【文章內容簡介】 天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 9 機電聯(lián)合調速與單純調壓調速比較，電動機的設計功率可以縮小一半，但是電動機的功率仍然比負載所需要的功率大接近一倍，因此 A 系列龍門刨床直流電動機的功率并沒有得到充分利用。同時因為進刀機構采用進刀繼電器控制進刀，而繼電器鐵心和圓盤齒因頻繁運動而磨損，使精度下降 。 天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 10 第三章 B2021A 型龍門刨床的電氣控制 系統(tǒng)的總體結構 目前改造龍門刨床的主拖動部分一般采用全數字直流調速系統(tǒng)或交流變頻調速系統(tǒng)，控制部分使用 PLC。全數字直流調速系統(tǒng)選用 國外的成套設備，設備的運行參數用英文顯示，設備維護人員要消化和掌握系統(tǒng)的性能，必須花費相當長的時間和具備一定的技術水平。變頻調速系統(tǒng)經過 10多年的推廣和使用，各項性能和技術指標不斷趨于完善和成熟，節(jié)能效果顯著。 圖 龍門刨床電氣改造原理框圖 Schematic diagram of electrical innovation of double housing planer 改造框圖中，保留了原來的按鈕站，這樣可以保證操作人 員原有的操作習慣，設備的大部分操作都在按鈕站上完成。操作指令傳送給 PLC 控制系統(tǒng) ,PLC 對這些指令進行處理后控制相應的設備。 PLC 將設備的運行狀態(tài)信號傳送給按鈕站，按鈕站用指示燈顯示相應的信息。 PLC 用于實現(xiàn)開關量邏輯控制和控制變頻電機轉速的方向和大小。 按鈕站的按鈕、外部行程開關盒操作手柄通過 PLC，控制油泵、風機、橫梁升降、橫梁夾緊、垂直刀架、右側刀架、左側刀架的電動機，以及后退行程抬刀電磁鐵線圈。 ＰＬＣ 控制系統(tǒng) 變頻器 ＰＧ卡 Ｍ ＰＧ ＹＢｂ ＦＢ Ｈ Ｊ Ｃ Ｙ Ｚ ＴＢ 按鈕站 限位開關 行程開關 油 泵 風 機 橫梁升降 橫梁夾緊 垂直刀架 右側刀架 左側刀架 后退抬刀 天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 11 龍門刨床電力拖動系統(tǒng)主回路設計 龍門刨床主要涉及的有：主拖動、油泵、風機、橫梁升降、橫梁夾 緊，垂直及左、右側刀架等電機。油泵和風機只有在主拖動電機啟動時運行才可啟動，其余電機在正反向運行之間形成電氣互鎖，主回路設計如圖所示 圖 主回路電路圖 Circuit diagram of main loop 天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 12 邏輯控制電路設計 工作臺控制電路設計 工作臺控制電路包括自動循環(huán)工作、步進、步退、以及抬刀電磁鐵控制電路 。 工作臺自動循環(huán)工作是借助于六個接近開關來實現(xiàn)的。前進減速開關 SA6，后退減速開關 SA5。前進、步進限位開關 SQ7，后退、步退限位開關 SQ8，極限 限位開關 SQ SQ6。假定系統(tǒng)已得電起動，橫梁已夾緊，油泵已上油。 SA7 是橫梁夾緊電流繼電器的常閉觸點，當橫梁夾緊到一定程度時動作，夾緊完畢后自動復合。當按下前進按鈕 SB8（ 1）時，繼電器 J1 得電， J1 的常開觸點 J1（ 1）自鎖， JI(2)、 JI(3)、 JI(4)均接通。 S8(1)接通時S8(2)斷開，因而繼電器 H不能動作，這是為了避免工作臺前進控制繼電器 Q 與后退控制繼電器 H同時接通引起控制故障。又因 JI(2)接通，則繼電器 Q得電動作，其所有常閉觸點均斷開，繼電器 H、 2H 不得電，刀具處于放下位置，可編程控制 器接通調速回路，直流調速器通過調速電位計獲得正向給定，工作臺開始前進加速至穩(wěn)定工作階段。 當工作臺前進至觸發(fā)減速接近開關 SA6 時， SA6(1)、 SA6(2)均接通，減速繼電器 J動作， PLC 接通調速回路，直流調速器獲得零速給定，工作臺開始減速。當可編程控制器檢測到工作臺速度為零時，繼電器 1H動作，其常閉觸點 1H 斷開，繼電器 Q失電， Q的所有常閉觸點接通，則工作臺后退控制繼電器 H得電， H的常開觸電接通，常閉觸點斷開，所以 H 得電期間，繼電器 Q不能得電。