【導讀】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。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。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。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。顯示輸出主電機實時轉速和電樞電流值，顯示準確、直觀。的思路,對促進工業(yè)企業(yè)技術進步具有一定意義。紹了利用PLC及直流調速器對其電氣系統(tǒng)進行的設計。龍門刨床是工廠的大型關鍵設備之。龍門刨床主要被用來加工大型狹長平面、斜面。龍門刨床主要由七部分組成，如圖所示。動，以調整刀架的高度。國內、外在大型龍門刨床的電氣控制方面先后也應用了較多的調速技術。系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化原理及設置等。

　　

【正文】 表 (STL)和梯型圖 (LAD)編程；可以進行符號編程；通過符號表分配符號和絕對地址，并可打印輸出；支持三角函數(shù)，開方，對數(shù)運算功能；指令集易學，指令由容易記的縮寫組成。相同的指令只需稍加修改就可用于不同的功能 (例如指令MOVE 根據傳送的方式不同有不同的形式 )；易于使用的組態(tài)向導，包括文本顯示器，PID 控制器， CPU間的數(shù)據傳輸?shù)耐ㄓ嵐δ?，高速計?shù)器；可用于 CPU 硬件設置，包括擴展模塊設置，輸入延時，實時時鐘設置，口令分配，通訊系統(tǒng)的網絡地址設置等；二進制運算功能，包括移位、循環(huán)移位、轉換、與、或、 異或等邏輯運算，計數(shù)器、定時器設置， 16 位、 32 位整數(shù)運算，浮點數(shù)運算，比較指令運算，數(shù)值轉換等；可在線、離線編程；通過鍵盤的快捷鍵可編輯全部功能，語句和程序段可使用剪切、粘貼和插入功能，可取消上一次操作，在用戶程序中還可以查找文字和操作等 [16]。 程序設計步驟及要點 進行 PLC 控制邏輯程序設計應遵循以下幾個基本步驟。 把要控制的對象或機器分解成相互獨立的部分，這些分解將影響功能描述及資源的分配。 寫出被控對象或機器的每部分的描述，它包括輸入 /輸出點 (I/O)、操作的功能描述 、每個執(zhí)行器 (線圈 、 電機 、 驅動器等 )的允許狀態(tài) (執(zhí)行前要滿足的狀態(tài) )、操作接口的描述、與被控對象或機器的其他部分的接口。 控制設備在不安全的狀態(tài)下出現(xiàn)故障，會造成不希望的啟動或機器操作的變化。當不希望的或不正確的機器操作會造成人身傷害或嚴重的財產損失時，應該考慮采用黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 24 和 CPU獨立的機電冗余來防止不安全的操作。 在安全電路設計中應該考慮下面的任務 ： 防止會造成危害的不適合的執(zhí)行器操作；識別那些保證不危險操作的條件，并決定如何獨立于 CPU檢測這些條件；當控制對象得電或斷電時 CPU和 I/O 如何影響控制對象；設計獨立于 CPU 的手動或機電冗余來阻止危險的操作；向 CPU提供獨立電路的適當?shù)臓顟B(tài)信息，以便于程序員和操作界面得到所需要的信息；識別其它的和控制對象安全操作有關的安全要求。 根據功能描述的要求建立操作站的配置圖，包括 ： 與控制對象或機器有關的每個操作站的位置總圖、操作站的設備機械圖 (顯示、開關、指示燈等 )、與 CPU或擴展模塊有關的電氣圖。 PLC 配置圖 根據功能描述的要求建立控制設備的配置圖，包括控制對象或機器有關的每個CPU 的位置圖、 CPU 和擴展 I/O 模塊的機械布局圖 (包括控制柜和其他設備 )、每個CPU和擴展模塊的電氣圖 (包括設備型號，通訊地址和 I/O 地址 )。 如果選擇了符號名尋址，需要對絕對地址建立一個符號名表。符號名表不僅包括物理輸入輸出信號，也包括程序中用到的其他元件。 為完成廣泛的自動化任務， S7200CPU提供許多類型的指令。