【正文】 GM 調(diào)速系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)在國(guó)有大中型企業(yè)仍占有相當(dāng)大的比重， AGM 主要通過(guò)交換放大機(jī)控制直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓，勵(lì)磁電壓控制直流發(fā)電機(jī)的輸出電壓，從而控制直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，以達(dá)到控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，但是 AGM 龍門(mén)刨床的電氣系統(tǒng)占地面積大、噪音大、耗電量大、效率低，由 于采用的是繼電器邏輯控制系統(tǒng)，其故障率高、可靠性差、檢修難度大等不足。龍門(mén)刨床工作臺(tái)是做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的，前進(jìn)時(shí)為工作行程，此時(shí)帶動(dòng)工作臺(tái)的電機(jī)有負(fù)載。工作臺(tái)在工作行程是進(jìn)行切削加工，工作臺(tái)返回時(shí)，刀具自動(dòng)抬起，不進(jìn)行切削加工。 t5 段為緩沖區(qū)。 B20xxA 型龍門(mén)刨床加工工藝的特點(diǎn) 龍門(mén)刨床主要用來(lái)加工大型工件的各種平面、斜面、槽，特別適宜于加工大型的、狹長(zhǎng)的機(jī)械零件，但加工精度要求不高， 是 機(jī)械加工制造業(yè)中廣泛使用的大型工件加工設(shè)備。在低速檔或高速檔范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)電氣的無(wú)極調(diào)速，以便生產(chǎn)時(shí)能選擇最合適的切削速度。在工作臺(tái)前進(jìn)和返回形成末尾，工作臺(tái)能自動(dòng)調(diào)速，以保證刀具慢速離開(kāi)工件，防止工件邊緣剝裂，同時(shí)可減小工作臺(tái)反向的沖擊和對(duì)電動(dòng)機(jī)和其他機(jī)械的沖擊。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 4 B20xxA 型龍門(mén)刨的電氣控制 國(guó)內(nèi)外各型號(hào)的龍門(mén)刨床雖然 機(jī)械結(jié)構(gòu)、規(guī)格及性能指標(biāo)差異過(guò)大，但電氣原理大同小異。直流電動(dòng)機(jī) M 的主要作用是拖動(dòng)刨床往返交替做直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行切削加工。此時(shí)接觸器 KM1 和接觸器 KM△的主觸點(diǎn)將交流電動(dòng)機(jī) M1 的定子繞組接成△接法全壓運(yùn)行，交流電動(dòng)機(jī) M1 拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī) G 和勵(lì)磁發(fā)電機(jī) G 全速運(yùn)行，完成主拖動(dòng)機(jī)組的啟動(dòng)控制過(guò)程。繼而接觸器 KM12閉合，交流電動(dòng)機(jī) M9 正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使橫梁夾緊。橫梁放松后，行程開(kāi)關(guān) ST10 在 59 區(qū)中的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸器 KM13 失電釋放，橫梁放松、夾緊電動(dòng)機(jī) M9 停止反轉(zhuǎn)。 當(dāng)需要工作臺(tái)步退時(shí)，按下 68 區(qū)中的工作臺(tái)步退起動(dòng)按鈕 SB12，工作臺(tái)不會(huì)；松開(kāi)按鈕 SB12，工作臺(tái)也可迅速制動(dòng)停止。但是，為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng) PLC。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)， 其 硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置， 其 軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 對(duì)一些比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)講，查找和排除故障往往十分困難。因?yàn)樗捎昧撕芏嘤布胧ㄆ帘巍V波、隔離等）和軟件措施（故障的檢測(cè)與處理、信息的保護(hù)與恢復(fù)等），以提高可靠性，適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的要求 。通過(guò)簡(jiǎn)單的組合可連成工業(yè)局域網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)間通訊。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)、具有極強(qiáng)的自診斷功能。 3) 閉環(huán)過(guò)程控制 對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量閉環(huán)控制，通過(guò)模擬量模塊實(shí)現(xiàn)模數(shù)間轉(zhuǎn)換并對(duì)模擬量實(shí)行閉環(huán)比例、積分、微分控制。 編 程 工 具 C P U 主 機(jī) 擴(kuò) 展 模 塊 人 機(jī) 界 面 通 信 設(shè) 備 功 能 模 塊 圖 52 PLC 系統(tǒng)組 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) PLC 硬件簡(jiǎn)化框圖入如圖 53 所示，各組成部分功能如下 : 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 特種功能 單元 P L C 輸入單元 C P U 電源 存儲(chǔ)器 擴(kuò)展接口 通信接口 輸出單元 系統(tǒng)程序存儲(chǔ) 用戶程序存儲(chǔ) 打印機(jī) 編程器 指示燈 擴(kuò)展單元 接觸器線圖 行程開(kāi)關(guān) 按鈕 圖 53 PLC 的結(jié)構(gòu) 中央處理器 CPU 是 PLC 的總指揮，主要完成以下幾個(gè)功能。 點(diǎn) 數(shù)多、高密度的 I/O 模塊的外部接線一般用插座接線，用戶可選用連接插座的 電路 和端子板。 