【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 機(jī)電聯(lián)合調(diào)速與單純調(diào)壓調(diào)速比較，電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)功率可以縮小一半，但是電動(dòng)機(jī)的功率仍然比負(fù)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(dòng)機(jī)的功率并沒(méi)有得到充分利用。同時(shí)因?yàn)檫M(jìn)刀機(jī)構(gòu)采用進(jìn)刀繼電器控制進(jìn)刀，而繼電器鐵心和圓盤齒因頻繁運(yùn)動(dòng)而磨損，使精度下降 。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 第三章 B2021A 型龍門刨床的電氣控制 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 目前改造龍門刨床的主拖動(dòng)部分一般采用全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)或交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，控制部分使用 PLC。全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)選用 國(guó)外的成套設(shè)備，設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)用英文顯示，設(shè)備維護(hù)人員要消化和掌握系統(tǒng)的性能，必須花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間和具備一定的技術(shù)水平。變頻調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)過(guò) 10多年的推廣和使用，各項(xiàng)性能和技術(shù)指標(biāo)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(lái)的按鈕站，這樣可以保證操作人 員原有的操作習(xí)慣，設(shè)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(duì)這些指令進(jìn)行處理后控制相應(yīng)的設(shè)備。 PLC 將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)傳送給按鈕站，按鈕站用指示燈顯示相應(yīng)的信息。 PLC 用于實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量邏輯控制和控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速的方向和大小。 按鈕站的按鈕、外部行程開(kāi)關(guān)盒操作手柄通過(guò) PLC，控制油泵、風(fēng)機(jī)、橫梁升降、橫梁夾緊、垂直刀架、右側(cè)刀架、左側(cè)刀架的電動(dòng)機(jī)，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(kāi)關(guān) 行程開(kāi)關(guān) 油 泵 風(fēng) 機(jī) 橫梁升降 橫梁夾緊 垂直刀架 右側(cè)刀架 左側(cè)刀架 后退抬刀 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 龍門刨床電力拖動(dòng)系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì) 龍門刨床主要涉及的有：主拖動(dòng)、油泵、風(fēng)機(jī)、橫梁升降、橫梁夾 緊，垂直及左、右側(cè)刀架等電機(jī)。油泵和風(fēng)機(jī)只有在主拖動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行才可啟動(dòng)，其余電機(jī)在正反向運(yùn)行之間形成電氣互鎖，主回路設(shè)計(jì)如圖所示 圖 主回路電路圖 Circuit diagram of main loop 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 邏輯控制電路設(shè)計(jì) 工作臺(tái)控制電路設(shè)計(jì) 工作臺(tái)控制電路包括自動(dòng)循環(huán)工作、步進(jìn)、步退、以及抬刀電磁鐵控制電路 。 工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)工作是借助于六個(gè)接近開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。前進(jìn)減速開(kāi)關(guān) SA6，后退減速開(kāi)關(guān) SA5。前進(jìn)、步進(jìn)限位開(kāi)關(guān) SQ7，后退、步退限位開(kāi)關(guān) SQ8，極限 限位開(kāi)關(guān) SQ SQ6。假定系統(tǒng)已得電起動(dòng)，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(diǎn)，當(dāng)橫梁夾緊到一定程度時(shí)動(dòng)作，夾緊完畢后自動(dòng)復(fù)合。當(dāng)按下前進(jìn)按鈕 SB8（ 1）時(shí)，繼電器 J1 得電， J1 的常開(kāi)觸點(diǎn) J1（ 1）自鎖， JI(2)、 JI(3)、 JI(4)均接通。 S8(1)接通時(shí)S8(2)斷開(kāi)，因而繼電器 H不能動(dòng)作，這是為了避免工作臺(tái)前進(jìn)控制繼電器 Q 與后退控制繼電器 H同時(shí)接通引起控制故障。