龍門刨床自動(dòng)化控制畢業(yè)設(shè)計(jì)書

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)成人教育?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)龍門刨床PLC與變頻技術(shù)化改造作者： 摘 要：龍門刨床是機(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，是常見的大型機(jī)械加工設(shè)備,老式的龍門刨床的拖動(dòng)系統(tǒng)是交磁放大機(jī)的調(diào)壓調(diào)磁閉環(huán)系統(tǒng)?？刂圃嗲覠╇s，元器件型勢(shì)老化，使用中控制水平及控制精度都較落后，且控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)問題，給維修帶來相當(dāng)大的困難，維修成本不斷增大。但是由于數(shù)控機(jī)床的代價(jià)太高，對(duì)中小型企業(yè)來說成本太大，所以更新一臺(tái)機(jī)床不是很容易的，因此，就對(duì)于龍門刨床的傳動(dòng)特點(diǎn)，加工性能，和要求進(jìn)行分析，在此設(shè)計(jì)一套低成本低又能有效解決以上不足之處的方案。龍門刨床的主拖動(dòng)采用調(diào)速范圍寬、節(jié)能效果顯著的變頻器,用PLC(可編程序控制器)實(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制和變頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。這種方法易學(xué)易用,設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制程序可以節(jié)約大量的設(shè)計(jì)時(shí)間。文章采用了PLC程序設(shè)計(jì)控制的方法,用它設(shè)計(jì)了龍門刨床工作臺(tái)的自動(dòng)運(yùn)行程序和橫梁升降控制程序,還介紹了控制系統(tǒng)的硬件,根據(jù)原有直流調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際調(diào)速范圍和負(fù)荷,選擇了變頻電動(dòng)機(jī)、變頻器的型號(hào)，給出了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的主回路電路圖、PLC 和變頻器的外部接線圖。因而，本設(shè)計(jì)通過對(duì)龍門刨床的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行分析，將以B2012A為例，根據(jù)龍門刨床的控制線路，用可編程控制器和變頻器對(duì)其進(jìn)行改造。關(guān)鍵詞： 龍門刨床 PLC（可編程控制器） 變頻調(diào)速Abstract : longmen planer is the mechanical industry, one of the main machine tools in industrial production, occupies an important position is common large mechanical processing equipment, old-fashioned longmen planer drag system is FangDaJi into the pressure regulating adjustable magnetic magnetic loop system. Control elements and tumultuous, components, use of potential aging control accuracy and control level are relatively backward, and control system often appear problem, to maintenance brings considerable difficulty, maintenance costs continue to increase. But because the price is too high, nc machine for small and medium-sized enterprise that cost is too big, so update a machine is not easy, therefore, it is for the driving characteristics of longmen planer, processing properties, and requirements analysis, in this design a low-cost low and could effectively solve the above shortcomings scheme. Longmen planer Lord drag adopts wide speed range and frequency converter, remarkable energy saving with PLC (programmable controller) to implement the switch quantity logic control and frequency conversion motor speed control. This method is easy to use, easy control program design complex can save a lot of design time. This paper adopts the PLC program design control methods, and use it designed the longmen planer of workbench run the program automatically control procedures, lifting and beams of the control system are introduced, according to the original hardware dc speed control system with load the actual speed range, chose frequency conversion motor, frequency converter type electric drive system, and gives the main loop of the circuit diagram, PLC and inverter external hookup. Thus, this design through the movement of longmen planer, analyzes the characteristic with B2012A as an example, according to the control circuit, longmen planer with PLC and inverter to retrofit. Keywords: longmen planer PLC (programmable controller) frequency control 一、緒論（一）龍門刨床簡(jiǎn)介：銑床是美國人惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床；為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國人布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺(tái)萬能銑床，這是升降臺(tái)銑床的雛形；1884年前后又出現(xiàn)了龍門銑床；二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)了半自動(dòng)銑床，工作臺(tái)利用擋塊可完成“進(jìn)給-決速”或“決速-進(jìn)給”的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。