因繼電器 H的常開觸點接通，后退行程抬刀控制繼電器 2H 得電，其常開 觸點 2H(1)自鎖， 2H(2)接通，中間繼電器 KM2 得電，其常開觸點KM2 接通，又因所用刀架的手動選擇開關（ 1KK4KK）早已閉合，則所選刀架的抬刀電磁鐵（ 1T4T）得電，刀具抬起，同時可編程控制器接通調速回路，直流調速器通過調速電位計獲得負向給定，工作臺開始后退。 當工作臺后退至觸發(fā)減速接近開關 SA5 時， SA5(1)、 SA5(2)均接通，減速繼電器 J動作，直流調速器通過 PLC 獲得零速給定，工作臺開始減速。當 PLC 檢測到工作臺速度為零時，繼電器 1Q動作，其常閉觸點 1Q 斷開，繼電器 H 失電， H的常開觸點斷開 ，常閉觸點接通，則繼電器 Q得電，其所有常閉觸點斷開，繼電器 H、 2H 均不得電，刀具放下，PLC 接通調速回路，直流調速器通過調速電位計獲得正向給定，工作臺又開始前進。如果要求工作臺停止運行，按停止按鈕 SB6,即斷開工作臺控制電路，使繼電器 JI 失電，繼電器 Q、 H、 J 也相繼失電，工作臺便迅速制動停車。 步進、步退電路控制電路工作原理；當按下步進按鈕 SB7，繼電器 Q 得電，工作臺以步進速度前進，步進速度由可編程控制器通過調速電位計給定。由于無自鎖觸點，故松開按鈕，工作臺就停止前進；當按下步退按鈕 SB10 時，工作臺步退， 原理同上。 當 JI 繼電器回路中，串有 KM12（橫梁夾緊時動作）、 KM1（橫梁放松時動作）兩個常閉觸點，在橫梁調整時，保證工作臺自動循環(huán)電路不能接通。另外還串有 SQ5,SQ6 兩個天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 13 正反向極限限位接近開關的常閉觸點，工作臺一觸發(fā)接近開關， JI 繼電器即失電，工作臺停止，防止調試時因操作不當而使工作臺沖出去。 橫梁控制電路設計 橫梁與刀架 \潤滑泵控制邏輯電路如圖所示。橫梁在移動（上升或下降）時工作臺不準運動。同時首先必須放松，待上升或下降到所需位置后自動加緊。常閉觸點 JI1 只在工作臺停止運動時才閉合，只有在 此種情況下才能操作橫梁電路。 橫梁上升時按下按鈕 SB41，則繼電器 JOH 得電，它的常開觸點 JOH(3)閉合，使接觸器 KM1 得電。其串入橫梁松緊電機電路的常開觸點閉合，橫梁松緊電機通電反轉，橫梁放松。橫梁放松時控制限位開關制子往放松方向移動，到一定程度使 SQ1動作。 SQ1(2)斷開 ,KM1 繼電器斷電，橫梁放松完畢。橫梁放松后， SQ1(1)接通，由于常開觸點 JOH(1)已經閉合，所以接觸器 KM9 得電，其串入橫梁升降電機的常開觸點閉合，橫梁升降通電正轉，橫梁上升，橫梁在運動中只是等 HL2 亮。移動至需要位置時 ，松開按鈕 SB4， JOH繼電器失電，橫梁升降電機停止工作。限位開關 SQ4 是防止橫梁上升至極限位置時避免與龍門頂相撞的限位開關。上升至需要位置后 JOH斷電，它的常閉觸點 JOH(4)閉合，因 KM1 繼電器已經斷電，其常閉觸點已經閉合，故接觸器 KM12 得電，其常開觸點閉合，橫梁松緊電機通電正轉，將橫梁逐步夾緊。加緊過程中 SQ1 逐步復位，到一定程度， SQ1(1)斷開， SQ1(2)閉合，為以后橫梁放松做好準備。此時接觸器 KM12 經常閉觸點 SA7 與常開觸點 KM122 繼續(xù)得電，橫梁繼續(xù)夾緊，因而夾緊電機中電流增大，而 串入加緊電機回路的電流繼電器 SA7 線圈中的電流亦增大，當電流增加到所整定的數值時， SA7 動作。常閉觸點 SA7 斷開，接觸器 KM12 斷電，橫梁夾緊完畢，指示燈 H12 熄滅。 控制電路還能保證操作者在橫梁放松尚未完畢時，松開按鈕亦能再夾緊，因為即使松開 SB4 或 SB5,JOH繼電器斷電，但 KM1接觸器通過自鎖出點 KM11 仍能繼續(xù)獲電，繼續(xù)放松，放松后既不上升，也不下降，而接觸器 KM12 通過 SQ JOH(4)、 KM1(2)得電，進行夾緊。 當按下橫梁下降按鈕 SB5 時，同樣先將橫梁放松，然后下降，到需要位置時松開按鈕。這時除了夾緊電機開始工作外，上油滿足機械加工需要的橫梁稍許回升的動作。這個動作時 PLC 通過定時器來實現(xiàn)的。當橫梁下降時，常開觸點 KM10(1)閉合， JSH繼電器得電，通過定時器延時開啟常開觸點 KSH 閉合，由于常開觸點 JOH(1)、 KM12(1)是斷開，故 KM9 繼電器不能得電。當橫梁下降完畢，開始橫梁夾緊時常開觸點 KM12(1)閉合，在 JSH繼電器斷電瞬間，延時開啟常開觸點 JSH還是接通的，這時 KM9 接觸得電，橫梁回升，回升時間決定于定時器延時的長短，延時完畢后，接觸器 KM9 斷電，橫梁回升完畢， 然后繼續(xù)進行夾緊至 SA7 動作后為止。 