在 S7200CPU中有兩類基本指令 :SIMATIC 和 IEC11313，當選用 SIMATIC 指令集時，用戶可通過選擇語句表 (STL)編輯器 、 梯形圖 (LAD)編輯器、功能塊圖 (FDB)編輯器來編輯程序 。 IEC指令集不提供語句表編輯器 [17]。 利用梯形圖編輯器可以建立與電氣接線圖等價的類似程序。梯形圖程序讓 CPU仿真來自電源的電流通過一系列的輸入邏輯條件，根據結果決定邏輯輸出的允許條件。邏輯通常被分解成小的，容易理解的片，這些片通常被稱為“梯級”或“段”，程序一次執(zhí)行一個段，從左到右，從上到下，一旦 CPU執(zhí)行到程序的結尾，又從上到下重新執(zhí)行程序。梯形圖用圖形符號表示的指令包括三個基本形式 ： 觸點 — 代表邏輯“輸入”條件，例如，開關，按鈕，內部條件等；線圈 — 通常代表邏輯“輸出”結果，例如，燈，電機啟動器，中 間繼電器，內部輸出條件等；盒 — 代表附加指令，例如，定時器，計數(shù)器或數(shù)學運算指令。 梯形圖易于理解，世界通用，直觀性好，調試程序時各觸點通斷及輸出線圈狀態(tài)均可通過程序一眼看出。 利用功能塊圖編輯器可以可以查看到像普通邏輯門圖形的邏輯盒指令。它沒有梯黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 25 形圖編輯器中的觸點和線圈，但是有與之等價的指令，這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的。程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定。也就是說，一個指令 (例如 AND 盒 )輸出可以用來允許另一條指令 (例如定時器 )，這樣可以建立所需要的控制邏輯 [18]。圖形邏輯門表示格式有利于程序流的跟蹤。 系統(tǒng)流程圖設計 系統(tǒng)的主控制程序流程圖如圖 所示 。 初 始 化是 否 故 障 ？故 障 處 理故 障 顯 示報 警選 擇停 機工作臺移動橫梁移動刀架移動位 置 調 整自 動 循 環(huán)加 工加 工 行 程測 算是否啟 動停 機特殊情況位置有誤一切正常工 作 狀 態(tài) 圖 主控制程序流程圖 電動機正反轉控制電路，原電氣控制線路圖如圖 所示。由 PLC 控制替代后，其梯形圖如圖 所示。 梯形圖中 為 SB1， 為 SB2， 為 SB3， 為 KP， 均接常開， 為KM1， 為 KM2。 工作臺自動循環(huán)工作時的前進換向控制原理圖，如圖 所示。 系統(tǒng)可靠性分析 采用接近開關取代原機械撞擊式行程開關，利用 PLC 內 部邏輯，實現(xiàn)了工作臺的黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 26 零速換向，可消除原工作臺非零速換向時產生的沖擊現(xiàn)象，能很好地保護電機和傳動機構，大大減少了維護成本和工作量。 1KMKP2KM 1KM2KM2KM1SB 2SB 3SB 1KM 圖 電氣控制線路圖 圖 梯形圖 自 動 循 環(huán) 工 作 工 作 臺 前 進 減 速 開 關 觸 發(fā)工 作 臺 減 速速 度 為 零 ?前 進 換 向為 零不 為 零 圖 換向控制原理圖 采用工作可靠，編程靈活、方便的可編程控制器取代原系統(tǒng)眾多的中間繼電器和時間繼電器，能準確無誤地控制直流調速系統(tǒng)工作，且系統(tǒng)線路極少，電氣原理圖簡單明了，維護方便。 數(shù)據窗口實時顯示龍門刨床運行中的特征參數(shù)，直觀性好，為操作及維護人員掌握刨床的工作狀態(tài)提供了極大的方便 [19]。 可靠性和可維修性高，不僅故障率低，且保護功能強，具有較強的故障診斷能力和顯示功能，并容易維修和購買備件。本系統(tǒng)采用直流調速裝置和 PLC 控制，可靠性高，軟硬件多層保護，且直流調速器具有故障檢測和診斷顯示功能 [20]。 本章小結 在設計中要注意模塊之間的互相影響時、時序關系，以及聯(lián)鎖指令的使用條件。同一種控制功能可有不同的軟件實現(xiàn)，應根據具體情況采用簡單實用的方案，并充分利用不同機型所提供的編程指令，使程序盡量簡潔。