【正文】 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 基于 PLC 的龍門刨床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 傳統(tǒng)的龍門刨床控制系統(tǒng)可靠性差，維護(hù)困難，加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率低。如今 PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展，用 PLC 設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)是簡(jiǎn)便可行的方法。本文介紹的用 PLC 設(shè)計(jì)龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)，不但滿足了所需的各種控制功能，而且在節(jié)省資金的前提下，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定和便于維護(hù)等特點(diǎn)。特別是其硬件簡(jiǎn)單可靠 ,軟件豐富靈活 ,運(yùn)行效果好。以可編程控制器檢測(cè)速度過零為換向條件實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的無(wú)沖擊換向。以精密電位計(jì)為速度給定元件，可手動(dòng)實(shí)時(shí)精確地調(diào)節(jié)主電機(jī)轉(zhuǎn)速，從根本上克服了龍門刨床換向 沖擊大、工作效率不高、耗電量大等一系列缺點(diǎn)。系統(tǒng)以數(shù)字顯示輸出主電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和電樞電流值，顯示準(zhǔn)確、直觀。 利用 PLC 對(duì)龍門刨床電控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的途徑和方法，為改進(jìn)機(jī)床設(shè)計(jì)提供了新的思路 , 對(duì)促進(jìn)工業(yè)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步具有一定意義。 關(guān)鍵詞： PLC，龍門刨床，控制系統(tǒng) Designthe Electric Control Systemof Planers 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Basedon PLC Abstract The traditional control system of gantry planer has the shortings in reliability, maintenance,processing of quality and efficiency of production. Now as a result of the PLC technology unceasing development, designing the electrical control system with PLC is a simple and feasible paper presents the design of gantry planer with PLC for the electrical control system,which will satisfy the needs of control , under the premise of saveing money it is also simple, stable and easy to maintain operational its hardware is simple and reliable,and its software is rich and movement effect is system realizes zerospeed reversing of the work platform and eliminates the impact of original precise potentionmeters are in this system as the speed regulating can regulate the realtime rotational speed of the main electromotor accurately,and the disadvantages of the original system are hurdled in this realtime rotational speed and the armature current of the main electromotor can be shown accurately and digitally. The ways and means that designing gantry planer electrical control system with PLC provide a new approach for improving the machines design and promote industrial enterprises with a certain sense of technological progress. Key words: PLC， cantry planer， control system 目 錄 第一章 緒論 1 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 選題背景 1 龍門刨床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1 本論文的研究目的及意義 2 第二章 可編程控制器工作原理 4 可編程序控制器的定義 6 國(guó)內(nèi)外 PLC 和變頻技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 9 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 10 系統(tǒng)總體方案和主要硬件配置 10 系統(tǒng)工作流程和控制功能實(shí)現(xiàn) 13 工作臺(tái)控制電路 設(shè)計(jì) 17 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 第四章 軟件設(shè)計(jì) 20 系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì) 20 系統(tǒng)可靠性分析 21 第五章 結(jié)論 22 致謝 23 參考文獻(xiàn) 24 附錄?????????????????????????????????? 25 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 第 1 章 緒論 選題背景 傳統(tǒng)的龍門刨床可靠性差，維護(hù)困難，影響了加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。本文著重介紹了利用 PLC 及直流調(diào)速器對(duì)其電氣系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)。 本文以龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)為研究對(duì)象。