刀架控制電路設計 垂直刀架有兩個，每個刀架有快速移動和自動給進兩種工作狀態(tài)，每種工作狀態(tài)又包括左右兩個方向的水平進刀和上下兩個方向的垂直進刀等動作。他們都是由一個垂直天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 14 刀架電機來完成的。垂直刀架選擇通過機械手柄實現(xiàn)。 調整時出點 JI(2)是閉合的，快速移動與自動給進選擇手柄放在快速移動位置時，SA2(1)是接通的。刀架運動方向選擇手柄放在所需要的方向位置后，在按鈕站操縱 SB1就使 KM3 接觸器得電。垂直刀架電機就按所需要的方向作快速移動。因為電路中無自鎖觸點，所以 手松開按鈕，電機就停止轉動?？焖僖苿訒r，電機朝一個方向運動，刀架運動方向靠機械來實現(xiàn)。 自動工作時，快速移動與自動進給選擇手柄放在自動給進位置，此時 SA2(2)接通，SA2(1)斷開，自動工作時，常閉觸點 JI(2)是斷開的，保證工作臺自動工作時不能進行快速移動。操縱按鈕 SB1 此時亦不起作用，當工作臺后退換前進時，常開觸點 1Q(1)接通，接觸器通過 SA2(2)， 1Q(1)、 KM4而得電，電機轉動，刀架進刀。當前進換后退時，常開觸點 1H(1)閉合， KM4 接觸器通過 SA2(2)、 1H(1)、 KM3 而獲電，電機反轉 使進刀機構復位，準備下一次進刀。 左右側刀架的工作情況基本和垂直刀架相似，不同的是左右側刀架只能上下兩個方向移動，另外，左右側刀架控制線路中添加了由 SQ SQ2 兩個行程開關觸發(fā)的 1J、 2J兩個中間繼電器的常閉觸點。 SQ SQ2 是刀架與橫梁的限位開關，當開動左右側刀架向上運動時，碰到橫梁上限位開關 SQ SQ2，則 1J、 2J 得電，其常閉觸點 1J(2)、 2J(2)斷開，就自動使刀架電機停止轉動，防止刀架與橫梁碰撞。同理，橫梁下降時如觸發(fā) SQ2，SQ3，常閉觸點 1J(1)、 2J(2)斷開， KM10 失電，橫梁停 止下降，自動加緊。 風機油泵控制電路設計 工作臺運行時需加以潤滑，所以工作臺在開動前必須先開動潤滑泵，否則工作臺干磨是危險的。潤滑泵控制開關 SA1 有兩個工作位置，當工作臺不工作而需要潤滑泵時，將 SA1 打在連續(xù)位置；工作臺自動工作時打在自動位置。 SA1 打在連續(xù)或自動其中一個位置上， KM11 線圈均能通電，潤滑泵電機工作，油泵上油，至一定壓力時壓力繼電器 KM11常開觸點閉合，為工作臺自動工作做好準備。 系統(tǒng)起動時按下起動按鈕 SB11，則接觸器 KM13 得電，其常開觸點自鎖，松開 SB11仍然得電， KM13 動 作接通直流調速器電源，直流調速器供電給直流電機工作。按下 SB11同時接觸器 KM2 亦得電動作，接通直流機冷卻風機電源，風機開始工作。 SB12 為急停按鈕，用來斷開電路。 JW為熱繼電器的常開觸點，用來對直流電機進行過載保護，系統(tǒng)一上電 JW 觸電即閉合，過載時 JW觸電斷開，切斷接觸器 KM13 通電回路，直流電機斷電停止。 天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 15 第四章 B2021A 型龍門刨床 PLC 控制系統(tǒng)組成 龍門刨床的特點 龍門刨床的龍門架定在床身上，在龍門架上裝有可以上下移動的刨頭架，切削刀固定在刨頭架上，工作臺安裝在床身導軌上，工件 固定在工作臺上，工作過程中，工作臺帶動工件低速進給，快速退回，工件在裝夾過程中，為了對準刨銷位置，工作臺的來回運動控制，是既自鎖又點動的方式。龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)分主傳動系統(tǒng)和輔助運動控制系統(tǒng)兩部分。 PLC 用于龍門刨床控制系統(tǒng)改造方案之一就是：主傳動系統(tǒng)即工作臺電力拖動系統(tǒng)，仍然保留目前最廣泛使用的邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)，其調速換向控制以及輔助運動控制系統(tǒng)采用可編程序控制器代替舊的繼電控制系統(tǒng)，各部分的信號檢測、動作執(zhí)行結構也基本上保留原有的不變。特點是投資小、見效快。 PLC 的基本概念 可編程 控制器（ Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。