2022年Ba型龍門刨床基于PLC的自動(dòng)化改造解析

1、精品文檔 鄭 州 華 信 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 書 題目： B2022a 型龍門刨床基于 PLC 的自動(dòng)化改造 精品文檔 第 1 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題目： 龍門刨床 PLC ,變頻器把握系統(tǒng)改造 姓 名： 院 （系）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 王仁光 馬憲華 指導(dǎo)老師： 成 績(jī)： 時(shí)間： 年 月 日至 年 月 日 精品文檔 第 2 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 目錄 目錄 2摘 要3前 言31 龍門刨床的運(yùn)動(dòng)形式及改造要求 4龍門刨床結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式 _ 4 4龍門刨床電氣把握改造目的及意義 龍門刨床電氣把握改造總體要求 5龍門刨床電氣把握改造方案 _ 72 工作臺(tái)變

2、頻調(diào)速及 PLC 把握8工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)及調(diào)速要求 _ _ 8工作臺(tái)調(diào)速方案 _ 9工作臺(tái)電機(jī)變頻器接線 _ 11 工作臺(tái)變頻器設(shè)置 _ 11 3.刀架變頻調(diào)速及 PLC 把握12刀架運(yùn)動(dòng)及調(diào)速要求 _ 12 刀架調(diào)速方案 _ 12 刀架電機(jī)變頻器接線及參數(shù) 13 4.橫梁及幫忙運(yùn)動(dòng)把握 _ 15橫梁運(yùn)動(dòng)形式及拖動(dòng)方式 15 4.2 油泵把握 _ _ 15 橫梁及油泵電機(jī)接線圖 _ 16 銑磨頭電機(jī)把握 _ 17 銑磨頭電機(jī)變頻器接線及參數(shù) 17 程序及地址支配 185.1 PLC 輸入輸出地址支配 18 梯形圖程序 20 外接線示意圖 25 6.龍門刨床電氣改造意義與成效 267.課程設(shè)計(jì)總結(jié) 2

3、8精品文檔 第 3 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 摘 要 分析了龍門刨床的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),利用 PLC 和變頻技術(shù)B2022A 型龍門刨床進(jìn)行自動(dòng) 化改造,以提高其加工效率和精度； 對(duì) 關(guān)鍵詞 ： 龍門刨床； PLC；變頻； 前 言 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；其電氣 把握系統(tǒng)包括工作臺(tái)的主傳動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)規(guī)律時(shí)序把握兩大部分； 龍門刨床工作臺(tái)的行 程把握多接受傳統(tǒng)的繼電器,行程開(kāi)關(guān)把握方式來(lái)實(shí)現(xiàn),該方式存在著故障率高,接線 復(fù)雜,靈敏性小,檢修不便利等缺點(diǎn)；這對(duì)加工性能及成本有很大的影響,有的甚至無(wú) 精品文檔 第 4 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 法在一些加工要求稍高的

4、工件場(chǎng)合下使用； 但是,目前部分中小型企業(yè)及高校仍廣泛使用這種傳統(tǒng)的繼電器把握機(jī)床；在資金 緊急的情形下,更新機(jī)床是不太現(xiàn)實(shí)的；因此,對(duì)龍門刨床加工性能和要求進(jìn)行分析研 究,設(shè)計(jì)一套低成本高性能的把握方案,應(yīng)用于實(shí)踐,可最大限度發(fā)揮龍門刨床的加工 潛力,提高牢靠性,降低運(yùn)行成本,對(duì)老式龍門刨床的改造提高有很大的實(shí)際意義； 1 龍門刨床的運(yùn)動(dòng)形式及改造要求 1.1 龍門刨床結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式 龍門刨是機(jī)械制造業(yè)中的主要工作機(jī)床；常用它來(lái)加工大型機(jī)械零件,如導(dǎo)軌,立 柱,箱體和機(jī)床的床身等部件,龍門刨的結(jié)構(gòu)示意圖如上； 工作臺(tái) 2 在床身 1 上,工作臺(tái)由直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)可在床身上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；刨刀裝在

5、垂直刀架 4 和側(cè)刀架 5 上；側(cè)刀架可上下移動(dòng)并橫向進(jìn)給,它又分為左側(cè)刀架和右側(cè)刀 架；垂直刀架裝在橫梁 3 上,它可作橫向移動(dòng)和垂直進(jìn)給,它又分為左垂直刀架與右垂 直刀架；橫梁可沿著立柱 6 作上下移動(dòng)； 7 為龍門頂； 龍門刨床主要由 7 部分組成,如圖 1 所示,其中床身為 箱體型零件,其上有 V 形導(dǎo)軌；工作臺(tái)安放在床身上,工作 臺(tái)下面有斜齒條,可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)；橫梁用于安裝垂直刀架, 刨削加工時(shí)嚴(yán)禁動(dòng)作,只有在工作臺(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)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；左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱可沿立柱導(dǎo)軌上下快速移