又因 JI(2)接通，則繼電器 Q得電動(dòng)作，其所有常閉觸點(diǎn)均斷開(kāi)，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(diào)速回路，直流調(diào)速器通過(guò)調(diào)速電位計(jì)獲得正向給定，工作臺(tái)開(kāi)始前進(jìn)加速至穩(wěn)定工作階段。 當(dāng)工作臺(tái)前進(jìn)至觸發(fā)減速接近開(kāi)關(guān) SA6 時(shí)， SA6(1)、 SA6(2)均接通，減速繼電器 J動(dòng)作， PLC 接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器獲得零速給定，工作臺(tái)開(kāi)始減速。當(dāng)可編程控制器檢測(cè)到工作臺(tái)速度為零時(shí)，繼電器 1H動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn) 1H 斷開(kāi)，繼電器 Q失電， Q的所有常閉觸點(diǎn)接通，則工作臺(tái)后退控制繼電器 H得電， H的常開(kāi)觸電接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，所以 H 得電期間，繼電器 Q不能得電。因繼電器 H的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，后退行程抬刀控制繼電器 2H 得電，其常開(kāi) 觸點(diǎn) 2H(1)自鎖， 2H(2)接通，中間繼電器 KM2 得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)KM2 接通，又因所用刀架的手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)（ 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(shí)可編程控制器接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器通過(guò)調(diào)速電位計(jì)獲得負(fù)向給定，工作臺(tái)開(kāi)始后退。 當(dāng)工作臺(tái)后退至觸發(fā)減速接近開(kāi)關(guān) SA5 時(shí)， SA5(1)、 SA5(2)均接通，減速繼電器 J動(dòng)作，直流調(diào)速器通過(guò) PLC 獲得零速給定，工作臺(tái)開(kāi)始減速。當(dāng) PLC 檢測(cè)到工作臺(tái)速度為零時(shí)，繼電器 1Q動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn) 1Q 斷開(kāi)，繼電器 H 失電， H的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi) ，常閉觸點(diǎn)接通，則繼電器 Q得電，其所有常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，繼電器 H、 2H 均不得電，刀具放下，PLC 接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器通過(guò)調(diào)速電位計(jì)獲得正向給定，工作臺(tái)又開(kāi)始前進(jìn)。如果要求工作臺(tái)停止運(yùn)行，按停止按鈕 SB6,即斷開(kāi)工作臺(tái)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(tái)便迅速制動(dòng)停車。 步進(jìn)、步退電路控制電路工作原理；當(dāng)按下步進(jìn)按鈕 SB7，繼電器 Q 得電，工作臺(tái)以步進(jìn)速度前進(jìn)，步進(jìn)速度由可編程控制器通過(guò)調(diào)速電位計(jì)給定。由于無(wú)自鎖觸點(diǎn)，故松開(kāi)按鈕，工作臺(tái)就停止前進(jìn)；當(dāng)按下步退按鈕 SB10 時(shí)，工作臺(tái)步退， 原理同上。 當(dāng) JI 繼電器回路中，串有 KM12（橫梁夾緊時(shí)動(dòng)作）、 KM1（橫梁放松時(shí)動(dòng)作）兩個(gè)常閉觸點(diǎn)，在橫梁調(diào)整時(shí)，保證工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)電路不能接通。另外還串有 SQ5,SQ6 兩個(gè)天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 正反向極限限位接近開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)，工作臺(tái)一觸發(fā)接近開(kāi)關(guān)， JI 繼電器即失電，工作臺(tái)停止，防止調(diào)試時(shí)因操作不當(dāng)而使工作臺(tái)沖出去。 橫梁控制電路設(shè)計(jì) 橫梁與刀架 \潤(rùn)滑泵控制邏輯電路如圖所示。橫梁在移動(dòng)（上升或下降）時(shí)工作臺(tái)不準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)首先必須放松，待上升或下降到所需位置后自動(dòng)加緊。常閉觸點(diǎn) JI1 只在工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)才閉合，只有在 此種情況下才能操作橫梁電路。 橫梁上升時(shí)按下按鈕 SB41，則繼電器 JOH 得電，它的常開(kāi)觸點(diǎn) JOH(3)閉合，使接觸器 KM1 得電。其串入橫梁松緊電機(jī)電路的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，橫梁松緊電機(jī)通電反轉(zhuǎn)，橫梁放松。