交流輸入方 式適合在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。輸出信號(hào)送給內(nèi)部電路中的輸出鎖存器，再經(jīng)光電耦合器送給場(chǎng)效應(yīng)晶體管，后者的飽和 導(dǎo)通狀態(tài) 和截止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。 PLC 對(duì)電源的穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值 +15%~15%的范圍波動(dòng)。 3） 人機(jī)界面 文本顯示區(qū)可顯示兩行信息的液晶顯示 LCD。PLC 編程語(yǔ)言多種多樣，最常用編程語(yǔ)言有梯形圖、指令表、邏輯符號(hào)圖、順序功能圖、高級(jí)語(yǔ)言。 （ 2） 用戶程序編輯和指令解釋程序 編輯程序能將用戶程序變?yōu)閮?nèi)碼形式以便程序的修改、調(diào)試。 PLC 擴(kuò)展模塊內(nèi)不設(shè) CPU，僅對(duì) I/O 通道進(jìn)行擴(kuò)展，不能脫離主機(jī)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。最大漏電流 ，接通到斷開(kāi)的最大時(shí)間為 +AC 半周期。輸出電流的典型值為 ，允許輸出電流額定值與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。 1M 是同組輸入點(diǎn)各內(nèi)部輸入電路的公共點(diǎn)。 輸入、輸出模塊 它是 PLC 與現(xiàn)場(chǎng) I/O 設(shè)備之間的聯(lián)系橋梁。 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) PLC 主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和 編程 裝置組成（見(jiàn)圖 51）。目前， PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車(chē)、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等各行業(yè)。 2） 中型 PLC 中型 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，其 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256~1024 點(diǎn)之間。 （ 4）由于 PC 采用了大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理器技術(shù)，故可將其設(shè)計(jì) 的 緊湊、堅(jiān)固、小體積，再加上它的可靠性， PC 易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。比如，梯形圖、順序功能流程圖。 PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制提別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在存儲(chǔ)器內(nèi)部存貯 執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。在每次進(jìn)刀完成后，讓拖動(dòng)刀架的電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，是撥叉盤(pán)復(fù)位，以便為第二次自動(dòng)進(jìn)刀作準(zhǔn) 備。 K T 1 0K T 4K M 1 2K 2S B 66 0 2S B 76 0 1K 26 0 5K M 1 16 0 4S T 76 0 66 0 76 0 8S T 96 1 0S T 8KM106 1 2KM116 1 1K M 1 06 0 9K 2K A 2K M 1 26 1 76 2 1K 2KM136 1 36 1 5KM12KM136 2 5K M 1 21 9 46 2 3K M 1 3K 2V C1 9 31 9 1K M 1 1K T 41 0 1K M △K A 11 0 5S B 1 01 0 7S T 2 11 0 9S B 1 1S B 8K 4 1 1 3K 5 1 1 5K 31 0 2K 4 K M 1 3K M 1 2S T 6S T 5S B 9K 61 3 1PS T 4 11 2 9K P1 1 91 2 1SB121 2 3K 4 1 3 31 3 51 3 71 3 9K 51 2 5K 3ST421 5 3K 6 K 71 5 5S T 2 2S T 3 1S A 61 6 1K 6K 31 6 3K 5S A 2 2S A 1 11 5 9K 9K 1 01 6 51 8 1K 81 0 2K M 1 31 6 9K R 41 6 7S A 7 1S T 1 1 S T 1 21 7 31 7 1K 3K 31 7 5K 9 K 1 01 0 21 8 3S A 81 7 9S B 1 2S B 8K 41 7 71 0 1橫 梁 升 降 控 制橫 梁 上 升 橫 梁 下 降 橫 梁 夾 緊 橫 梁 放 松 橫 梁 回 升刨 臺(tái) 步 進(jìn)前 進(jìn) 控 制刨 臺(tái) 自動(dòng) 循 環(huán)刨 臺(tái) 步 進(jìn)后 退 控 制后 退換 向前 進(jìn)換 向快 速 切 入后 退 減 速前 進(jìn)減 速潤(rùn) 滑 泵刨 臺(tái) 低速 運(yùn) 行磨 削 控 制4 9 5 0 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 5 9 6 0 6 1 6 2 6 3 6 4 6 6 6 7 6 8 6 9 7 0 7 1 7 2 7 3 7 4 7 5 7 6 7 7 圖 44 B20xxA 型龍門(mén)刨床橫梁及工作臺(tái)控制電路圖 工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)控制電路 工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)控制主要有安裝在龍門(mén)刨床工作臺(tái)側(cè)面上的 4 個(gè)撞塊 A、 B、 C、 D按一定 的規(guī)律撞擊安裝在機(jī)床床身上的四個(gè)行程開(kāi)關(guān) ST ST ST ST4，使行程開(kāi)關(guān) ST ST ST ST4 的觸頭按照一定的規(guī)律閉合或斷開(kāi)，從而控制工作臺(tái)按照預(yù)定運(yùn)功的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。