【正文】 煙臺南山學院畢業(yè)設計（論文） I 基于 PLC 的龍門刨床控制系統(tǒng)設計 摘要 傳統(tǒng)的龍門刨床控制系統(tǒng)可靠性差，維護困難，加工質量及生產效率低。如今 PLC 技術的不斷發(fā)展，用 PLC 設計電氣控制系統(tǒng)是簡便可行的方法。本文介紹的用 PLC 設計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，還具有結構簡單，運行穩(wěn)定和便于維護等特點。特別是其硬件簡單可靠 ,軟件豐富靈活 ,運行效果好。以可編程控制器檢測速度過零為換向條件實現(xiàn)了工作臺的無沖擊換向。以精密電位計為速度給定元件，可手動實時精確地調節(jié)主電機轉速，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。系統(tǒng)以數(shù)字顯示輸出主電機實時轉速和電樞電流值，顯示準確、直觀。 利用 PLC 對龍門刨床電控系統(tǒng)進行設計的途徑和方法，為改進機床設計提供了新的思路 , 對促進工業(yè)企業(yè)技術進步具有一定意義。 關鍵詞： PLC，龍門刨床，控制系統(tǒng) Designthe Electric Control Systemof Planers 煙臺南山學院畢業(yè)設計（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 煙臺南山學院畢業(yè)設計（論文） III 選題背景 1 龍門刨床的結構特點 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 國內外 PLC 和變頻技術的發(fā)展現(xiàn)狀 9 第三章 系統(tǒng)硬件電路設計 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現(xiàn) 13 工作臺控制電路 設計 17 PLC 控制系統(tǒng)設計 19 第四章 軟件設計 20 系統(tǒng)流程圖設計 20 系統(tǒng)可靠性分析 21 第五章 結論 22 致謝 23 參考文獻 24 附錄?????????????????????????????????? 25 煙臺南山學院畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁 第 1 章 緒論 選題背景 傳統(tǒng)的龍門刨床可靠性差，維護困難，影響了加工質量及生產效率。本文著重介紹了利用 PLC 及直流調速器對其電氣系統(tǒng)進行的設計。 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速范圍，而且要求其在工作循環(huán)中能自動調節(jié)速度，以滿足不同的工作需要。 龍門刨床的結構特點 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 3— 橫梁 4— 左右垂直刀架 5— 左右側刀架及進給箱 6— 立柱 7— 龍門 煙臺南山學院畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 圖 1 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 在龍門刨床的工作過程中，對起動、制動特性要求很高，由于換向快，正反向起動、制動頻繁，其中有很大一部分時間是工作 在過渡過程中，為了提高生產效率，顯然必須盡量縮短換向過渡時間。但是換向的時間愈短，起、制動電流就愈大，這樣又容易損壞電機，而且換向時速度突變使刨床產生較大的機械沖擊，這對工作臺主拖動直流電機和傳動機構都有很大的影響，導致傳動部件的快速磨損，降低刨削加工質量。而且，由于現(xiàn)有龍門 [1]刨床大多數(shù)采用的是“電機擴大機一發(fā)電機一電動機 (K一 F 一 D)”主拖動系統(tǒng)，少數(shù)改進為可控硅直流調速系統(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、難維護等一系列缺點。因此，平滑調速，提高調速精度和 工作效率，消除換向沖擊，保護主電機和傳動機構，并改善操作性能，成為大型龍門刨床期待解決的技術問題。 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 煙臺南山學院畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 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。在傳統(tǒng)龍門刨床中，這種現(xiàn)象尤其明顯，其機械部分剛性好，精度較高，一般其基本性能可達到現(xiàn)代同類機械的水平，但控制和驅動部分則顯得不同程度的老化，這對加工性能及成本有很大的影響，有的甚至無法在一些加工要求稍高的工 件場合下使用 [2]，本科題通過對原系統(tǒng)以及龍門刨床加工運行性能和要求進行分析研究，設計了一套低成本高性能的控制方案，已成功應用于實踐，可最大限度發(fā)揮龍門刨床的加工潛力，提高可靠性，降低運行成本，對老式龍門刨床的改造提高有很大的實際意義。 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，簡稱 PLC 或 PC）是以微電子技術為基礎的、專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計的一種通用型工業(yè)控制設備。它內部具 有存儲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置控制功能從而滿足對被控生產設備的不同要求。 煙臺南山學院畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 1968 年，美國最大的汽車制造商 —— 通用汽車公司（ GM）為建立柔性生產體系、取代落后的繼電器控制系統(tǒng)而提出了研制 PLC 的基本設想。 1969 年，美國數(shù)字設備公司（ DEC）研制出了世界上第一臺 PLC。特別是上世紀 70 年代初出現(xiàn)的微處理器很快被應用于 PLC，使這項技術得到了迅速發(fā)展 [5] [10]。 上世紀 70 年代后期和 80 年代初期，隨著微處理器技術的日趨成熟，單片微處理器和半導體存儲器進入了工業(yè)化生產，大規(guī)模集成 電路開始普遍應用。 PLC 開始向多處理器發(fā)展，其功能和處理速度大為增強，具有了算、三角函數(shù)、列表、查表等，自診斷和容錯技術也得到迅速發(fā)展。 上世紀 80 年代后期到 90 年代中期，伴隨著計算機和網(wǎng)絡技術的普及應用，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 位微處理器構成，處理速度得到很大提高，中斷、 PID、高速計數(shù)、 運動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