橫梁放松時(shí)控制限位開(kāi)關(guān)制子往放松方向移動(dòng)，到一定程度使 SQ1動(dòng)作。 SQ1(2)斷開(kāi) ,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(kāi)觸點(diǎn) JOH(1)已經(jīng)閉合，所以接觸器 KM9 得電，其串入橫梁升降電機(jī)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，橫梁升降通電正轉(zhuǎn)，橫梁上升，橫梁在運(yùn)動(dòng)中只是等 HL2 亮。移動(dòng)至需要位置時(shí) ，松開(kāi)按鈕 SB4， JOH繼電器失電，橫梁升降電機(jī)停止工作。限位開(kāi)關(guān) SQ4 是防止橫梁上升至極限位置時(shí)避免與龍門頂相撞的限位開(kāi)關(guān)。上升至需要位置后 JOH斷電，它的常閉觸點(diǎn) JOH(4)閉合，因 KM1 繼電器已經(jīng)斷電，其常閉觸點(diǎn)已經(jīng)閉合，故接觸器 KM12 得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，橫梁松緊電機(jī)通電正轉(zhuǎn)，將橫梁逐步夾緊。加緊過(guò)程中 SQ1 逐步復(fù)位，到一定程度， SQ1(1)斷開(kāi)， SQ1(2)閉合，為以后橫梁放松做好準(zhǔn)備。此時(shí)接觸器 KM12 經(jīng)常閉觸點(diǎn) SA7 與常開(kāi)觸點(diǎn) KM122 繼續(xù)得電，橫梁繼續(xù)夾緊，因而夾緊電機(jī)中電流增大，而 串入加緊電機(jī)回路的電流繼電器 SA7 線圈中的電流亦增大，當(dāng)電流增加到所整定的數(shù)值時(shí)， SA7 動(dòng)作。常閉觸點(diǎn) SA7 斷開(kāi)，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(shí)，松開(kāi)按鈕亦能再夾緊，因?yàn)榧词顾砷_(kāi) SB4 或 SB5,JOH繼電器斷電，但 KM1接觸器通過(guò)自鎖出點(diǎn) 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(guò) SQ JOH(4)、 KM1(2)得電，進(jìn)行夾緊。 當(dāng)按下橫梁下降按鈕 SB5 時(shí)，同樣先將橫梁放松，然后下降，到需要位置時(shí)松開(kāi)按鈕。這時(shí)除了夾緊電機(jī)開(kāi)始工作外，上油滿足機(jī)械加工需要的橫梁稍許回升的動(dòng)作。這個(gè)動(dòng)作時(shí) PLC 通過(guò)定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)橫梁下降時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn) KM10(1)閉合， JSH繼電器得電，通過(guò)定時(shí)器延時(shí)開(kāi)啟常開(kāi)觸點(diǎn) KSH 閉合，由于常開(kāi)觸點(diǎn) JOH(1)、 KM12(1)是斷開(kāi)，故 KM9 繼電器不能得電。當(dāng)橫梁下降完畢，開(kāi)始橫梁夾緊時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn) KM12(1)閉合，在 JSH繼電器斷電瞬間，延時(shí)開(kāi)啟常開(kāi)觸點(diǎn) JSH還是接通的，這時(shí) KM9 接觸得電，橫梁回升，回升時(shí)間決定于定時(shí)器延時(shí)的長(zhǎng)短，延時(shí)完畢后，接觸器 KM9 斷電，橫梁回升完畢， 然后繼續(xù)進(jìn)行夾緊至 SA7 動(dòng)作后為止。 刀架控制電路設(shè)計(jì) 垂直刀架有兩個(gè)，每個(gè)刀架有快速移動(dòng)和自動(dòng)給進(jìn)兩種工作狀態(tài)，每種工作狀態(tài)又包括左右兩個(gè)方向的水平進(jìn)刀和上下兩個(gè)方向的垂直進(jìn)刀等動(dòng)作。他們都是由一個(gè)垂直天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 刀架電機(jī)來(lái)完成的。垂直刀架選擇通過(guò)機(jī)械手柄實(shí)現(xiàn)。 調(diào)整時(shí)出點(diǎn) JI(2)是閉合的，快速移動(dòng)與自動(dòng)給進(jìn)選擇手柄放在快速移動(dòng)位置時(shí)，SA2(1)是接通的。刀架運(yùn)動(dòng)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(jī)就按所需要的方向作快速移動(dòng)。因?yàn)殡娐分袩o(wú)自鎖觸點(diǎn)，所以 手松開(kāi)按鈕，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)。快速移動(dòng)時(shí)，電機(jī)朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，刀架運(yùn)動(dòng)方向靠機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)。 自動(dòng)工作時(shí)，快速移動(dòng)與自動(dòng)進(jìn)給選擇手柄放在自動(dòng)給進(jìn)位置，此時(shí) SA2(2)接通，SA2(1)斷開(kāi)，自動(dòng)工作時(shí)，常閉觸點(diǎn) JI(2)是斷開(kāi)的，保證工作臺(tái)自動(dòng)工作時(shí)不能進(jìn)行快速移動(dòng)。