6、動(dòng)或自動(dòng) 進(jìn)給； 1.2 龍門刨床電氣把握改造目的及意義 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；其電氣 精品文檔 第 5 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 把握系統(tǒng)包括工作臺(tái)的主傳動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)規(guī)律時(shí)序把握兩大部分； 龍門刨床工作臺(tái)的行 程把握多接受傳統(tǒng)的繼電器,行程開(kāi)關(guān)把握方式來(lái)實(shí)現(xiàn),該方式存在著故障率高,接線 復(fù)雜,靈敏性小,檢修不便利等缺點(diǎn)；這對(duì)加工性能及成本有很大的影響,有的甚至無(wú) 法在一些加工要求稍高的工件場(chǎng)合下使用；但是,目前部分中小型企業(yè)及高校仍廣泛使 用這種傳統(tǒng)的繼電器把握機(jī)床；在資金緊急的情形下,更新機(jī)床是不太現(xiàn)實(shí)的；因此, 對(duì)龍門刨床加工性能和要求進(jìn)行分析

7、爭(zhēng)論,設(shè)計(jì)一套低成本高性能的把握方案,應(yīng)用于 實(shí)踐,可最大限度發(fā)揮龍門刨床的加工潛力,提高牢靠性,降低運(yùn)行成本,對(duì)老式龍門 刨床的改造提高有很大的實(shí)際意義； 由于近幾年來(lái)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),把握和應(yīng)用 PLC 技術(shù)對(duì)提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率具有特殊重 要的意義；接受可編程序把握器 PLC對(duì)龍門刨床的傳統(tǒng)把握系統(tǒng)進(jìn)行改造, 同時(shí)將 PLC 與變頻器結(jié)合使用,可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行很便利的調(diào)速把握,所以用 PLC 和變頻器結(jié)合 使用將具有投資小,改造周期短,節(jié)能降耗,提高功效顯著的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也提高了工作 的安全牢靠性,加工的產(chǎn)品質(zhì)量也得

8、到了提高； 1.3 龍門刨床電氣把握改造總體要求 B2022A 型龍門刨床的工作臺(tái)是來(lái)回交替循環(huán)直線運(yùn)動(dòng) 工件固定在工作臺(tái)上與刀 的, 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)返回時(shí)速度較快,以減小空行程時(shí)間； B2022A 型龍門刨床的主拖動(dòng)系統(tǒng)要求比較 它不僅要求足夠大的切削功率, 較大 高, 的調(diào)速范疇, 而且能夠依據(jù)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)與把握電器配 合實(shí)現(xiàn)電器協(xié)作實(shí)現(xiàn)； B2022A 型龍門刨床對(duì)電氣把握 和 以下幾個(gè)方面： 1, 要求有

9、比較寬的調(diào)速范疇 . PLC 把握的系統(tǒng)要求綜合起來(lái) 有 由于在加工過(guò)程的材料和零件不同,這就要求機(jī)床有不同的速度,以便中意不同加 工工藝的要求； B2022A 型龍們刨床接受電機(jī)放大機(jī)作為直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)劑器的直流發(fā)電- 電動(dòng) 機(jī) 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)速范疇達(dá)到 20：1 工作臺(tái)在低速檔的速 精品文檔 第 6 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 度為 6 60m/min 在高速檔的速度為 990m/min 在低速檔或高速檔范疇內(nèi), 可實(shí)現(xiàn)電氣 的無(wú)機(jī)調(diào)速,以便生產(chǎn)時(shí)能選擇最合理的切削速度； 2,機(jī)床牢靠地自動(dòng)工作 . 2,電氣把握電路能保證 工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次后,刀架自動(dòng)進(jìn)給；后

10、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； 3,工作臺(tái)能夠依據(jù)需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)來(lái)回循環(huán) ； 在高速切削時(shí),為了減小刀具的沖擊,應(yīng)使刀具慢速切入工件；如切削速度與沖擊 為刀具所能承擔(dān)時(shí), 利用轉(zhuǎn)換開(kāi)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(kāi)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； 4, 工作臺(tái)速度調(diào)整可無(wú)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(kāi)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

11、 和對(duì)電動(dòng)機(jī)及其他機(jī)械的沖擊； 5, 刀架能自動(dòng)進(jìn)給和快速退刀 . 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, 高,同時(shí)也能夠節(jié)省時(shí)間； 6,系統(tǒng)的機(jī)械特性有確定的硬度 . 以便使加工工件的質(zhì)量和速度同時(shí)提 為了防止因起切削符合發(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(guò)大時(shí),能使拖動(dòng)工作 臺(tái)的直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速快速下降,直至停止,從而達(dá)到愛(ài)惜電動(dòng)機(jī)及機(jī)械裝置的目的； 7,有必要的聯(lián)鎖愛(ài)惜和檢測(cè)報(bào)警裝置 . 為了使各部分能夠安全有序的進(jìn)行,必需要有必要

