【導(dǎo)讀】摘要龍門刨床主要用來加工大型工件的各種平面、斜面、凹槽等，特別適應(yīng)于加工大型的、狹長的機(jī)械零件，是常見的大型機(jī)械加工設(shè)備。傳統(tǒng)的龍門刨床的主拖動采用電機(jī)擴(kuò)大機(jī)-發(fā)電機(jī)-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，電控部分采用繼電器邏輯控制，線路復(fù)雜，故障率高，檢修、維修困難。本論文根據(jù)B2010A型3m龍門刨床的工藝對控制系統(tǒng)的要求，對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行總體的設(shè)計。主拖動采用調(diào)速范圍寬、節(jié)能效果顯著的變頻器，用PLC取代傳統(tǒng)繼電器控制方式，實現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制和變頻電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，充分發(fā)揮PLC可靠性高、功耗低、維修方便等優(yōu)勢，對龍門刨床進(jìn)行電氣改造，以達(dá)到投資小、改造周期短、降低能量損耗等目的，彌補(bǔ)繼電器控制方式的不足和缺點，以提高龍門刨床的生產(chǎn)效率，滿足加工工藝的要求。通過對B2010A龍門刨床進(jìn)行PLC電氣改造設(shè)計，大大提高了刨床的效率和加工精度，加強(qiáng)了刨床的可靠性和穩(wěn)定性。

　　

【正文】 控制程序時，不僅要滿足工藝流程的控制需要，除此之外，還要考慮到上一小節(jié)所分析的常見故障，在編寫過程中將以上故障程序滲透到控制程序中，使編制的控制程序能夠滿足龍門刨床工作運(yùn)行及控制要求。 在編制時考慮了工作刀架的各種控制方式，如垂直刀架的點動控制、自動控制和手動控制，而且刀架的抬刀等控制。在寫程序時先對各個控制分開進(jìn)行編制，最后統(tǒng)一輸出編制程序。而且采用指示燈來監(jiān)控各控制器件的運(yùn)行及故障顯示。在編制程序時采用FXGPWIN編程軟件，編制的梯形圖如下所示。 PLC控制程序指令通過采用FXGPWIN軟件編制好梯形圖后進(jìn)行轉(zhuǎn)換后得到以下控制程序指令，在轉(zhuǎn)換過程中未提示程序錯誤提示。 6. 保護(hù)和抗干擾措施設(shè)計隨著科技的飛速發(fā)展，越來越多的行業(yè)不斷追求產(chǎn)品更高的可靠性和安全性，對于加工業(yè)來說提出了更高的要求。由于這一要求的不斷上升，在設(shè)計控制系統(tǒng)時要充分考慮必要的保護(hù)和抗干擾措施，以獲得較高的安全性。本次設(shè)計改造的B2010A龍門刨床共有8臺電機(jī)，相對其他機(jī)床相比，涉及的電機(jī)比較多，控制比較復(fù)雜，為了操作人員的安全和避免意外事故，對各電機(jī)提供必要的保護(hù)是必不可少的。一般對電機(jī)采取的保護(hù)有：短路保護(hù)、過載保護(hù)、過（欠）保護(hù)、接地保護(hù)等。本設(shè)計為了防止龍門刨床在工作時發(fā)生短路，在設(shè)計時在電機(jī)與電源相連處加入了斷路器，在部分電機(jī)上還串接了熔斷器；為了防止電機(jī)的過載，主電機(jī)、油泵電機(jī)和風(fēng)機(jī)都串接了熱繼電器，而且為了避免電機(jī)損壞和保證人身安全，龍門刨床的各電機(jī)都進(jìn)行了接地[14][15]；除此之外，在工作臺、橫梁、左右側(cè)刀架及垂直刀架都安裝了限位行程，用來滿足工藝控制流程和防止超出加工范圍，為電機(jī)運(yùn)行進(jìn)行限位保護(hù)。除了對各電機(jī)提供必要的保護(hù)外，對PLC也要進(jìn)行必要的保護(hù)，由于PLC生產(chǎn)廠家在設(shè)計和生產(chǎn)過程中對硬件和軟件方面采取了一系列抗干擾措施，而且還采用了冗余設(shè)計和差異設(shè)計，本身就具有和高的可靠性和抗干擾能力，故在本設(shè)計中涉及設(shè)計PLC的保護(hù)和抗干擾措施并不多，只在編制程序過程中采用了互鎖電路設(shè)計的方法，例如，在工作臺的前進(jìn)和后退，橫梁的上升和下降、夾緊和放松，刀架的進(jìn)刀和回刀都是互鎖關(guān)系，利用接觸器的常閉觸點在PLC外部進(jìn)行電氣互鎖；而且，良好的接地也是PLC安全可靠運(yùn)行的主要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害[17]；除此之外，利用PLC內(nèi)部定時器對橫梁的夾緊和放松繼電器進(jìn)行了超時檢測保護(hù)，避免限位行程SQ7及過流繼電器KA3故障引起的事故保護(hù)。