利用PLC对龙门刨床的改造设计

目录1.龙门刨床运动形式及改造要求........................ - 1 -1.1龙门刨床结构及运动形式 .................................. - 1 -1.2龙门刨床电气控制改造目的及意义 .......................... - 2 -1.3龙门刨床电气控制改造总体要求 ............................ - 3 -1.4龙门刨床电气控制改造方案 ................................ - 5 -2.工作台变频调速及PLC控制......................... - 7 -2.1工作台运动及调速要求 .................................... - 7 -2.2工作台调速方案 .......................................... - 9 -2.3工作台电气控制输入、输出确定 ........................... - 10 -2.4工作台电气控制接线图 ................................... - 11 -2.5工作台PLC电气控制程序 ................................. - 12 -3.刀架变频调速及PLC控制.......................... - 13 -3.1刀架运动及调速要求 ..................................... - 13 -3.2刀架调速方案 ........................................... - 13 -3.3刀架电气控制输入、输出确定 ............................. - 13 -3.4刀架电气控制接线图 ..................................... - 14 -3.5刀架PLC电气控制程序 ................................... - 15 -4.横梁及辅助运动控制............................. - 17 -4.1横梁运动形式及拖动方式 ................................. - 17 -4.2油泵控制 ............................................... - 18 -4.3铣磨头变频调速控制方案 ................................. - 18 -4.4横梁及其它辅助运动控制接线图 ........................... - 18 -5.课程设计总结................................. - 20 -5.1龙门刨床电气控制改造意义与可行性分析 ................... - 20 -5.2龙门刨床电气控制改造效果和解决的主要问题 ............... - 21 -5.3心得体会与建议 ......................................... - 30 -5.4结束语 ................................................. - 31 -1.龙门刨床运动形式及改造要求1.1龙门刨床结构及运动形式图1龙门刨床因有一个由顶梁和立柱组成的龙门式框架结构而得名，工作台带着工件通过龙门框架作直线往复运动，多用于加工大平面（尤其是长而窄的平面），也用来加工沟槽或同时加工数个中小零件的平面。

郑州华信学院课程设计说明书题目：姓名：院（系）：专业班级：学号：指导教师：成绩：时间：年月日至年月摘要分析了龙门刨床的运动特点，利用PLC和变频技术对B2012A型龙门刨床进行自动化改造，以提高其加工效率和精度。

关键词：龙门刨床；PLC；变频器；电气控制。

前言龙门刨床在工业生产中占有很重要的地位，主要用于加工大型工件或同时加工多个工件，是工业的母机。

龙门刨床的主运动是工作台的直线往复运动，而进给运动则是刨刀的横向或垂直间歇运动，龙门刨床的工作台传动一般都采用行程开关，和传统的继电器来控制。

这种方式有接线复杂，检修困难，故障多等缺点。

这样对加工性能有很大影响。

但是由于数控机床的代价太高，对中小型企业来说成本太大，所以更新一台机床不是很容易的，因此，就对于龙门刨床的传动特点，加工性能，和要求进行分析，在此设计一套低成本低又能有效解决以上不足之处的方案。

随着近年来plc和变频器在工业领域里面的迅猛发展，为改变龙门刨成的传统缺点提供了可实现的途径，本文作者将以B2012A为例，根据龙门刨床的控制线路，用可编程控制器和变频器对其进行改造。

目录1.龙门刨床运动形式及改造要求 (4)1.1龙门刨床结构及运动形式 (4)1.主要结构 (4)2.运动形式 (4)1.2龙门刨床电气控制改造目的及意义 (4)1.3龙门刨床电气控制改造总体要求 (5)1.4龙门刨床电气控制改造方案 (5)2.工作台变频调速及PLC控制 (6)2.1工作台运动及调速要求 (6)1.运动分析 (6)2. 调速要求 (7)2.2工作台调速方案 (7)2.3工作台电气控制输入、输出确定 (8)2.4工作台电气控制接线图 (8)2.5工作台PLC电气控制程序 (10)3.刀架变频调速及PLC控制 (12)3.1刀架运动及调速要求 (12)3.2刀架调速方案 (13)3.3刀架电气控制输入、输出确定 (15)3.4刀架电气控制接线图 (16)3.5刀架PLC电气控制程序 (17)4.横梁及辅助运动控制 (19)4.1横梁运动形式及拖动方式 (19)4.2油泵控制 (20)4.3铣磨头变频调速控制方案 (20)4.4横梁及其它辅助运动PLC控制及程序 (21)4.5横梁及其它辅助运动控制原理图 (23)5.课程设计总结 (24)5.1龙门刨床电气控制改造意义与可行性分析 (25)5.2龙门刨床电气控制改造效果和解决的主要问题 (25)5.3心得体会与建议 (25)5.4结束语 (26)1.龙门刨床运动形式及改造要求1.1龙门刨床结构及运动形式1.主要结构B2012A型龙门刨床主要由7部分组成，如图1所示，其中床身为箱体型零件，其上有V形和U形导轨。