12、的聯(lián)鎖愛(ài)惜,防止由于誤動(dòng)作引 起的機(jī)器系統(tǒng)的紊亂,導(dǎo)致?lián)p壞機(jī)器甚至對(duì)人身造成不必要的損害,發(fā)生故障時(shí)也可以 有效的做出停車等安全愛(ài)惜； 精品文檔 第 7 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 1.4 龍門刨床電氣把握改造方案 1,對(duì)各把握電機(jī)的啟動(dòng) . 對(duì) B2022A 型龍門刨床的主拖刨臺(tái)電動(dòng)機(jī),左右刀架電動(dòng)機(jī)和垂直刀架電動(dòng)機(jī),銑 磨頭電動(dòng)機(jī)都用變頻起動(dòng)； 接受變頻調(diào)速, 可以通過(guò)降低起動(dòng)時(shí)的頻率來(lái)減小起動(dòng)電流； 同時(shí),也可通過(guò)逐步增大頻率以減緩起動(dòng)過(guò)程,如在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中,使同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn) 速間的轉(zhuǎn)差限制在確定的范疇內(nèi),就起動(dòng)電流也將限制在確定的范疇內(nèi),另一方面,也 減小了起動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩,升速過(guò)程

13、將能保持平穩(wěn),減小對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的沖擊,對(duì)控 制橫梁升降的電機(jī)和把握油泵的電動(dòng)機(jī)由于功率較小,啟動(dòng)便利,接受直接啟動(dòng)即可； 2,對(duì)各把握電機(jī)的制動(dòng) . 主電機(jī)的制動(dòng), 左右刀架電動(dòng)機(jī)銑磨頭電動(dòng)機(jī)和垂直刀架電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)也都接受變 頻制動(dòng),在變頻器中加合適的制動(dòng)電阻器,保證能夠安全穩(wěn)固的制動(dòng),對(duì)把握橫梁升降 的電機(jī)和把握油泵的電動(dòng)機(jī)由于功率較小,啟動(dòng)便利,制動(dòng)停止也比較簡(jiǎn)潔,直接制動(dòng) 即可； 3,對(duì)各把握電機(jī)的調(diào)速 . 龍門刨床的主拖刨臺(tái)電動(dòng)機(jī),左右刀架電動(dòng)機(jī)和垂直刀架電動(dòng)機(jī),銑磨頭電動(dòng)機(jī)都 用變頻調(diào)速,對(duì)變頻器進(jìn)行合適的設(shè)置,就可以對(duì)個(gè)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的調(diào)速,由于橫梁 和油泵電機(jī)只有正反轉(zhuǎn)把握,可以不

14、考慮調(diào)速； 4,對(duì)把握系統(tǒng)的愛(ài)惜及檢測(cè) . 把握系統(tǒng)安裝有正常運(yùn)行及故障等監(jiān)視裝置,保證機(jī)器安全有序的運(yùn)行,另外刨 床停止時(shí)要裝有抬刀的繼電器,保證抬刀快速精確； 5,總體把握 . 各電動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)的愛(ài)惜及檢測(cè)裝置都用 PLC 把握,可以手動(dòng)和自動(dòng)進(jìn)行循環(huán),當(dāng) 機(jī)器遇到故障時(shí)能夠快速切斷電源保證機(jī)器及人身的安全； 精品文檔 第 8 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 2 工作臺(tái)變頻調(diào)速及 PLC 掌握 2.1 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)及調(diào)速要求 下圖是工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)形式圖,分析如下 : 0-a 工作臺(tái)前進(jìn)啟動(dòng)階段 ; a-b 刀具低速切入階段 ; b-c 加速至正常刨削階段 ; c-d 正常刨削階段 ; d-f 減速退出

15、工件階段 ; f-h 制動(dòng)到退出工件階段 ; h-i 高速后退階段 ; i-k 后退減速階段 ; k-l 后退前進(jìn)階段 ; 刀具進(jìn)入工件之前減速的目的是為了防止因撞擊而崩壞工件； 同時(shí)也為了減小刀具 在進(jìn)入時(shí)所承擔(dān)的沖擊,延長(zhǎng)刀具的使用壽命,稱為低速切入（ ab 段）；進(jìn)入工件后 再加速到規(guī)定的切削速度 （c-d段）；離開(kāi)工件之前減速的目的是為了防止工件邊緣的崩 裂（d-f 段）；返回過(guò)程中不切削工件為提高生產(chǎn)效率, 返回時(shí)直接加速到高速后退速度 （h-i 段）；返回行程再反向到工作速度之前, 為了減小反向時(shí)因沖力過(guò)大而引起的越位 和對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖擊,仍要求有一個(gè)減速過(guò)程（ i-k 段）； 精

16、品文檔 第 9 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 2.2 工作臺(tái)調(diào)速方案 對(duì)工作臺(tái)接受 FR-A540 變頻器調(diào)速,對(duì)變頻器設(shè)置三個(gè)速度頻率,高,中低速度 低 速設(shè)為 10hz, 中速設(shè)為 50hz, 高速設(shè)為 110hz, 通過(guò)對(duì)變頻器設(shè)置合適的過(guò)渡時(shí)間讓其調(diào) 速平穩(wěn),工作臺(tái)用 55KW 的三相異步電動(dòng)機(jī)拖 動(dòng)； 龍門刨床的工作臺(tái)兩邊需要設(shè)置一些行程開(kāi)關(guān),來(lái)把握刨床的各階段的精確運(yùn)行, 方法如下 龍門刨床中常見(jiàn)的布置方法, 共有 6個(gè)行程開(kāi)關(guān), 分別是 SQ1SQ6；碰撞行程開(kāi)關(guān) 的是 4 個(gè)擋塊,分別是 1,2,3,4,它們的布置示意所示；假設(shè)：刨臺(tái)正處于刨削過(guò)程 中,各行程開(kāi)關(guān)的動(dòng)作次序如下：