變頻器是對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速的器件，要保證刨床可靠地工作，也要保證變頻器可靠地工作。本設(shè)計在變頻器的輸入、輸出側(cè)都選擇安裝了EBT系列濾波器，有效抑制了從變頻器電源線發(fā)出的高頻噪聲干擾和變頻器輸出側(cè)產(chǎn)生的干擾噪音和導(dǎo)線漏電流，提高了變頻器控制的精度。又由于一般使用龍門刨床這種大型加工設(shè)備的車間還有很多大功率的機(jī)械設(shè)備，很容易出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定等情況，為此，在變頻器輸入側(cè)還選擇安裝了交流輸入電抗器，當(dāng)電網(wǎng)波形畸變嚴(yán)重時，它可以提高變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)，滿足變頻器和電源之間高次諧波的影響，為變頻器正常的工作提供了必要的措施。除此之外，變頻器采用了直接接地和屏蔽線接地，避免了偶然發(fā)生的電壓沖擊危害和人的觸電事故。7. 結(jié)論和展望 論文總結(jié)本論文結(jié)合工程實踐，通過所學(xué)的專業(yè)知識，完成了對B2010A龍門刨床的PLC電氣改造，通過改造后龍門刨床的各性能都有了很好的改善和提高。改造前，原龍門刨床采用電機(jī)擴(kuò)大機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流電動機(jī)（AGM）調(diào)速系統(tǒng)，它占地面積大、噪聲污染嚴(yán)重、調(diào)速范圍很窄，尤其交流電動機(jī)拖動發(fā)電機(jī)浪費電能很嚴(yán)重；而且，傳統(tǒng)的龍門刨床的電氣控制部分采用的是繼電器接觸器邏輯控制系統(tǒng)，硬件接線多，體積大，連線復(fù)雜；它是通過采用觸電開關(guān)實現(xiàn)控制的，由于受繼電器硬件限制，控制速度慢，一般為十幾毫秒；繼電器觸點壽命短，可靠性和維護(hù)性差，故障率高，檢修、維修困難，維護(hù)、維修成本高。改造后，主拖動采用調(diào)速范圍寬、節(jié)能效果顯著的變頻器控制的調(diào)速系統(tǒng)，不僅省去了電機(jī)擴(kuò)大機(jī)和直流發(fā)電機(jī)，節(jié)省了成本和空間，而且還大大提高了龍門刨床的調(diào)速特性，使工作臺有更寬的調(diào)速范圍和更硬的機(jī)械特性，實現(xiàn)了工作臺的無沖擊換向，更使龍門刨床實現(xiàn)了無級調(diào)速和回饋制動。用PLC控制系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的繼電器接觸器邏輯控制系統(tǒng)，大大減少了系統(tǒng)的接線，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增加了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。而且大大提向了系統(tǒng)的可維護(hù)性，減小了系統(tǒng)的檢修工作量。除此之外，在設(shè)計控制程序時，用PLC軟件設(shè)計了很多的互鎖電路和采用PLC內(nèi)部的時間繼電器設(shè)計超時檢測電路，不僅節(jié)省了原控制系統(tǒng)中的時間繼電器，而且提高了安全性和可靠性。 展望隨著計算機(jī)和工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代社會需要制造業(yè)對市場需求做出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量，多品種，多規(guī)格，低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為滿足這一需要，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性?？