圖1-1 龍門刨床龍門刨床是各類機(jī)加工廠中較為常見的設(shè)備，是具有門式框架和臥式長(zhǎng)床身的刨床。龍門刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作臺(tái)上裝夾多個(gè)零件同時(shí)加工。龍門刨床的工作臺(tái)帶著工件通過門式框架作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，空行程速度大于工作行程速度。橫梁上一般裝有兩個(gè)垂直刀架，刀架滑座可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個(gè)角度，并可沿橫梁作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；刨刀可在刀架上作垂直或斜向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；橫梁可在兩立柱上作上下調(diào)整。一般在兩個(gè)立柱上還安裝可沿立柱上下移動(dòng)的側(cè)刀架,以擴(kuò)大加工范圍工作臺(tái)回程時(shí)能機(jī)動(dòng)抬刀，以免劃傷工件表面。機(jī)床工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)可用發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組或用可控硅直流調(diào)速方式,調(diào)速范圍較大,在低速時(shí)也能獲得較大的驅(qū)動(dòng)力。(二) PLC的基本概念: PLC可編程序控制器： PLC英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂葡到y(tǒng)（Programmable Logic Controller）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 可編程控制器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程。（三）本課題研究的目的及意義現(xiàn)在很多國內(nèi)龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)個(gè)要包括工作臺(tái)的主傳動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的邏輯控制兩大部分。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要分兩種;一種是50年代的電機(jī)擴(kuò)大機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組（AGM）系統(tǒng);一種是80年代少數(shù)經(jīng)過改型的直流可控硅調(diào)速系統(tǒng)(SCRD 系統(tǒng))。這兩種系統(tǒng)的邏輯控制普遍采用繼電器控制，故障率高，低速時(shí)損耗大，功率因素低，且對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械的沖擊很大，維修麻煩。近幾年來在工業(yè)自動(dòng)化，機(jī)電一體化，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面，PLC得到廣泛的應(yīng)用。學(xué)習(xí)，掌握和應(yīng)用PLC技術(shù)對(duì)提高我國工業(yè)自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。隨著它與變頻技術(shù)的高速發(fā)展的不斷更新，它們結(jié)合為龍門刨床提供了一種更好的控制系統(tǒng)。用這種系統(tǒng)控制的龍門刨床不僅克服了以上其它控制系統(tǒng)的各個(gè)缺點(diǎn)，還大大提高了控制精度和加工質(zhì)量，更主要的是節(jié)約了大量的能源。因此，龍門刨床控制系統(tǒng)的變頻及PLC改造已成必然的趨勢(shì)。本文介紹了用交流變頻調(diào)速技術(shù)和可編程序控制器(PLC)改造成功了一臺(tái)B2012A型龍門刨床，且改造后系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定。二、龍門刨床(B2012A)的基本情況（一）主要結(jié)構(gòu)龍門刨床(B2012A)主要由七大部分組成，床生、工作臺(tái)、橫梁、垂直刀架、側(cè)刀架、立柱、龍門頂梁。如圖2-1所示，其中(1)床身為箱體型零件，其上有V形導(dǎo)軌和凹形導(dǎo)軌。(2)工作臺(tái)B被放置在床身上，(2)工作臺(tái)下面有斜齒條，可以使其進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。(3)橫梁用于安裝(4)垂直刀架，刨削加工時(shí)必需鎖死不能移動(dòng)，只有在(2)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。兩個(gè)(4)垂直刀架可沿橫梁導(dǎo)軌在水平方向,或沿刀架本身的滑板導(dǎo)軌在垂直方向作快速移動(dòng)或工作進(jìn)給。(5)左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱可沿(6)立柱導(dǎo)軌上下快速移動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)給。 圖2-1 龍門刨結(jié)構(gòu)圖（二）工作方式龍門刨床的加工過程是工件與刨刀作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程。因此，工件必須與工作臺(tái)一起在床身上頻繁地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工件的切削加工僅在工作行程中，返回行程是空載不進(jìn)行切削加工。在切削過程中只有工作臺(tái)由返回行程轉(zhuǎn)到工作行程的期間刀假才進(jìn)行一定量的進(jìn)給。其中，機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而橫梁的上下移動(dòng)，刀架沿橫梁的左右移動(dòng)，以及側(cè)刀架在立柱的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖2-2 刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)（三）運(yùn)動(dòng)分析1主運(yùn)動(dòng)行程以及各階段工作狀況 我國現(xiàn)行生產(chǎn)的龍門刨床其主拖動(dòng)方式以直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及晶閘管電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)為主，以A系列龍門刨床為例，它采用電磁擴(kuò)大機(jī)作為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)電壓來調(diào)節(jié)輸出速度，并采用兩級(jí)齒輪變速箱變速的機(jī)電聯(lián)合調(diào)節(jié)方法。