17、圖 2.2 傳感器位置與工作行程示意圖 1 退出工件段 : 擋塊 2 碰 SQ3,使刨削速度降為低速,刨刀預(yù)備退出工件； 2 高速返回段 : 擋塊 1 碰 SQ4,使刨臺(tái)高速返回；假如刨臺(tái)因 SQ4 發(fā)生故障而未返回,就擋1 將 塊 碰 SQ6,迫使刨臺(tái)停止運(yùn)行；在返回過(guò)程中, SQ4 與 SQ3相繼復(fù)位； 3 過(guò)度段 : 擋塊 3 碰 SQ5,使返回速度降為低速,預(yù)備反向； 4 切入工件段 : 擋塊 3 碰 SQ6 刨臺(tái)反向,低速切入工件；假如刨臺(tái) 因 精品文檔 SQ6 發(fā)生故障而未反向,就 擋 第 10 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 塊 4 將碰 SQ1,迫使刨臺(tái)停止運(yùn)行；在反向過(guò)程中, SQ

18、6 復(fù) 位； 5 正常切削段 : SQ1 復(fù)位；刨臺(tái)升速為所要求的切削速 度； PLC 程序設(shè)置有報(bào)警及檢測(cè)裝置,可 當(dāng)開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)擋時(shí),程序可以自動(dòng)運(yùn)行, 以 安全的進(jìn)行把握,必要時(shí)可以切斷電源,使機(jī)器安全停車； 對(duì)刨臺(tái)的調(diào)速設(shè)計(jì)選擇 . B2022A 系列龍門刨床, 其最低刨削速度,最高刨削速度是 90m/min,調(diào)速范 是 圍為 20； 為了提高電動(dòng)機(jī)的工作效率, 龍門刨床實(shí)行兩級(jí)齒輪變速箱變速的機(jī)電聯(lián)合調(diào)速方 法；即： 45m/min 以下為低速擋, 45m/min 以上位高速擋； 刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)的負(fù)荷性質(zhì)如下圖 刨臺(tái)的運(yùn)算轉(zhuǎn)速 25m/min： 切削速度 vQ 25m/min,在這一速度段

19、,由于受刨刀答應(yīng)切削刀的限制,在調(diào)速過(guò) 程中負(fù)荷具有恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)； 切削速度 vQ25m/min,在這一速度段,由于受橫梁與立柱等機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制, 在調(diào)速過(guò)程中負(fù)荷具有恒功率性質(zhì)；刨床對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的要求： 龍門刨床在刨削過(guò)程中,由于工件表面不平,工件材質(zhì)不均勻,以及工件內(nèi)部存在 砂眼等緣由,負(fù)載轉(zhuǎn)矩可能發(fā)生變化；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí),要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn),速變 化越小越好,要求電動(dòng)機(jī)有較硬的機(jī)械特性； 龍門刨床把負(fù)荷變化時(shí)引起的轉(zhuǎn)速變化 nM 與最低速時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速 nOL 之比稱 為靜差度 s,即 s nM/n OL 100%； 龍門刨床對(duì)靜差度的要求是 s； 對(duì)靜差度的要求實(shí)際上也就是對(duì)

20、電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性硬度的要求,機(jī)械特性越硬越好； 精品文檔 第 11 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 2.3 工作臺(tái)電機(jī)變頻器接線 工作臺(tái)電機(jī)變頻器（變頻器 1）接線 . 圖 工作臺(tái)變頻器設(shè)置 表 1 工作臺(tái)變頻器參數(shù) 設(shè)定值 參數(shù)號(hào) 參數(shù)名稱 操作模式選擇 3上限頻率 80hz 下限頻率 0hz 基底頻率 50hz 精品文檔 第 12 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 加/ 減速基準(zhǔn)頻率 50hz 加速時(shí)間 3s 減速時(shí)間 2s 過(guò)流愛(ài)惜 2A 高速 80hz 中速 45hz 低速 10hz 適用電機(jī) 0極數(shù) 4額定電壓 380v 3. 刀架變頻調(diào)速及 PLC 掌握 3.1 刀架運(yùn)動(dòng)及調(diào)速要求 對(duì)于龍門刨床的

21、刀架 （ 1）垂直刀架 有兩個(gè),裝在橫梁上,由同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),只能左右移動(dòng)； （ 2）側(cè)刀架 有兩個(gè),左右個(gè)一個(gè),裝在立柱上,各自有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),只能 上下移動(dòng)； 對(duì)刀架運(yùn)動(dòng)的基本要求： （ 1）刀架既可以自動(dòng)進(jìn)給,也可以快速移動(dòng),由變頻器來(lái)設(shè)置；快速移動(dòng)與自動(dòng) 進(jìn)給不能同時(shí)進(jìn)行； （ 2）自動(dòng)進(jìn)給在每次刨臺(tái)后退終止時(shí)進(jìn)行,進(jìn)刀量由變頻器把握； （ 3）在刨臺(tái)自動(dòng)循環(huán)時(shí),刀架不能快速移動(dòng)； （ 4）刀架的移動(dòng)都有限位把握； 刀架在切削完畢,返回之前,必需“抬刀” ,以免刨刀在返回過(guò)程中在工件上留下 劃痕,影響光滑度；抬刀動(dòng)作由抬刀電磁鐵來(lái)完成；各刀架正向進(jìn)給,反向快速退刀； 3.2 刀架調(diào)