删幊绦蚩刂破髡琼槕?yīng)這一潮流而出現(xiàn)的，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。通過采用PLC對龍門刨床的電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，突現(xiàn)了PLC性能遠(yuǎn)優(yōu)于繼電器控制裝置，具有簡單易懂，便于安裝，體積小，低耗能等優(yōu)點，且軟件編程采用了廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式——梯形圖，控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單，通用性強(qiáng)，深受廣大使用者的歡迎。目前，PLC廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等行業(yè)。隨著PLC性能的價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。參考文獻(xiàn)[1] 劉洪濤，黃海《PLC應(yīng)用開發(fā)從基礎(chǔ)到實踐》，北京：電子工業(yè)出版社，2007年。[2] 盧偉岸 《大型龍門刨床電控系統(tǒng)的研制》，[學(xué)位論文]，武漢，中南大學(xué)，2004年。[3] 向六昭 《龍門刨床電氣控制系統(tǒng)的改造設(shè)計》，載《中國西部科技》2008年第10期。[4] 李發(fā)海，王 巖 《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》，北京:清華大學(xué)出版社, 2005年。[5] 艾默生(華為)TD3000變頻器用戶手冊，艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司。[6] 蔡紅斌《電氣與PLC控制技術(shù)》，北京：清華大學(xué)出版社，2007年。[？] 陳立定 《電氣控制與可編程序控制器的原理及應(yīng)用》，北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007年，第83～125頁，第396～400頁。[？] 楊曉萍 《電機(jī) 電器及可編程序控制器理論與實踐教程》，吉林:吉林人民出版社，2005年，第58～69頁。[11] （3）：7879。[12] （4）：2224。[13] ：。[14] MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION. FX Series Programmable Controllers Programming .[15] （5）：2728。[16] （12）：5961。[17] 張桂香 《電氣控制與PLC應(yīng)用》，北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003：3237。[18] （10）：4649。致 謝在論文完成之際，我要向所有關(guān)心過我和幫助過我的老師和同學(xué)致以最真摯的謝意。首先要感謝我的論文指導(dǎo)老師馬燕老師和楊晨慧老師，兩位老師在平日里工作非常繁忙，但是在我做畢業(yè)設(shè)計的各個階段都給予了我細(xì)心的指導(dǎo)。兩位老師精深的專業(yè)水平和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此我深深的感謝兩位導(dǎo)師在各個方面給我的幫助和關(guān)心，得到您們的指導(dǎo)是我最大的榮幸，謝謝您們！在我的論文完成過程中，我宿舍的同學(xué)在學(xué)習(xí)和生活上給了我很大的幫助，和我一組的同學(xué)在我寫論文的過程中，通過討論和交流也給了我很大的幫助，我也向他們表示感謝。在這里還要衷心地感謝電氣工程學(xué)院四年來為我傳道授業(yè)解惑的各位任課老師，感謝您們在四年的學(xué)習(xí)過程中給予我許多的幫助和指導(dǎo)，您們的教導(dǎo)讓我終生受益。同時感謝和我一起學(xué)習(xí)了四年的各位同學(xué)們，感謝你們在我遇到困難時，給了我戰(zhàn)勝困難的力量和勇氣。最后還要感謝我的家人和關(guān)心過我的朋友們，一直以來他們默默的支持我，才能使我取得了今天的成果，我會以自己的努力來報答他們。在此我對所有的老師、同學(xué)、朋友及家人表示衷心的感謝！