其主運(yùn)動(dòng)為刨臺(tái)頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在往復(fù)一個(gè)周期中，對(duì)速度的控制有一定要求，如圖2-3所示:圖2-3 龍門刨行程圖 t1段表示刨臺(tái)起動(dòng)，刨刀切入工件的階段，為了減小刨刀剛切入工件的瞬間，刀具所受的沖擊及防止工件被崩壞，此階段速度較低。 t2段為刨削段，刨臺(tái)加速至正常的刨削速度 t3段為刨刀退出工件段，為防止邊緣被崩裂，同樣要求速度較低。 t4段為返回段，返回過程中，刨刀不切削工件，為節(jié)省時(shí)間，提高加工效率，返回速度應(yīng)盡可能高些。 t5段為緩沖區(qū)。返回行程即將結(jié)束，再反向到工作速度之前，為減小對(duì)傳動(dòng)機(jī)械的沖擊，應(yīng)將速度降低，之后進(jìn)入下一周期。2刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械特性曲線與其它機(jī)床相同，刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性分兩種情況分析。低速區(qū) 刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，此時(shí)刨刀允許的切削力由電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩決定。電動(dòng)機(jī)確定后，即確定了低速加工時(shí)的最大切削力。因此，在低速加工區(qū)，電動(dòng)機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩輸出。高速區(qū) 速度較高時(shí)，此時(shí)切削力受機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度限制，允許的最大切削力與速度成反比，因此，電動(dòng)機(jī)為恒功率輸出。 由此可得，主拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行機(jī)械特性曲線分為如圖2-4所示兩段。圖2-4 負(fù)載機(jī)械特性3.橫梁運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)橫梁只是在工作臺(tái)停止時(shí)方可調(diào)整，橫梁運(yùn)動(dòng)屬于“點(diǎn)動(dòng)”性質(zhì) 。為了保證橫梁能按要求停在一定的位置上，還設(shè)有夾緊機(jī)構(gòu)。4.傳動(dòng)系統(tǒng)龍門刨（B2012A）主拖動(dòng)系統(tǒng)以三相交流異步電動(dòng)機(jī)為主，通過變頻器控制量的改變來調(diào)節(jié)其輸出速度，并采用兩級(jí)齒輪變速箱變速的機(jī)電聯(lián)合調(diào)節(jié)方法。其主運(yùn)動(dòng)為工作臺(tái)頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)速度的控制有一定的要求，采用機(jī)械速比為2：1和電氣調(diào)速范圍為10：1的機(jī)電聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)。主拖動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速分析如圖2-5所示。其中Fm 表示最大切削力，Vl表示切削速度，Pm表示最大切削功率。圖中，為對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的最高速度，稱為計(jì)算速度。在V1-V2范圍內(nèi)要求恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速速；而在V2-V3范圍內(nèi)則要求恒功率調(diào)速。圖2-5 龍門刨主拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速特性三、龍門刨床對(duì)控制系統(tǒng)的要求龍門刨床（B2012A）的工作臺(tái)是往返交替循環(huán)直線運(yùn)動(dòng)的，工件固定在工作臺(tái)上與刀具作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)在工作行程是進(jìn)行切削加工，各種臺(tái)返回時(shí)，刀具自動(dòng)抬起，不進(jìn)行切削加工。工作臺(tái)返回是速度快，以減小空行程時(shí)間。龍門刨床（B2012A）的主拖動(dòng)系統(tǒng)要求比較高，它不僅要求足夠大的切削功率，較大的調(diào)速范圍，而且能夠按照要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的速度循環(huán)。對(duì)于刀架得移動(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)與步退等各種電動(dòng)機(jī)與控制電器配合實(shí)現(xiàn)電器配合實(shí)現(xiàn)。龍門刨床（B2012A）對(duì)電氣控制和PLC控制的系統(tǒng)要求綜合起來又以下幾個(gè)方面：（一）、 要求有寬廣的調(diào)速范圍由于在加工過程的材料和零件不同，所使用的刀具也會(huì)不同（例高速鋼刀具。硬質(zhì)合金刀具等），這就要求機(jī)床有不同的速度，以便滿足不同加工工藝的要求。龍們刨床（B2012A）采用電機(jī)放大機(jī)作為直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的直流發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組系統(tǒng)并加一級(jí)機(jī)械變速，從而保證工作臺(tái)調(diào)速范圍達(dá)到20：1工作臺(tái)在低速檔的速度為660m/min在高速檔的速度為990m/min在低速檔或高速檔范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)電氣的無機(jī)調(diào)速，以便生產(chǎn)時(shí)能選擇最合理的切削速度。（二）、 電氣控制電路能保證機(jī)床可靠地自動(dòng)工作工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次吼，刀架自動(dòng)進(jìn)給。后退行程中，刀架自動(dòng)抬起。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。（三）、工作臺(tái)能夠按照需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往返循環(huán)在高速切削時(shí)，是為了減小刀具的沖擊，應(yīng)使刀具慢速切入工件。若切削速度與沖擊為刀具所能承受時(shí)，利用轉(zhuǎn)換開關(guān)，可以取消慢速切入。在工作臺(tái)前進(jìn)與返回行程末尾，工作臺(tái)能自動(dòng)調(diào)速，以保證刀具慢速離開工件，防止工件邊緣剝裂，同時(shí)可減小工作臺(tái)反向時(shí)的沖程和對(duì)電動(dòng)機(jī)及其他機(jī)械的沖擊。 （四）、工作臺(tái)速度調(diào)整，且無須停車用于磨削時(shí)，工作臺(tái)應(yīng)能降低速度至1m/min，以便保持磨削時(shí)工件的精度。能自動(dòng)調(diào)速，以保證刀具慢速離開工件，防止工件邊緣剝裂，同時(shí)可減小工作臺(tái)反向時(shí)的沖程和對(duì)電動(dòng)機(jī)及其他機(jī)械的沖擊。（五）、刀架能自動(dòng)進(jìn)給和快速移動(dòng)進(jìn)行加工時(shí)，工件裝在工作臺(tái)上，工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。橫梁上的垂直刀架和立柱上的側(cè)刀架都可以垂直或水平進(jìn)給。（六）、系統(tǒng)的機(jī)械特性要有一定的硬度為了避免因起切削符合發(fā)生變化引起的工作臺(tái)速度有較大的波動(dòng)，以至于影響加工工件表面的質(zhì)量，同時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械特性應(yīng)具有下垂特性，當(dāng)負(fù)荷過大時(shí)，能使拖動(dòng)工作臺(tái)的直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，直至停止，從而達(dá)到保護(hù)電動(dòng)機(jī)及機(jī)械裝置的目的。（七）、有必要的聯(lián)鎖保護(hù)為了使電機(jī)能夠正常地運(yùn)行，保證在工件加工過程中的安全，應(yīng)在電機(jī)接觸器上有必要的電氣聯(lián)鎖。 四、 龍門刨床（B2012A）的電氣控制龍門刨床是制造重型機(jī)械設(shè)備不可缺少的工作母機(jī)，它的加工范圍非常廣泛。主要用來加工各種平面、斜面、槽，特別適宜加工大型的、狹長(zhǎng)的機(jī)械零件。龍門刨床的電氣控制線路比較復(fù)雜，它的主拖動(dòng)系統(tǒng)安全是依靠電氣自動(dòng)控制來執(zhí)行的。龍門刨床（B2012A）系統(tǒng)框圖如圖4-1所示：圖4-1 PLC配合變頻器控制龍門刨床系統(tǒng)框圖（一）、選型計(jì)算書1、主電機(jī)的選擇根據(jù)龍門刨床床對(duì)主軸性能的要求和電機(jī)的工作環(huán)境，選擇三相交流異步電機(jī)的技術(shù)參數(shù)為：額定功率：Pn =55 KW 額定轉(zhuǎn)速：Nn =1000 r / min額定電壓：Un =380 V 額定電流：In =105 A 效率：=85 額定轉(zhuǎn)矩：Tn =525 Nm電機(jī)空載電流 I0=36.4 A電機(jī)定子電阻0.047電機(jī)繞組采用接法。2、PLC的選擇（1）I/O點(diǎn)數(shù)的確定 由I/O分配可得：I=31 O=20 I/O總點(diǎn)數(shù)為31+20=51點(diǎn)（2）PLC容量為8000步實(shí)際PLC編程總步數(shù)為234步234步8000步所以PLC的型號(hào)選用根據(jù)需要所用為：FX2N64MR 3、變頻器的選用變頻器的選用應(yīng)滿足以下規(guī)定（1）滿足負(fù)載輸出：KPn/COS變頻器容量Pn負(fù)載要求的電機(jī)軸輸出（KW）電機(jī)效率（通常取0.85）COS電機(jī)功率因素（約0.87）K電流波形補(bǔ)償系數(shù)（1.051.1）1.155/（0.850.87）81.81KVA變頻器容量81.81KVA（2）滿足電動(dòng)機(jī)容量：K3nUnIn10-3變頻器容量1.11.73238010510-3=76.02 KVA變頻器容量76.02 KVA（3）滿足電動(dòng)機(jī)電流：KIn變頻器的電流1.1*105=115.5變頻器的電流115.5A故選擇山宇變頻器SY-8000-055G/075P-4輸入電壓（V） 38015% V 額定輸入電流（A） 105/140 A 適配電動(dòng)機(jī)功率（KW） 55/75 KW額定輸出功率（KW） 55/75 KW額定輸出電流（A） 110/150 A最高輸出頻率（HZ） 通過參數(shù)設(shè)定可達(dá)600 HZ4、導(dǎo)線的選擇導(dǎo)線截面積選擇按公式I/J選擇，考慮到現(xiàn)在的導(dǎo)線質(zhì)量，將其中的J（電流密度）取4A/mm2，I為負(fù)載電流。（1）主電機(jī)導(dǎo)線的選擇按額定電流In =105 A，考慮到損耗和沖擊電流截面積為4A/mm2：S= In/J=105/4=26.25 mm2 選擇導(dǎo)線：35 mm2 （2）油泵電機(jī)導(dǎo)線的選擇油泵電機(jī)只有250W,其額定電流為0.5A，故采用1 mm2導(dǎo)線。（3）橫梁電機(jī)導(dǎo)線的選擇橫梁電機(jī)功率為5.5KW，其額定電流為12A，則S= In/J=12/4=3 mm2，考慮到損耗和沖擊電流，故選擇4 mm2的導(dǎo)線。（4）夾緊電機(jī)導(dǎo)線的選擇夾緊電機(jī)的功率為0.6KW,其額定電流為1.5A，由于其夾緊到位后容易產(chǎn)生過電流，故其導(dǎo)線截面積選擇為1.5 mm2。（5）垂直、左側(cè)和右側(cè)刀架電機(jī)導(dǎo)線的選擇這三個(gè)刀架的電機(jī)功率都是1.7KW，額定電流都是3.7A，考慮到它們?cè)诩庸み^程中啟動(dòng)的頻繁性，故其導(dǎo)線截面積分別都選擇為2.5 mm2。5、變壓器的選擇在用于抬刀控制的變壓器上，根據(jù)抬刀機(jī)構(gòu)的力矩和實(shí)際需求,選擇兩個(gè)抬刀變壓器的型號(hào)為BK-300。同時(shí)，在用于PLC供電、控制線路及照明電路的變壓器上，根據(jù)實(shí)際的需要，選擇變壓器的型號(hào)為BK-300。6、過電流繼電器（JL）的選擇在橫梁夾緊過程中，如果已經(jīng)夾緊到位還沒有斷開夾緊電動(dòng)機(jī)的話，就會(huì)產(chǎn)生過電流，長(zhǎng)時(shí)間這樣運(yùn)行就會(huì)燒壞夾緊電機(jī)，因此在夾緊電動(dòng)機(jī)的主電路中串入一個(gè)過電流繼電器，由于夾緊電機(jī)的額定電流是1.5A，再配合機(jī)械動(dòng)作的需要，選擇設(shè)置過電流繼電器的值為7.5A。7、空氣斷路器的選擇空氣斷路器可按以下條件選用：A.空氣斷路器的額定電壓和額定電流 應(yīng)不小于電路的正常工作電壓和工作電流。B.熱脫扣器的整定電流 應(yīng)與所控制的電動(dòng)機(jī)的額定電流或負(fù)載額定電流一致。C.電磁脫扣器的瞬時(shí)脫扣整定電流應(yīng)大于負(fù)載正常工作時(shí)的尖峰電流。對(duì)于電動(dòng)機(jī)來說，DZ型空氣斷路器電磁脫扣器的瞬時(shí)脫扣整定電流值Iz可按下式計(jì)算：IzKIst式中，K-安全系數(shù)，可取1.7。 Ist電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流（1）總斷路器（QF）的選擇.額定電壓：380V.額定電流：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定總電流In=In1+In2+In3+In4+In5+In6+In7=105+0.5+12+1.5+3.7+3.7+3.7=130.1A.熱脫扣器的額定電流為150A?？紤]到主電機(jī)是由變頻器控制(起動(dòng)、停止過程中的頻率是遞增和遞減的,相當(dāng)于軟起動(dòng))和幾個(gè)電機(jī)起動(dòng)的不同時(shí)性,因此可選擇空氣斷路器型號(hào)為：DZ10-200（2）油泵電機(jī)空氣斷路器的選擇.額定電壓：380V.