22、速方案 由于變頻器能夠特殊精確地把握運(yùn)行頻率和升,降速時(shí)間,而 PLC 又能夠精確地 計(jì) 精品文檔 第 13 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 時(shí)；因此,接受 PLC 協(xié)作變頻調(diào)速來(lái)把握進(jìn)刀量,非但機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔了許多,仍能提高 把握進(jìn)刀量的精度,三臺(tái)刀架電動(dòng)機(jī)的容量都設(shè)置為 ；對(duì)于進(jìn)刀機(jī)構(gòu)可以接受 3 臺(tái) kV A 小變頻器分別把握垂直刀架和左右側(cè)刀架 3 臺(tái) 22 kW 異步電動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn) 無(wú)級(jí)調(diào)速, 形成了新的進(jìn)給系統(tǒng), 使進(jìn)刀量精確, 提高了加工精度； 另外增加一個(gè) 11 kW 的變頻器把握的銑刀頭,作為附加組件； 垂直刀架用一個(gè)變頻器, 左右刀架合用一個(gè)變頻器； 刀架正向進(jìn)給時(shí)速度要盡量低, 反

23、向退刀時(shí)要快一點(diǎn),為了節(jié)省時(shí)間； 3.3 刀架電機(jī)變頻器接線及參數(shù) 垂直刀架電機(jī)變頻器 變頻器 2接線圖 圖 精品文檔 第 14 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 垂直刀架電機(jī)變頻器（變頻器 3）接線圖 : 圖 表 2 刀架變頻器參數(shù) 參數(shù)號(hào) 參數(shù)名稱 設(shè)定值 操作模式選擇 3上限頻率 50hz 下限頻率 0hz 精品文檔 第 15 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 基底頻率 50hz 加/ 減速基準(zhǔn)頻率 50hz 加速時(shí)間 3s 減速時(shí)間 2s 過(guò)流愛(ài)惜 2A 高速 50hz 中速 30hz 低速 10hz 適用電機(jī) 0極數(shù) 4額定電壓 380v 4. 橫梁及幫忙運(yùn)動(dòng)把握 4.1 橫梁運(yùn)動(dòng)形式及拖動(dòng)方式 在

24、加工過(guò)程中, 橫梁是不準(zhǔn)移動(dòng)的； 只有在加工完一個(gè)工件預(yù)備加工另一個(gè)工件時(shí), 才需要依據(jù)工件的高矮調(diào)整刀架的高度而移動(dòng)橫梁；橫梁的運(yùn)動(dòng)形式可分為上升和下 降,放松和夾緊, 其工作過(guò)程為放松上升夾緊； 放松下降夾緊 （回升） 夾緊； 橫梁是用兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),一臺(tái)把握橫梁的升降,另一臺(tái)把握橫梁的夾緊 和放松；通過(guò)和工作臺(tái)的和諧協(xié)作完成對(duì)工件的加工； 4.2 油泵把握 油泵由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)把握,轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SA7 轉(zhuǎn)到自動(dòng)或連續(xù)位置時(shí),油泵電動(dòng)機(jī)得電運(yùn)行,油泵正 常工作后工作臺(tái)才能自動(dòng)循環(huán),它是由潤(rùn)滑壓力繼電器 KP 的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；油泵電動(dòng)機(jī)的控 精品文檔 第 16 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔

25、 制較簡(jiǎn)潔,接受較小功率的電動(dòng)機(jī)即可中意要求； 4.3 橫梁及油泵電機(jī)接線圖 三臺(tái)電機(jī)自左依次為：橫梁升降電機(jī),橫梁松緊電機(jī),油泵電機(jī)； 圖 精品文檔 第 17 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 4.4 銑磨頭電機(jī)把握 銑磨頭電機(jī)啟停為開(kāi)關(guān) SA8,開(kāi)關(guān)閉合時(shí)經(jīng) PLC 的 X19 端口送入,Y007,Y008, 使 Y009 輸出信號(hào), 從而把握變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)銑磨頭電機(jī)的調(diào)速把握； 銑磨頭電機(jī)的正反轉(zhuǎn)要 用扭子開(kāi)關(guān)來(lái)把握； 4.5 銑磨頭電機(jī)變頻器接線及參數(shù) 銑磨頭電機(jī)變頻器（變頻器 4）接線圖 圖 表 3 磨頭變頻器參數(shù)表 精品文檔 第 18 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 參數(shù)號(hào) 參數(shù)名稱 設(shè)定值 操作