電流繼電器 KA2 吸合動(dòng)作，接觸器 KM12 失電釋放，使橫梁放松、夾緊電動(dòng)機(jī) M9 停止正轉(zhuǎn)，完成橫梁上升控制過(guò)程。橫梁放松、 夾 緊電動(dòng)機(jī)M9 通電 反轉(zhuǎn)，使橫梁放松。其中 33 區(qū)中的按鈕 SB2 為交流電動(dòng)機(jī) M1 的起動(dòng)按鈕，按鈕 SB1 為交流電動(dòng)機(jī) M1 的停止按鈕。電機(jī)放大機(jī) AG 的主要作用是根據(jù)機(jī)床各種運(yùn)動(dòng)的 需要，通過(guò)控制繞組 WC 的各個(gè)控制量調(diào)節(jié)其向直流發(fā)電機(jī) G 勵(lì)磁供電的輸出電壓，從而調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓。而且停車(chē)要迅速，越位不能超過(guò)允許值。工作臺(tái)在行程末尾可進(jìn)行減速、反向等運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)變換。對(duì)于刀架的移動(dòng)、進(jìn)刀、退刀、抬刀、橫梁放松與夾緊、橫梁上升與下降、工作臺(tái)步進(jìn)，步退等各種動(dòng)作，都有電動(dòng)機(jī)和各種控制器配合實(shí)現(xiàn)。刀架上的滑板（溜板）可使刨刀上、下移動(dòng)，作切入運(yùn)動(dòng)或刨削豎直平面。 t2 t3 t4 t5高速空車(chē)返回后退減速tv低速切入 前進(jìn)加工 低速切出t1 圖 31 龍門(mén)刨床工作臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行圖 圖中： t1 段表示刨臺(tái)起動(dòng)，刨臺(tái)切入工件的階段，為了減小刨臺(tái)剛切入工件的瞬間，刀具所受的沖擊及防止工件被崩壞，此階段速度較低。橫梁用于安裝垂直刀架，刨削加工時(shí)嚴(yán)禁動(dòng)作，只有在工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)才能移動(dòng)，以調(diào)整 刀架高度。但變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用于龍門(mén)刨床的缺點(diǎn)是低速開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)機(jī)械特性較軟，對(duì)維護(hù)人員的水平要求較高。就目前而言，龍門(mén)刨床的主拖動(dòng)系統(tǒng)可概括為四類(lèi)： AGM 調(diào)速系統(tǒng)、晶閘管 直流電動(dòng)機(jī)（ 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)。專(zhuān)用機(jī)床中有一種以標(biāo)準(zhǔn)的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量按工件特定形狀或加工工藝設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件組成的自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)床，稱(chēng)為組合機(jī)床。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2 龍門(mén)刨床的概念與發(fā)展 機(jī)床簡(jiǎn)介 機(jī)床是對(duì)金屬或其他材料的坯料或工件進(jìn)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(jī)器。 5） 從可靠性和可維護(hù)性上看，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，其存在機(jī)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(hù)性較差。系統(tǒng)連線少。 課題的提出 本文以龍門(mén)刨床的電氣控制系統(tǒng)為研究對(duì)象。在短短的幾十年里得到了迅猛發(fā)展，已成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。 本科畢業(yè)論文 機(jī)床控制系統(tǒng)改造 THE RECONSTRUCTION OF MACHINE TOOL CONTROL SYSTEM 學(xué)院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 084 班 學(xué)生姓名： 陳孟文 指導(dǎo)教師： 金林高級(jí)工程師 年 月 日 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 機(jī)床控制系統(tǒng)改造 摘要 龍門(mén)刨床是機(jī)械工業(yè)的主要工作母機(jī)之 一，在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的位置。目前，部分中小型企業(yè)及高校仍廣泛使用傳統(tǒng)的繼電器控制機(jī)床，這些機(jī)床經(jīng)歷了比較短的歷史，雖然它能在一定范圍內(nèi)滿足單機(jī)和自動(dòng)生產(chǎn)線的需要，但由于它的電控系統(tǒng)是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎(chǔ)，技術(shù)上比較落后，特別是其觸點(diǎn)的可靠性問(wèn)題直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量和上產(chǎn)效率。龍門(mén)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(lái)越高。體積小、功耗小，而且 PLC 所謂 “ 軟繼電器 ”實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以 “ 軟繼電器 ” 的觸點(diǎn)數(shù)量是無(wú)限的， PLC 系統(tǒng) 的靈活性和可擴(kuò)展性好。而 PLC大量的開(kāi)關(guān)工作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其壽命長(zhǎng)、可靠性高。機(jī)械產(chǎn)品的零件通常都是用機(jī)床加工出來(lái)的。 龍門(mén)刨床的概念 刨床是用刨刀對(duì)加工工件的平面、溝槽或成形表面進(jìn)行刨削 的機(jī)床?？刂葡到y(tǒng)有繼電器邏輯控制系統(tǒng)或繼電器與 PLC 結(jié)合的控制系統(tǒng)。 如今 PLC 技術(shù)的發(fā)展和成熟，用 PLC 設(shè)計(jì)刨