熱脫扣器的額定電流：根據(jù)油泵電動(dòng)機(jī)的額定電流In=0.5A，查表可知熱脫扣器的額定電流應(yīng)為0.65A，相應(yīng)的整定電流調(diào)節(jié)范圍為0.450.65A。.效驗(yàn)電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流：電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流為100.65=6.5A。根據(jù)公式，它應(yīng)滿足Iz1.7Ist=1.770.5=5.95A,因此是可用的。.確定空氣斷路器的型號(hào)：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流和脫扣器的型式，應(yīng)選DZ5-6型。（3）夾緊電機(jī)空氣斷路器的選擇.額定電壓：380V.熱脫扣器的額定電流：根據(jù)夾緊電動(dòng)機(jī)的額定電流In=1.5A，查表可知熱脫扣器的額定電流應(yīng)為2A，相應(yīng)的整定電流調(diào)節(jié)范圍為1.52A。.效驗(yàn)電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流：電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流為102=20A。根據(jù)公式，它應(yīng)滿足Iz1.7Ist=1.771.5=17.85A,因此是可用的。.確定空氣斷路器的型號(hào)：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流和脫扣器的型式，應(yīng)選DZ5-6型。（4）橫梁電機(jī)空氣斷路器的選擇.額定電壓：380V.熱脫扣器的額定電流：根據(jù)橫梁電動(dòng)機(jī)的額定電流In=12A，查表可知熱脫扣器的額定電流應(yīng)為15A，相應(yīng)的整定電流調(diào)節(jié)范圍為1015A。.效驗(yàn)電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流：電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流為1015=150A。根據(jù)公式，它應(yīng)滿足Iz1.7Ist=1.7712=142.8A,因此是可用的。.確定空氣斷路器的型號(hào)：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流和脫扣器的型式，應(yīng)選DZ5-20型。（5）垂直刀架、左側(cè)刀架和右側(cè)刀架電機(jī)空氣斷路器的選擇.額定電壓：380V.熱脫扣器的額定電流：根據(jù)每個(gè)刀架電動(dòng)機(jī)的額定電流In=3.7A，查表可知熱脫扣器的額定電流應(yīng)為4.5A，相應(yīng)的整定電流調(diào)節(jié)范圍為34.5A。.效驗(yàn)電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流：電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流為104.5=45A。根據(jù)公式，它應(yīng)滿足Iz1.7Ist=1.773.7=44.03A,因此是可用的。.確定空氣斷路器的型號(hào)：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流和脫扣器的型式，應(yīng)選DZ5-10型。（二）、交流機(jī)組拖動(dòng)系統(tǒng)組成龍門刨床（B2012A）交流機(jī)組拖動(dòng)系統(tǒng)主電路原理圖如圖4-2所示。從圖中可以看出，龍門刨床（B2012A）交流機(jī)組共由7臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，即拖動(dòng)用交流主軸電動(dòng)機(jī)1M，潤(rùn)滑泵電動(dòng)機(jī)2M，橫梁升降電動(dòng)機(jī)3M,夾緊電動(dòng)機(jī)4M，垂直刀架電動(dòng)機(jī)5M，左側(cè)刀架電動(dòng)機(jī)6M，右側(cè)刀架電動(dòng)機(jī)7M。圖4-2 龍門刨床主電路原理圖（三）、供電控制實(shí)現(xiàn)方式當(dāng)需要進(jìn)行工件加工的時(shí)候，先將工件固定在龍門刨工作臺(tái)上，然后合上總斷路器QF，則變壓器TC1、TC2、TC3的一次側(cè)接通電源（空氣開關(guān)QF7、QF8已經(jīng)合上），從而可以為左側(cè)垂直刀架、右側(cè)垂直刀架、左側(cè)抬刀線圈、右側(cè)抬刀線圈、PLC控制器、控制電路以及照明提供電源，如圖4-3所示:圖4-3 控制電源（四）、外部控制電路圖4-4 控制電路圖（五）、各控制電路概述1、 橫梁控制電路圖4-5 橫梁控制梯形圖結(jié)合I/O分配圖、控制接線圖和梯形圖，當(dāng)需要橫梁上升時(shí)，按下SB6按鈕則Y15得電橫梁先放松，放松到位后SQ4閉合，相應(yīng)地X17接通，Y12得電，橫梁上升中間繼電器KA2線圈通電閉合，接觸器KM2通電閉合，橫梁電動(dòng)機(jī)3M正轉(zhuǎn)，使得橫梁上升。當(dāng)橫梁上升到要求高度時(shí)，松開橫梁上升啟動(dòng)按鈕SB6，則Y12斷開，橫梁上升中間繼電器KA2線圈斷電使接觸器KM2線圈失電釋放，橫梁停止上升。在Y12斷開瞬間，Y14接通，橫梁夾緊中間繼電器KA4得電繼而接觸器KM4閉合，交流電動(dòng)機(jī)4M正向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，使橫梁夾緊，經(jīng)加緊過電流開關(guān)檢測(cè)出其電流過大而動(dòng)作斷開夾緊電機(jī)（表明夾緊已經(jīng)到位）。然后行程開關(guān)SQ4常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開，為下一次橫梁升降控制作準(zhǔn)備。橫梁下降控制。當(dāng)需要橫梁下降時(shí)，按下橫梁下降啟動(dòng)按鈕SB7，則Y15得電橫梁先放松，放松到位后SQ4閉合，相應(yīng)地X17接通，Y13得電，橫梁下降中間繼電器KA3線圈通電閉合，接觸器KM3通電閉合，橫梁電動(dòng)機(jī)3M反轉(zhuǎn)，使得橫梁下降。當(dāng)橫梁下降到要求高度時(shí)，松開橫梁下降啟動(dòng)按鈕SB7，Y13斷開，橫梁停止下降，同時(shí)輔助繼電器M0接通并自鎖，經(jīng)0.5秒后T1接通又讓Y12再次接通，橫梁上升中間繼電器KA2線圈通電閉合，接觸器KM2通電閉合，橫梁電動(dòng)機(jī)3M正轉(zhuǎn)，使得橫梁回升，0.5秒后自動(dòng)斷開，重復(fù)一次夾緊動(dòng)作，最后停止在需要的加工位置。在橫梁上升過程中，有必要的極限位置電氣保護(hù)，當(dāng)達(dá)到上升極限時(shí)，SQ5閉合，對(duì)應(yīng)于梯形圖中的X20接通，其常閉斷開，阻止橫梁進(jìn)一步上升，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。同樣，在橫梁下降過程中，也有必要的極限位置電氣保護(hù)，當(dāng)達(dá)到下降極限時(shí)，左右側(cè)防撞行程開關(guān)SQ6/SQ7閉合，對(duì)應(yīng)于梯形圖中的X21/X22接通，其常閉斷開，阻止橫梁進(jìn)一步下降，起到保護(hù)作用。