26、模式選擇 2上限頻率 50hz 下限頻率 0hz 基底頻率 50hz 加/ 減速基準(zhǔn)頻率 50hz 適用電機(jī) 0極數(shù) 4額定電壓 380v 程序及地址支配 輸入輸出地址支配 SB1 啟動(dòng) X1 Y1 工作臺(tái)電機(jī)正轉(zhuǎn) STF1 SB13 正向起動(dòng) X2 Y2 工作臺(tái)電機(jī)反轉(zhuǎn) STR1 SB14 反向起動(dòng) X3 Y3 工作臺(tái)電機(jī)低速 RL1 SB2 停止 X4 Y4 工作臺(tái)電機(jī)中速 RM1 SB10 手動(dòng) X5 Y5 工作臺(tái)電機(jī)高速 RL1 SB15 步進(jìn) X6 Y6 油泵電機(jī)起動(dòng) KRB SB16 步退 X7 Y7 磨頭電機(jī)正轉(zhuǎn) STL4 AC 變頻器正常 X35 Y27 磨頭電機(jī)反轉(zhuǎn) STR4

27、 BC 變頻器故障 X36 Y30 磨頭電機(jī)低速 RL4 SQ1 后退減速 X11 Y10 垂直刀架電機(jī)正轉(zhuǎn) STL2 SQ4 后退換向 X12 Y11 垂直刀架電機(jī)反轉(zhuǎn) STR2 SQ3 前進(jìn)減速 X13 Y12 垂直刀架電機(jī)高速 RH2 SQ2 前進(jìn)換向 X14 Y13 垂直刀架電機(jī)低速 RL2 SQ5 后退限位 X15 Y14 側(cè)刀架電機(jī)正轉(zhuǎn) STL3 SQ6 前進(jìn)限位 X16 Y15 側(cè)刀架電機(jī)反轉(zhuǎn) STR3 精品文檔 第 19 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 SAY 油泵電機(jī) X22 X10 Y16 側(cè)刀架電機(jī)高速 RH3 SAZ 磨頭電機(jī)正轉(zhuǎn) X17 Y17 側(cè)刀架電機(jī)低速 RL3 SA

28、F 磨頭電機(jī)反轉(zhuǎn) X31 Y31 垂直刀抬刀 YA1YA2 SAQ 磨頭電機(jī)起動(dòng) X32 Y32 左側(cè)刀抬刀 YA4 SB3 垂直刀架返回 X20 Y20 右側(cè)刀抬刀 YA3 SB4 側(cè)刀架返回 X21 Y21 左側(cè)刀架電機(jī) Km2 SQC 垂直刀架復(fù)位 Y22 右側(cè)刀架電機(jī) Km3 SQY 右側(cè)刀架復(fù)位 X23 Y23 橫梁松緊正轉(zhuǎn) KQJ SQZ 左側(cè)刀架復(fù)位 X24 Y24 橫梁松緊反轉(zhuǎn) KHJ SAL 左側(cè)刀架選擇 X25 Y25 橫梁升降正轉(zhuǎn) KQH SAR 右側(cè)刀架選擇 X26 Y26 橫梁升降反轉(zhuǎn) KHH SB6 橫梁升 X27 Y0 斷路器 Kmn SB7 橫梁降 X33 SQ

29、7 橫梁上限位 X34 SQ9 橫梁下限位 X30 SQ10 橫梁松緊傳感 X31 KP 油壓傳感 X0 精品文檔 第 20 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 5.2.PLC 梯形圖程序 精品文檔 第 21 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 精品文檔 第 22 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 精品文檔 第 23 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 龍門刨床 PLC 梯形圖程序各程序段說(shuō)明： 第 67 歩之前為工作臺(tái)電機(jī)的把握程序； 第 67 步至第 72 步為銑磨頭電機(jī)的把握； 精品文檔 第 24 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 第 73 步至第 75 步為油泵對(duì)刀架的互鎖點(diǎn)； 第 76 步至第 83 步為刀架和橫梁的互鎖點(diǎn)； 第

30、 77 步至第 139 步為刀架電機(jī)的把握程序； 第 140 步以后為橫梁電機(jī)的把握程序； 精品文檔 第 25 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 5.3.PLC 外接線示意圖 精品文檔 第 26 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 6. 龍門刨床電氣改造意義與成效 龍門刨床是機(jī)械工業(yè)中的主要機(jī)床之一, 主要用于加工大型工件和多個(gè)工件同時(shí)加 工,在工業(yè)生產(chǎn)中占有很重要的位置；它的電氣把握主要包括工作臺(tái)的主傳動(dòng)和進(jìn)給機(jī) 構(gòu)的規(guī)律時(shí)序把握兩部分, 然而其工作臺(tái)的行程把握主要是接受傳統(tǒng)的繼電器和行程開(kāi) 關(guān)來(lái)把握,這種方式存在這故障高,接線復(fù)雜,檢修不便利等缺陷,這對(duì)加工性能及成 本有著很大的影響,同時(shí)仍不能保證質(zhì)量；然