龍門刨床是工廠的大型關(guān)鍵設(shè)備之一，是制造重型機(jī)械不可缺少的工作母機(jī) ，電氣設(shè)備較為復(fù)雜，生產(chǎn)工藝對(duì)刨床電力拖動(dòng)自動(dòng)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(zhǎng)平面、斜面或槽，對(duì)主拖動(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)速度，以滿足不同的工作需要。 龍門刨床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 龍門刨床主要由七部分組成，如圖 1 所示。 1763524 1— 床身 2— 工作臺(tái) 3— 橫梁 4— 左右垂直刀架 5— 左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱 6— 立柱 7— 龍門 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 圖 1 龍門刨床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 床身是一個(gè)箱形體，其上有 V形和 U形導(dǎo)軌。工作臺(tái)或稱刨臺(tái)，下面有齒條與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪相嚙合，可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。橫梁平常加工時(shí)嚴(yán)禁動(dòng)作，只在更換工件時(shí)才移動(dòng)，以調(diào)整刀架的高度。左右垂直刀架可沿橫梁導(dǎo)軌在水平方向或沿滑板導(dǎo)軌在垂直方向作快速移動(dòng)或工作進(jìn)給。左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱可沿立柱導(dǎo)軌上下快速移動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)給。 本論文的研究目的及意義 在龍門刨床的工作過程中，對(duì)起動(dòng)、制動(dòng)特性要求很高，由于換向快，正反向起動(dòng)、制動(dòng)頻繁，其中有很大一部分時(shí)間是工作 在過渡過程中，為了提高生產(chǎn)效率，顯然必須盡量縮短換向過渡時(shí)間。但是換向的時(shí)間愈短，起、制動(dòng)電流就愈大，這樣又容易損壞電機(jī)，而且換向時(shí)速度突變使刨床產(chǎn)生較大的機(jī)械沖擊，這對(duì)工作臺(tái)主拖動(dòng)直流電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都有很大的影響，導(dǎo)致傳動(dòng)部件的快速磨損，降低刨削加工質(zhì)量。而且，由于現(xiàn)有龍門 [1]刨床大多數(shù)采用的是“電機(jī)擴(kuò)大機(jī)一發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī) (K一 F 一 D)”主拖動(dòng)系統(tǒng)，少數(shù)改進(jìn)為可控硅直流調(diào)速系統(tǒng) (SCRD 系統(tǒng) )，因此都還存在投資大、用料多、耗電量大、占地面積寬、噪音大、難維護(hù)等一系列缺點(diǎn)。因此，平滑調(diào)速，提高調(diào)速精度和 工作效率，消除換向沖擊，保護(hù)主電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并改善操作性能，成為大型龍門刨床期待解決的技術(shù)問題。 龍門刨床如控制和使用得當(dāng)，不僅能提高效率，節(jié)約成本，還可大大延 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 長(zhǎng)使 用壽命。龍門刨床主要分為機(jī)械和電氣控制兩大組成部分，機(jī)械部分相對(duì)比較穩(wěn)定，使龍門刨床運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)主要取決于電氣控制系統(tǒng)控制方式。在傳統(tǒng)龍門刨床中，這種現(xiàn)象尤其明顯，其機(jī)械部分剛性好，精度較高，一般其基本性能可達(dá)到現(xiàn)代同類機(jī)械的水平，但控制和驅(qū)動(dòng)部分則顯得不同程度的老化，這對(duì)加工性能及成本有很大的影響，有的甚至無(wú)法在一些加工要求稍高的工 件場(chǎng)合下使用 [2]，本科題通過對(duì)原系統(tǒng)以及龍門刨床加工運(yùn)行性能和要求進(jìn)行分析研究，設(shè)計(jì)了一套低成本高性能的控制方案，已成功應(yīng)用于實(shí)踐，可最大限度發(fā)揮龍門刨床的加工潛力，提高可靠性，降低運(yùn)行成本，對(duì)老式龍門刨床的改造提高有很大的實(shí)際意義。 第 2 章 可編程控制器工作原理 可編程序控制器的定義 可編程序控制器（ Programmable Controller，簡(jiǎn)稱 PLC 或 PC）是以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的、專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種通用型工業(yè)控制設(shè)備。它內(nèi)部具 有存儲(chǔ)指令的可編程序的存貯器，允許 用戶采用編制程序的手段來設(shè)置控制功能從而滿足對(duì)被控生產(chǎn)設(shè)備的不同要求。 煙臺(tái)南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 1968 年，美國(guó)最大的汽車制造商 —— 通用汽車公司（ GM）為建立柔性生產(chǎn)體系、取代落后的繼電器控制系統(tǒng)而提出了研制 PLC 的基本設(shè)想。 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出了世界上第一臺(tái) PLC。特別是上世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)的微處理器很快被應(yīng)用于 PLC，使這項(xiàng)技術(shù)得到了迅速發(fā)展 [5] [10]。 上世紀(jì) 70 年代后期和 80 年代初期，隨著微處理器技術(shù)的日趨成熟，單片微處理器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器進(jìn)入了工業(yè)化生產(chǎn)，大規(guī)模集成 電路開始普遍應(yīng)用。 PLC 開始向多處理器發(fā)展，其功能和處理速度大為增強(qiáng)，具有了算、三角函數(shù)、列表、查表等，自診斷和容錯(cuò)技術(shù)也得到迅速發(fā)展。 上世紀(jì) 80 年代后期到 90 年代中期，伴隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及應(yīng)用，超大規(guī)模集成電路、門陣列以及專用集成電路的迅速發(fā)展， PLC 的 CPU 已發(fā)展為 由 16 位或 32 位微處理器構(gòu)成，處理速度得到很大提高，中斷、 PID、高速計(jì)數(shù)、 運(yùn)動(dòng)控制等功能引入了可編程序控制器。這使得 PLC 已完全取代了傳統(tǒng)的邏輯控