2、工作臺(tái)步進(jìn)、步退控制電路圖4-6 工作臺(tái)步進(jìn)、步退控制梯形圖當(dāng)需要對(duì)工作臺(tái)作細(xì)小位置的調(diào)動(dòng)的時(shí)候，按下步進(jìn)/步退控制按鈕SB4/SB5，對(duì)應(yīng)于梯形圖中代表工作臺(tái)前進(jìn)/后退的Y0/Y1接通，并將控制信號(hào)傳輸至變頻器的信號(hào)輸入端，通過變頻器驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)作前進(jìn)/后退運(yùn)動(dòng)。由于變頻器的驅(qū)動(dòng)頻率是逐漸增加或減小的，則可以減小對(duì)電動(dòng)機(jī)的沖擊電流，起到保護(hù)電動(dòng)機(jī)的作用。并且，由梯形圖可以看出，當(dāng)松開步進(jìn)/步退控制按鈕SB4/SB5后，輔助繼電器M3接通，此時(shí)不能連續(xù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行步進(jìn)/步退控制，要等到1.5秒之后才能繼續(xù)進(jìn)行步進(jìn)/步退控制，其目的也是為了保護(hù)電機(jī)不至于被過于頻繁的啟動(dòng)、停止所產(chǎn)生的熱燒壞。3.工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)控制電路圖4-7 工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)控制梯形圖工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)控制電路分為慢速切入控制、工作臺(tái)工進(jìn)速度前進(jìn)控制、工作臺(tái)前進(jìn)減速運(yùn)動(dòng)控制、工作臺(tái)后退返回控制、工作臺(tái)返回減速控制、工作臺(tái)返回結(jié)束并轉(zhuǎn)入慢速控制等。當(dāng)按下工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)前進(jìn)/后退按鈕后，對(duì)應(yīng)于梯形圖中的前進(jìn)/后退輔助開關(guān)M10/M20接通并自鎖，并由手動(dòng)控制前進(jìn)減速/后退減速行程開關(guān)SQ8/SQ11的通斷從而控制輸出繼電器Y30、Y31、Y32、Y33的通斷，再將通斷信號(hào)經(jīng)電位器將不同的點(diǎn)位信號(hào)傳入變頻器，以此來分段速控制工作臺(tái)的前進(jìn)/后退間的速度轉(zhuǎn)換。在前進(jìn)時(shí)，當(dāng)工作臺(tái)碰到前進(jìn)換向行程開關(guān)SQ9后，梯形圖中的X24常閉斷開，使得M10也斷開；X24的常開閉合，使得M20接通而使工作臺(tái)后退運(yùn)動(dòng)。當(dāng)工作臺(tái)碰到后退換向行程開關(guān)SQ912后，梯形圖中的X27常閉斷開，使得M20也斷開；X27的常開閉合，使得M10接通而使工作臺(tái)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)抬刀線圈斷電刨刀落下對(duì)工件進(jìn)行加工。自動(dòng)切換，周而復(fù)始，并且在自動(dòng)循環(huán)過程中由于M4的接通其常閉斷開而讓工作臺(tái)手動(dòng)步進(jìn)、步退控制失去作用，達(dá)到保護(hù)的目的。4.刀架控制電路圖4-8 刀架控制梯形圖在龍門刨床上裝有左側(cè)刀架、右側(cè)刀架和垂直刀架，分別由交流電動(dòng)機(jī)6M、7M、5M拖動(dòng)。各刀架可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，由裝在刀架進(jìn)刀箱上的機(jī)械手柄來進(jìn)行控制。刀架的自動(dòng)進(jìn)給采用撥叉盤裝置來實(shí)現(xiàn)，撥叉盤由交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，依靠改變旋轉(zhuǎn)撥叉盤角度的大小來控制每次的進(jìn)倒量。在每次進(jìn)刀完成后，讓拖動(dòng)刀架的電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，使撥叉盤復(fù)位，以便為第二次自動(dòng)進(jìn)刀做準(zhǔn)備。刀架控制電路由自動(dòng)進(jìn)刀控制、刀架快速移動(dòng)控制電路組成。視加工需要來操作機(jī)械手柄以通斷控制刀架電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。如在工作臺(tái)自動(dòng)往返循環(huán)中，使垂直刀架進(jìn)給行程開關(guān)閉合，在工作臺(tái)前進(jìn)的時(shí)候讓垂直刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)而自動(dòng)進(jìn)刀，在工作臺(tái)后退的時(shí)候讓垂直刀架電機(jī)反轉(zhuǎn)而使撥叉盤復(fù)位，以便再次進(jìn)刀。5抬刀控制電路 圖4-9 抬刀控制線路 在后退時(shí)，Y24接通，使得抬刀控制中間繼電器KA12得電常開閉合,再使KM12接通，從而將變壓器輸出的交流電經(jīng)二極管整流成直流電輸?shù)教У毒€圈將刨刀抬起以免刮傷工件。注意：由于工作臺(tái)是在龍門刨床的導(dǎo)軌上進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)和導(dǎo)軌槽之間必須要用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，故本設(shè)計(jì)采用PLC編寫梯形圖時(shí)采用了主控指令，即必須要等到油泵電機(jī)開啟80秒后，當(dāng)油壓檢測(cè)行程開關(guān)SQ14閉合了才能進(jìn)行對(duì)工作臺(tái)的控制，如圖4-10所示:圖4-10 油泵控制梯形圖五、龍門刨床（B2012A）PLC控制系統(tǒng)組成（一）、PLC用于龍門刨床的特點(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，工件在裝夾過程中，為了對(duì)準(zhǔn)刨削位置，工作臺(tái)的來回運(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替代舊的繼電控制系統(tǒng)，各部分的信號(hào)檢測(cè)、動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)也基本上保留原有的不變。特點(diǎn)是投資小、見效快。 (二)、 PLC類型選定1、選型PLC的設(shè)計(jì)選型包括運(yùn)算功能,控制功能,通信功能,編程功能,診斷功能和處理速度等特性的選擇。選擇PLC時(shí),應(yīng)考慮性能價(jià)格比.考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí),應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性,可操作性,投入產(chǎn)出比等因素,進(jìn)行比較和兼顧,最終選出較滿意的產(chǎn)品. 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響，每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后,相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量,母板等也要相應(yīng)增加,因此,點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用,存儲(chǔ)器容量,控制功能范圍等選擇都有影響.