31、而目前許多企業(yè)仍廣泛使用這種傳統(tǒng)的繼 電器把握機(jī)床,更新一臺(tái)機(jī)床由于成本的問(wèn)題也不是很現(xiàn)實(shí),代價(jià)太高；因此,對(duì)龍門 刨床的加工性能和把握要求進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)一套成本較低性能牢靠的方案,用于實(shí)踐, 能有效的改善以上的不足之處； 隨著近年來(lái) PLC 和變頻器在工業(yè)領(lǐng)域里面的迅猛進(jìn)展,為轉(zhuǎn)變龍門刨成的傳統(tǒng)缺 點(diǎn)供應(yīng)了可實(shí)現(xiàn)的途徑； 對(duì) PLC 的簡(jiǎn)潔介,中文全稱 紹 PLC 可編程序把握器： PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller 為可編程規(guī)律把握器,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；它接受一類可編程的儲(chǔ)備器,用于其內(nèi)部?jī)?chǔ)備程序

32、,執(zhí)行規(guī)律運(yùn)算 , 次序把握, 定時(shí),計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面對(duì)用戶的指令,并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 / 輸出把握各種類 型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程；可編程把握系統(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)；它接受一種可編程的儲(chǔ)備器, 在其內(nèi)部?jī)?chǔ)備執(zhí)行規(guī)律運(yùn)算,次序把握,定時(shí),計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,通過(guò)數(shù) 字式或模擬式的輸入輸出來(lái)把握各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程,它有如下特點(diǎn)： （ 1）結(jié)構(gòu)靈敏,不受環(huán)境的限制,有電即可組建網(wǎng)絡(luò),同時(shí)可以靈敏擴(kuò)展接入端 口數(shù)量,使資源保持較高的利用率,在移動(dòng)性方面可與 WLAN媲美； （

33、2）傳輸質(zhì)量高,速度快,帶寬穩(wěn)固,可以很平順的在線觀看 DVD 影片,它所提 供的 14Mbps 帶寬可以為許多應(yīng)用平臺(tái)供應(yīng)保證；最新的電力線標(biāo) HomePlug AV 傳準(zhǔn) 輸 速度已經(jīng)達(dá)到了 200Mbps；為了確保 QoS,HomePlugAV 接受了時(shí)分多路拜望 TDMA）與（ 帶有沖突檢測(cè)機(jī)能的載體偵聽(tīng)多路拜望（ CSM）A 協(xié)議,兩者結(jié)合,能夠很好地傳輸流媒體； （ 3）范疇廣,無(wú)所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)；雖然無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以做 精品文檔 第 27 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 到不破墻,但對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō),其必需布設(shè) N 多個(gè) AP 才能中意需求,而且同樣不 能 避面信號(hào)盲區(qū)

34、的存在；而電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò),它的規(guī)模之大,是其他任何網(wǎng)絡(luò)無(wú)法 比擬的；由此,運(yùn)營(yíng)商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每一處有電力線的地方； 這一技術(shù)一旦全面進(jìn)入商業(yè)化階段,將給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來(lái)極大的進(jìn)展空間；終端用戶只 需要插上電力貓, 就可以實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入, 電視頻道接收節(jié)目, 打電話或者是可視電話； （ 4）低成本；充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,無(wú)需任何布線,節(jié)省了資 源；無(wú)需挖溝和穿墻打洞,防止了對(duì)建筑物,公用設(shè)施,家庭裝潢的破壞,同時(shí)也節(jié)省 了人力；相對(duì)傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù), PLC 成本更低,工期短,可擴(kuò)展性和可治理性更強(qiáng)；目 前國(guó)內(nèi)已開(kāi)通電力寬帶上網(wǎng)的地方,其包月使用費(fèi)用一般為

35、 50-80 元/ 月左右,這樣的 價(jià)格和許多地方的 ADSL 包月相持 平； （ 5）適用面廣； PLC 作為利用電力線組網(wǎng)的一種接入技術(shù),供應(yīng)寬帶網(wǎng)絡(luò)“最終 一 公里”的解決方案,廣泛適用于居民小區(qū),酒店,辦公區(qū),監(jiān)控安防等領(lǐng)域；它是利用 電力線作為通信載體, 使得 PLC 具有極大的便利性, 只要在房間任何有電源插座的地 方, 不用撥號(hào),就馬上可享受 4.545Mbps 的高速網(wǎng)絡(luò)接入,來(lái)瀏覽網(wǎng)頁(yè)撥打電話,和觀 看在線電影,從而實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù),語(yǔ)音,視頻,以及電力于一體的“四網(wǎng)合一” ； 在接受變頻器和 PLC 對(duì) B2022A 型龍門刨床進(jìn)行自動(dòng)化改造后,發(fā)覺(jué)無(wú)論從產(chǎn)品 工 藝性仍是經(jīng)濟(jì)性

36、上來(lái)說(shuō)都取得了不錯(cuò)的成效； 1工作方式： 在 B2022A 改造前,工作時(shí),直流發(fā)電機(jī)組始終處于運(yùn)行狀態(tài),特殊是在工作間 隙, 測(cè)量工件時(shí)等,白白消耗大量的空載能量；改造后,龍門刨床只是在工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)才消 耗能量,并且在輕載時(shí)變頻器自動(dòng)節(jié)能； 2進(jìn)線電流： 在改造前,大刨切削 45 號(hào)鋼坯時(shí),吃刀深度 10 mm,進(jìn)刀量為 1 mm,檢測(cè)進(jìn)線電 流為 50A；改造后,同樣加工條件下,進(jìn)線電流僅為 ； 3環(huán)境改善： 改造前,發(fā)電機(jī)組工作時(shí)噪音嚴(yán)肅,可達(dá) 改善了工作環(huán)境,利于操作工人的身心健康； 4占地面積： 80dB；改造后,檢測(cè)噪音為 70dB,大大 改造前,機(jī)組占地面積大,現(xiàn)在改造后僅為原先

