒng) 的靈活性和可擴展性好。 2） 從工作方式上看，在繼電器控制電路中，當電源接通 時 ，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件的限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。而 PLC 的用戶程序是按一定的順序循環(huán)之行的，所以各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各繼電器的動作次序決定于程序掃描的順序，這種工作方式成為串行工作方式。 3） 從控制速度上看，繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖動。而 PLC 是通過程序指令控制半導 體電路來實現(xiàn)控制的， 速度快，程序指令執(zhí)行在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。 4） 從計數(shù)和定時控制上看，電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。而 PLC采用半導體集成電路做定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設定定時值，修改方便，不受環(huán)境影響，且 PLC 具有計數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)功能。 5） 從可靠性和可維護性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命 短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而 PLC大量的開關工作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高。 PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便。 本文研究的意義 本文以 PLC 作為主控制器，它是整個系統(tǒng)的核心部件，通過輸入接收來自按鈕操作站和轉(zhuǎn)換開關的操作信號及其它設備的狀態(tài)信息，將這些信號經(jīng) PLC 內(nèi)部的用戶程序運算，根據(jù)運算結果通過輸出點，控制 調(diào)速系統(tǒng) 完成主拖動，同時控制各交流電動機的接觸器完成輔助拖動。從整個 系統(tǒng)來看是一個多輸入多輸出的自動控制系統(tǒng)，而且輸入輸出大多為開關量，但由于本系統(tǒng)的主要被控量只有一個工作臺的速度，這就使得以主拖動系統(tǒng)局部優(yōu)化而使整個系統(tǒng)達到優(yōu)化成為可能， 應用 PLC，可使各電機的運行，各刀架的移動、抬刀、橫梁夾緊等，主傳動電磁制動器的動作實現(xiàn)程序控制。同時，與 調(diào)速系統(tǒng) 配合使用，可使工作臺實現(xiàn)自動減速、換向、多步速度變化及往復運行等，大大簡化了操作步驟。 龍門刨床如控制和使用得當，不僅能提高效率，節(jié)約成本，還可大大延長使用壽命。龍門刨床主要分為機械和電氣控制兩大組成部分，機械部分相對比較穩(wěn) 定，使龍門刨床安徽理工大學畢業(yè)設計 3 運行在最優(yōu)狀態(tài)主要取決于電氣控制系統(tǒng)控制方式。 安徽理工大學畢業(yè)設計 4 2 龍門刨床的概念與發(fā)展 機床簡介 機床是對金屬或其他材料的坯料或工件進行加工，使之獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機器。機械產(chǎn)品的零件通常都是用機床加工出來的。機床是制造 機器 的 機器 ，也是能制造機床本身的 機器 ，這是機床區(qū)別于其他機器的主要特點，故機床又稱為工作母機或工具機。 機床主要包括金屬切削機床，主要用于對金屬進行切削加工；木工機床，用于對木材進行加工；特種加工機床，用物理、化學等方法對工件進行特種加工，鍛壓機械。狹義的機床 僅指使用最廣泛、數(shù)量最多的金屬切削機床。 金屬切削機床的分類：（ 1）按加工方式或加工對象可分為車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、花鍵加工機床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機床、鋸床和刻線床等。每類又按其結構或加工對象分為若干組，每組中又分為若干型。（ 2）按工件大小和機床重量可分為儀表機床、中小型機床、大型機床、重型機床和超重型機床；按加工精度可分為普通精度機床、精密機床和高精度機床；按自動化程度可分為手動操作機床、半自動機床和自動機床；按機床的自動控制方式，可分為仿形機床、程序控制機床 、數(shù)字控制機床、適應控制機床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)；按機床的適用范圍，又可分為通用、專門化和專用機床。專用機床中有一種以標準的通用部件為基礎，配以少量按工件特定形狀或加工工藝設計的專用部件組成的自動或半自動機床，稱為組合機床。 龍門刨床的概念 刨床是用刨刀對加工工件的平面、溝槽或成形表面進行刨削 的機床。用刨床刨削窄長表面時具有較高的效率，它適用于中小批量生產(chǎn)和維修車間。 刨床主要有牛頭刨床、龍門刨床和單臂刨床。常用的專門刨床有包邊機和刨模機等。牛頭刨床是由滑枕帶著刀架作直線往復運動；龍門刨床由工作 臺帶著工件通過龍門框架作直線運動；單 臂刨床與龍門刨床的區(qū)別是只有一個立柱，故適用于寬度較大而又不需在 整個寬度上加工的工件；包邊機是利用置于床身側(cè)面溜板上的刀架作直線往復運動，以刨削大鋼板的邊緣部分；刨削及主要用于刨削沖頭和復雜形狀的工件，其特點是刀具在刨削行程的終端，可擺動一個弧度而實現(xiàn)退刀。 龍門刨床是機床的一種，它是制造重型設備，如汽輪機、發(fā)電機、礦山設備等 必 不缺少的工作母機，是現(xiàn)代機械工業(yè)中的主要生產(chǎn)機械之一，主要用來加工各種平面、斜面、槽，更適合于加工大型而狹長型的機械零件，如機床床身、導軌、箱體、 立柱等，安徽理工大學畢業(yè)設計 5 其應用非常廣泛，具有多種控制要求。 龍門刨床的電氣系統(tǒng)主要分為主拖動和控制系統(tǒng)兩部分。就目前而言，龍門刨床的主拖動系統(tǒng)可概括為四類： AGM 調(diào)速系統(tǒng)、晶閘管 直流電動機（ SCRD）模擬直流調(diào)速系統(tǒng)、全數(shù)字直流系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)有繼電器邏輯控制系統(tǒng)或繼電器與 PLC 結合的控制系統(tǒng)。 12345691 078 8— 側(cè)刀架 2— 橫梁 7— 立柱 4— 頂梁 6— 立刀