系統(tǒng) PLC 控制程序梯形圖見附錄。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 27 結束語 現(xiàn)有的龍門刨床電氣控制系統(tǒng)存在可靠性差，維護復雜等一系列問題。本文主要采用反電動勢反饋的直流調速系統(tǒng)和可編程控制器對龍門刨床的電控系統(tǒng)進行設計，實現(xiàn)了平滑調速和無沖擊換向 。 本設計完成了以下工作：采用接近開關取代原機械撞擊式行程開關，利用 PLC 內部邏輯，實現(xiàn)了工作臺的零速換向，可消除原工作臺零速換向時產生的沖擊現(xiàn)象，能很好地保護電機和傳動機構，大大減少了維護成本 和工作量；采用工作可靠，編程靈活、方便的可編程控制器取代原系統(tǒng)眾多的中間繼電器和時間繼電器，能準確無誤地控制直流調速系統(tǒng)工作，且系統(tǒng)線路極少，電氣原理圖簡單明了，維護方便；直流調速裝置內部有參數(shù)優(yōu)化功能，對直流電機實行參數(shù)優(yōu)化以后，工作臺速度十分穩(wěn)定，還可方便地改變慢速切入和慢速退出的時間，大大提高了工作效率和工件表面加工質量。 本設計還存在一些不足之處，系統(tǒng)的抗干擾能力不強與 PC 機的通信能力有待進一步加強，具體運行效果有待通過實踐檢驗。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 28 參考文獻 [1]李恩林 .龍門刨床自動控制 [M].北京：科學出版社， 1978： 1217. 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[20]王兆義 .可編 程控制器教程 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020： 95124. 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 29 致 謝 大四半個學期的畢業(yè)設計學習生活已至尾聲，過去的這段時光，成為了我人生中的一個重要階段。經過這幾個月的畢業(yè)設計，我受益很多，掌握了大量的理論知識。最感激的是我的導師喬爽老師，在整個作設計的過程中，喬老師一直給予我細心的指導，值此論文擱筆之際，首先向喬老師表示最誠摯的感謝。從論文的選題和設計工作的展開，到論文的審閱修改，都是在喬老師的悉心指導下完成的。同時向幫助過我的各位領導和其他老師表示衷心的感謝，特別是徐鹿眉老師對我 的硬件原理圖進行了校對和指導，并就 PLC 的有關問題給予了詳細的解答，特此致謝。 最后向對所有關心和幫助我的同學和朋友們表示誠摯的謝意。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 30 附 錄 系統(tǒng)程序梯形圖 刀 架 進 刀I 3 . 2右 側 刀 架 正 轉右 側 刀 架 反 轉左 側 刀 架 正 轉左 側 刀 架 反 轉橫 梁 上 升 下 降 夾 緊 運 行 指 示 燈橫 梁 部 分油 泵 自 動 / 連 續(xù) 工 作M 0 . 0 I 0 . 0 Q 0 . 0I 0 . 0M 2 . 5I 3 . 3M 2 . 6M 0 . 0 I 0 . 1 I 0 . 2 Q 0 . 2Q 0 . 1垂 直 刀 架 正 轉I 0 . 2 M 2 . 5垂 直 刀 架 反 轉I 0 . 2 M 2 . 6 Q 0 . 1 Q 0 . 2M 0 . 3M 0 . 4M 0 . 0I 0 . 3 I 0 . 4Q 0 . 4 Q 0 . 3I 0 . 4M 2 . 5M 0 . 3 M 0 . 4M 0 . 0 I 0 . 5 I 0 . 6I 0 . 4 M 2 . 6 Q 0 . 3 Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6M 0 . 3 M 0 . 4I 0 . 6 M 2 . 5M 0 . 3 M 0 . 4 I 0 . 4 M 2 . 6 Q 0 . 3 Q 0 . 4M 0 . 0 I 0 . 7 M 0 . 1I 1 . 0I 1 . 1 I 1 . 0I 1 . 2M 0 . 1Q