37、的 10%； 5機(jī)床修理： 精品文檔 第 28 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 改造前,機(jī)床修理量大,并且難以修理,特殊是勵(lì)磁發(fā)電機(jī)不發(fā)電故障；改造后, 由于變頻器把握柜集中,基本上不出大的故障； 6機(jī)床運(yùn)行： 改造前,由于原 B2022A 機(jī)床年久失修,各處性能大不如最初,換向慣性大； 改造后,接受了先進(jìn)的矢量把握,從性能,穩(wěn)固性上超過(guò)原先,換向慣性小,反向 快速響應(yīng) 7. 電磁鐵的壽命可大大延長(zhǎng) 原拖動(dòng)系統(tǒng)是在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘的改造后,可以在 基本停住的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘,閘皮的磨損情形大為改善； 8. 操作手柄不易損壞 原系統(tǒng)的操作手柄因常常受力過(guò)大,屬于易損件；改造后,操作 手柄的受力將大大

38、的減小,不簡(jiǎn)潔損壞； 9. 把握系統(tǒng)的故障率大為下降 原系統(tǒng)是由于特殊復(fù)雜的接觸器,繼電器系統(tǒng)進(jìn)行把握 的,故障率較高；改造后,把握系統(tǒng)可大大簡(jiǎn)化,牢靠性大為提高； 對(duì)改造后的刨床,不僅僅有上述優(yōu)點(diǎn),最主要的是解決了成本和安全性的問(wèn)題,提 高了生成的效率,能夠讓工作者在安全的環(huán)境中工作,同時(shí)為企業(yè)的生產(chǎn)和壯大奠定了 基礎(chǔ),能夠推動(dòng)社會(huì)的自動(dòng)化進(jìn)程； 7. 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)龍門刨床的 PLC 和變頻器現(xiàn)代化電氣改造, 在為期兩周的 時(shí) 間里我大量的翻閱相關(guān)資料來(lái)填補(bǔ)自己在設(shè)計(jì)方面的不足, PLC 進(jìn)展到今日,已經(jīng)形 成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品,可以用于各種規(guī)模的工業(yè)把握?qǐng)龊希怀?/p>

39、規(guī)律處理功能以 外,PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算才能,可用于各種數(shù)字把握領(lǐng)域；多種多樣的功能單 元大量涌現(xiàn), 使 PLC 滲透到了位置把握, 溫度把握, CNC 等各種工業(yè)把握中； 加上 PLC 通信才能的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的進(jìn)展,使用 PLC 組成各種把握系統(tǒng)變得特殊簡(jiǎn)潔； 目前我國(guó)加緊制造業(yè)的換代升級(jí),開(kāi)頭由傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型向現(xiàn)代化智能型過(guò)渡,能不 能完成換代升級(jí)關(guān)系到我國(guó)今后的長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)展, 因此組為一名自動(dòng)化專業(yè)的高校生更應(yīng)當(dāng) 肩負(fù)起歷史賜予的重任努力把握先進(jìn)技術(shù)不斷縮小與世界強(qiáng)國(guó)間的技術(shù)差距； 通過(guò)對(duì) B2022 型龍門刨床的改造, 我們明白了龍門刨床的構(gòu)成和各個(gè)部分的工作 原 理以及

40、安全操作技術(shù)；明白機(jī)械制造工藝學(xué)問(wèn)和新工藝,新技術(shù),新設(shè)備在機(jī)械制造中 的應(yīng)用； 在主要的機(jī)械設(shè)備改進(jìn)上,具有初步的獨(dú)立摸索問(wèn)題的才能；在明白,熟 精品文檔 第 29 頁(yè),共 31 頁(yè)精品文檔 悉和把握確定的工程基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)和操作技能過(guò)程中,培養(yǎng),提高和加強(qiáng)了我們的獨(dú)立自主 的摸索才能,創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新才能；不僅加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的熟識(shí),同時(shí),對(duì) plc 和變頻 器的理論學(xué)問(wèn)也有了進(jìn)一步明白； 這次改造,讓我們明白做事要認(rèn)真當(dāng)心細(xì)致,不 得有半點(diǎn)馬虎；同時(shí)也培養(yǎng)了我們堅(jiān)強(qiáng)不屈的本質(zhì),不到最終一秒決不舍棄的毅 力！ 培養(yǎng)和錘煉了勞動(dòng)觀點(diǎn),質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)觀念, 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,老師對(duì)我們 的紀(jì)律要求特殊嚴(yán)格,制訂了同學(xué)實(shí)習(xí)守就,對(duì)同學(xué)的綜合工程素養(yǎng)培養(yǎng)起到了