操縱按鈕 SB1 此時(shí)亦不起作用，當(dāng)工作臺(tái)后退換前進(jìn)時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn) 1Q(1)接通，接觸器通過(guò) SA2(2)， 1Q(1)、 KM4而得電，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，刀架進(jìn)刀。當(dāng)前進(jìn)換后退時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn) 1H(1)閉合， KM4 接觸器通過(guò) SA2(2)、 1H(1)、 KM3 而獲電，電機(jī)反轉(zhuǎn) 使進(jìn)刀機(jī)構(gòu)復(fù)位，準(zhǔn)備下一次進(jìn)刀。 左右側(cè)刀架的工作情況基本和垂直刀架相似，不同的是左右側(cè)刀架只能上下兩個(gè)方向移動(dòng)，另外，左右側(cè)刀架控制線路中添加了由 SQ SQ2 兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)觸發(fā)的 1J、 2J兩個(gè)中間繼電器的常閉觸點(diǎn)。 SQ SQ2 是刀架與橫梁的限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)動(dòng)左右側(cè)刀架向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，碰到橫梁上限位開(kāi)關(guān) SQ SQ2，則 1J、 2J 得電，其常閉觸點(diǎn) 1J(2)、 2J(2)斷開(kāi)，就自動(dòng)使刀架電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止刀架與橫梁碰撞。同理，橫梁下降時(shí)如觸發(fā) SQ2，SQ3，常閉觸點(diǎn) 1J(1)、 2J(2)斷開(kāi)， KM10 失電，橫梁停 止下降，自動(dòng)加緊。 風(fēng)機(jī)油泵控制電路設(shè)計(jì) 工作臺(tái)運(yùn)行時(shí)需加以潤(rùn)滑，所以工作臺(tái)在開(kāi)動(dòng)前必須先開(kāi)動(dòng)潤(rùn)滑泵，否則工作臺(tái)干磨是危險(xiǎn)的。潤(rùn)滑泵控制開(kāi)關(guān) SA1 有兩個(gè)工作位置，當(dāng)工作臺(tái)不工作而需要潤(rùn)滑泵時(shí)，將 SA1 打在連續(xù)位置；工作臺(tái)自動(dòng)工作時(shí)打在自動(dòng)位置。 SA1 打在連續(xù)或自動(dòng)其中一個(gè)位置上， KM11 線圈均能通電，潤(rùn)滑泵電機(jī)工作，油泵上油，至一定壓力時(shí)壓力繼電器 KM11常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，為工作臺(tái)自動(dòng)工作做好準(zhǔn)備。 系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)按下起動(dòng)按鈕 SB11，則接觸器 KM13 得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)自鎖，松開(kāi) SB11仍然得電， KM13 動(dòng) 作接通直流調(diào)速器電源，直流調(diào)速器供電給直流電機(jī)工作。按下 SB11同時(shí)接觸器 KM2 亦得電動(dòng)作，接通直流機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)電源，風(fēng)機(jī)開(kāi)始工作。 SB12 為急停按鈕，用來(lái)斷開(kāi)電路。 JW為熱繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)，用來(lái)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，系統(tǒng)一上電 JW 觸電即閉合，過(guò)載時(shí) JW觸電斷開(kāi)，切斷接觸器 KM13 通電回路，直流電機(jī)斷電停止。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(diǎn) 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(dòng)的刨頭架，切削刀固定在刨頭架上，工作臺(tái)安裝在床身導(dǎo)軌上，工件 固定在工作臺(tái)上，工作過(guò)程中，工作臺(tái)帶動(dòng)工件低速進(jìn)給，快速退回，工件在裝夾過(guò)程中，為了對(duì)準(zhǔn)刨銷位置，工作臺(tái)的來(lái)回運(yùn)動(dòng)控制，是既自鎖又點(diǎn)動(dòng)的方式。龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)分主傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助運(yùn)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)即工作臺(tái)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，仍然保留目前最廣泛使用的邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，其調(diào)速換向控制以及輔助運(yùn)動(dòng)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(hào)檢測(cè)、動(dòng)作執(zhí)行結(jié)構(gòu)也基本上保留原有的不變。特點(diǎn)是投資小、見(jiàn)效快。 PLC 的基本概念 可編程 控制器（ Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。