在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮,使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：、 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。、 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠、 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。、 適應(yīng)發(fā)展的需要在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有余量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。2、 FX2n 系列PLC根據(jù)前面對(duì)龍門刨床PLC的輸入/輸出點(diǎn)分配的分析以及以后性能擴(kuò)展的需要，選用三菱公司FX2n系列的小型PLCFX2n-64MR，它是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。FX2n系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此FX2n 系列具有極高的性能/價(jià)格比。 FX2n系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 、極高的可靠性 、極豐富的指令集 、易于掌握 、便捷的操作 、豐富的內(nèi)置集成功能 、實(shí)時(shí)特性 、強(qiáng)勁的通訊能力 、豐富的擴(kuò)展模塊 FX2n 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。（三）、 工作臺(tái)控制流程與程序設(shè)計(jì)為了充分利用PLC的硬件與軟件的資源，在程序中設(shè)計(jì)與確定了I/O點(diǎn)數(shù)不可局限于原繼電接觸器控制線路。應(yīng)該根據(jù)龍門刨床的工藝要求，硬件僅保留知節(jié)面向人和設(shè)備的輸入、輸出點(diǎn)，主程序用常規(guī)的繼電器梯形圖指令設(shè)計(jì)。 龍門刨床PLC控制系統(tǒng)主要有:主傳動(dòng)調(diào)速換向控制(包括工作臺(tái)步進(jìn)、步退)，刀架進(jìn)給、抬刀和快速移動(dòng)控制，橫梁的移動(dòng)、夾緊、放松和升降控制，其他系統(tǒng)保障控制等部分組成。系統(tǒng)控制器選用FX2n-64MR型可編程序控制器，輸入點(diǎn)采用220V AC，輸出點(diǎn)采用繼電器輸出，可直接驅(qū)動(dòng)22Ov交流接觸器或中間繼電器。I/O輸入輸出點(diǎn)分配如表5-1所示。如前所述，工作臺(tái)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，采用目前生產(chǎn)中最廣泛使用的變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)，其調(diào)速換向控制采用PLC實(shí)現(xiàn)。PLC輸出經(jīng)電位器后輸出到變頻器的控制信號(hào)端，通過手動(dòng)改變對(duì)變頻器的輸入電位量值大小，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的高速、低速、前進(jìn)、后退、自動(dòng)、手動(dòng)控制。工作臺(tái)前進(jìn)為切削行程，開始時(shí)低速切入，接近工件尾端時(shí)減速切出，而后經(jīng)前進(jìn)換向行程開關(guān)后，抬刀、換向，然后加速返回，又經(jīng)后退換向開關(guān)動(dòng)作后，換向、落刀、進(jìn)刀，進(jìn)人下一個(gè)切削行程。龍門刨床有三個(gè)刀架，他們是左刀架、右刀架和垂直刀架。三個(gè)刀架由PLC控制實(shí)現(xiàn)各自獨(dú)立的自動(dòng)進(jìn)給、抬刀和落刀動(dòng)作，并可手動(dòng)控制快速移動(dòng)。刀架進(jìn)給和快速移動(dòng)的方向是通過調(diào)節(jié)機(jī)械裝置改變的。抬刀、落刀動(dòng)作由PLC控制電磁鐵實(shí)現(xiàn)。（四）、 輸入/輸出分配表表5-1龍門刨床（B2012A）PLC的I/O分配表輸 入 信 號(hào)輸 出 信 號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)變頻器啟動(dòng)SB11X0主接觸器KA13Y10變頻器停止SB12X1油泵電機(jī)KA1Y11工作臺(tái)停止SB1X2橫梁上升KA2Y12工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)前進(jìn)SB2X3橫梁下降KA3Y13工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)后退SB3X4橫梁夾緊KA4Y14工作臺(tái)步進(jìn)SB4X5橫梁放松KA5Y15工作臺(tái)步退SB5X6垂直刀架正轉(zhuǎn)KA6Y16橫梁上升SB6X7垂直刀架反轉(zhuǎn)KA7Y17橫梁下降SB7X10左側(cè)刀架正轉(zhuǎn)KA8Y20垂直刀架快移按鈕SB8X11左側(cè)刀架反轉(zhuǎn)KA9Y21左側(cè)刀架快移按鈕SB9X12右側(cè)刀架正轉(zhuǎn)KA10Y22右側(cè)刀架快移按鈕SB10X13右側(cè)刀架反轉(zhuǎn)KA11Y23垂直刀架快移行程開關(guān)SQ1X14抬刀線圈KA12Y24左側(cè)刀架快移行程開關(guān)SQ2X15工作臺(tái)前進(jìn)變頻器11端Y0右側(cè)刀架快移行程開關(guān)SQ3X16工作臺(tái)后退變頻器12端Y1橫梁放松到位SQ4X17工作臺(tái)前進(jìn)高速RP1Y30橫梁上升極限SQ5X20工作臺(tái)前進(jìn)低速RP2Y31橫梁左側(cè)防撞SQ6X21工作臺(tái)后退高速RP3Y32橫梁右側(cè)防撞SQ7X22工作臺(tái)后退低速RP4Y33工作臺(tái)前進(jìn)減速SQ8X23工作臺(tái)步進(jìn)步退速度RP5Y34工作臺(tái)前進(jìn)換向SQ9X24工作臺(tái)前進(jìn)限位SQ10X25工作臺(tái)后退減速SQ11X26工作臺(tái)后退換向SQ12X27工作臺(tái)后退限位SQ13X30油壓控制SPX31夾緊過電流開關(guān)SB13X32變頻器RUNSB14X33垂直刀架進(jìn)給行程開關(guān)SQ14X34左側(cè)刀架進(jìn)給行程開關(guān)SQ15X35右側(cè)刀架進(jìn)給行程開關(guān)SQ16X36（五）、PLC控制接線圖 5-2 PLC接線原理圖六、變頻器拖動(dòng)方案的確定（一）、變頻技術(shù)的簡(jiǎn)介所謂變頻，簡(jiǎn)單說就是改變電源頻率。變頻技術(shù)的核心是它的變頻器，變頻器是20世紀(jì)80年代問世的一種高新技術(shù)產(chǎn)品，它通過對(duì)電流的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的自我調(diào)節(jié)，把固定的電網(wǎng)頻率改為可變化的頻率，同時(shí)還可以將電源電壓范圍擴(kuò)大。 (二)、交流變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)與節(jié)能20世紀(jì)70年代后，大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，使得交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限作可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能，在調(diào)速性能方面可以與直流電力拖動(dòng)媲美。在交流調(diào)速技術(shù)中，變頻調(diào)速具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價(jià)格不斷降低，特別是變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，而且易于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化，深受工業(yè)行業(yè)的青睞。 1、交流變頻調(diào)速的優(yōu)異特性 （1）、調(diào)速時(shí)平滑性好，效率高。低速時(shí)，特性靜關(guān)率較高，相對(duì)穩(wěn)定性好。 （2）、易于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化。 （3）、必須有專用的變頻電源，目前造價(jià)較高。 （4）、在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，低速段電動(dòng)機(jī)的過載能力大為降低。 2、與其它調(diào)速方法的比較 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有三種：變極調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速和變頻調(diào)速。其中，變頻調(diào)速最具優(yōu)勢(shì)。這里僅就交流變頻調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)做一比較。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，由于直流電動(dòng)機(jī)具有電刷和整流子，因而必須對(duì)其進(jìn)行檢查，電機(jī)安裝環(huán)境受到限制。例如：不能在有易爆氣體及塵埃多的場(chǎng)合使用。此外，也限制了電機(jī)向高轉(zhuǎn)速、大容量發(fā)展。而交流電機(jī)就不存在這些問題，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)： 第一，直流電機(jī)的單機(jī)容量一般為12 - 14MW，還常制成雙電樞形式，而交流電機(jī)單機(jī)容量卻可以數(shù)倍于它。第二，直流電機(jī)由于受換向限制，其電樞電壓最高只能做到一千多伏，而交流電機(jī)可做到6 - 10kV。第三，直流電機(jī)受換向器部分機(jī)械強(qiáng)度的約束，其額定轉(zhuǎn)速隨電機(jī)額定功率而減小，一般僅為每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)到一千多轉(zhuǎn)，而交流電機(jī)的達(dá)到每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)。第四，直流電機(jī)的體積、重量、價(jià)格要比同等容量的交流電機(jī)大。最后，特別要指出的是交流調(diào)速系統(tǒng)在節(jié)約能源方面有著很大的優(yōu)勢(shì)。一方面，交流拖動(dòng)的負(fù)荷在總用電量中占一半或一半以上的比重，這類負(fù)荷實(shí)現(xiàn)節(jié)能，可以獲得十分可觀的節(jié)電效益。另一方面，交流拖動(dòng)本身存在可以挖掘的節(jié)電潛力。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，選用電機(jī)時(shí)往往留有一定余量，電機(jī)又不總是在最大負(fù)荷情況下運(yùn)行；如果利用變頻調(diào)速技術(shù)，輕載時(shí)，通過對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，就能達(dá)到節(jié)電的目的。工業(yè)上大量使用風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等，其用電量約占工業(yè)用電量的50%；如果采用變頻調(diào)速技術(shù)，既可大大提高其效率，又可減少10%的電能消耗。 3、合理應(yīng)用 交流變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國已得到廣泛應(yīng)用。美國有60% - 65%的發(fā)電量用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于有效地利用了變頻調(diào)速技術(shù)，僅工業(yè)傳動(dòng)用電就節(jié)約了15% - 20%的電量。 采用變頻調(diào)速，一是根據(jù)要求調(diào)速用，二是節(jié)能。它主要基于下面幾個(gè)因素： （1）、變頻調(diào)速系統(tǒng)自身損耗小，工作效率高。 （2）、電機(jī)總是保持在低轉(zhuǎn)差率運(yùn)行狀態(tài)，減小轉(zhuǎn)子損耗。 （3）、可實(shí)現(xiàn)軟啟、制動(dòng)功能，減小啟動(dòng)電流沖擊。 4、選擇變頻器的方法在采用變頻調(diào)速時(shí)，需從工藝要求、節(jié)約效益、投資回收期等各方面考慮。如果僅從工藝要求、節(jié)約效益考慮，下面幾種情況選用變頻調(diào)速較有利： （1）、根據(jù)工藝要求，生產(chǎn)線或單臺(tái)設(shè)備需要按程序或按要求調(diào)整電機(jī)速度的。如：包裝機(jī)傳送系統(tǒng)，根據(jù)不同品種的產(chǎn)品，需要改變系統(tǒng)傳送速度，使用變頻調(diào)速可使調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制準(zhǔn)確，并易于實(shí)現(xiàn)程序控制。 （2）、用變頻調(diào)速代替機(jī)械變速。如：機(jī)床，不僅可以省去復(fù)雜的齒輪變速箱，還能提高精度、滿足程序控制要求。 （3）、用變頻調(diào)速代替用閘門或擋板調(diào)整流量適于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等。例如：鍋爐上水泵、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)實(shí)行了變頻調(diào)速控制，不僅省去了伺服放大器、電動(dòng)操作器、電動(dòng)執(zhí)行器和給水閥門（或擋風(fēng)板），而且使得整個(gè)鍋爐鍋爐控制系統(tǒng)得到了快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、高的控制精度和穩(wěn)定性。5、變頻技術(shù)在本設(shè)計(jì)中的優(yōu)越性在龍門刨床（B2012A）上使用變頻器主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）、變頻器調(diào)速范圍寬達(dá)1：100，更換不同的工作組件就可使刨床用于刨、銑、磨，一機(jī)三用。為提高加工精度，工作臺(tái)的速度不隨切削量