龙门刨床PLC设计作业1背景龙门刨床是一种加工机床，其加工过程需要根据工件的要求进行不同的操作和运动，以达到预期的加工效果。

而PLC(Programmable Logic Controller)是一种专门用于自动化控制的计算机，常用于工业生产线中。

本文将介绍龙门刨床中PLC 的设计。

PLC的作用PLC作为自动化控制系统中的核心设备，其主要作用是完成第一级控制。

在龙门刨床中，PLC的主要任务是对电机进行控制，以控制刨床的运动、加工速度和切削参数等。

PLC的设计过程PLC设计的过程主要包括以下几个步骤：1. 确定控制需求根据龙门刨床的具体加工需求，确定PLC需要控制的工作模式、电机转速和运动速度等参数。

同时，需要考虑不同的工件可能需要不同的控制参数。

2. 编写控制程序根据控制需求，使用PLC专用的编程软件编写控制程序。

控制程序将各个控制指令排列组合成具体的控制逻辑，控制电机按照预定的参数完成工件的加工。

3. 硬件连接将PLC与电机、传感器等相关设备进行连接。

这个过程中需要根据设备的特点和PLC的输入输出接口来灵活搭配连接方式。

4. 调试与测试经过硬件连接之后，需要进行调试和测试，确保PLC可以精准地控制电机。

首先进行单个电机的控制测试，然后进行整个系统的测试，包括运动速度、加工精度和效率等方面。

PLC的优势与传统的机械控制方式相比，PLC具有以下优势：1.程序控制方式更加先进、灵活，可以实现多种模式的切换。

2.控制精度高，可以对加工参数进行更加精细的控制。

3.由于采用计算机控制，PLC系统更加稳定，故障率低。

龙门刨床中PLC的设计，是一种先进、自动化的控制方式，相对于传统的机械控制方式优势明显。

PLC可以根据工件的不同需求，实现精细的控制，并且具有更高的效率和稳定性，对于提高生产效率和保证加工质量具有重要意义。

龙门刨床电气控制系统改造设计毕业设计说明书-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN摘要传统的龙门刨床控制系统可靠性差，维护困难，加工质量及生产效率低。

如今PLC技术的不断发展，用PLC设计电气控制系统是简便可行的方法。

本文介绍的用PLC设计龙门刨床的电气控制系统，不但满足了所需的各种控制功能，而且在节省资金的前提下，还具有结构简单，运行稳定和便于维护等特点。

特别是其硬件简单可靠,软件丰富灵活,运行效果好。

以可编程控制器检测速度过零为换向条件实现了工作台的无冲击换向。

以精密电位计为速度给定元件，可手动实时精确地调节主电机转速，从根本上克服了龙门刨床换向冲击大、工作效率不高、耗电量大等一系列缺点。

系统以数字显示输出主电机实时转速和电枢电流值，显示准确、直观。

利用PLC 改造老式龙门刨床用的电控部分。

根据龙门刨床工艺对控制系统的要求, 对电气控制系统进行重新设计。

主拖动采用调速范围宽、节能效果显著的变频器, 用PLC 实现开关量逻辑控制和变频电动机的转速控制。

控制系统选用触摸屏作人机界面, 实时显示龙门刨床的运行状态和故障信息。

给出了电力拖动系统的主回路电路图、PLC 的外部接线图。

改造后的龙门刨铣床大大提高了机床的性能和加工精度, 达到了预期效果。

利用PLC对龙门刨床电控系统进行设计的途径和方法，为改进机床设计提供了新的思路, 对促进工业企业技术进步具有一定意义。

【关键词】编程逻辑控制器，龙门刨床，控制系统，直流调速，刨台运动控制AbstractThe traditional control system of gantry planer has the shortcomings in reliability, maintenance,processing of quality and efficiency of production. Now as a result of the PLC technology unceasing development, designing the electrical control system with PLC is a simple and feasible paper presents the design of gantry planer with PLC for the electrical control system,which will satisfy the needs of control , under the premise of saveing money it is also simple, stable and easy to maintain operational its hardware is simple and reliable,and its software is rich and movement effect is system realizes zero-speed reversing of the work platform and eliminates the impact of original precise potentionmeters are in this system as the speed regulating can regulate the real-time rotational speed of the main electromotor accurately,and the disadvantages of the original system are hurdled in this real-time rotational speed and the armature current of the main electromotor can be shown accurately and digitally.The ways and means that designing gantry planer electrical control system with PLC provide a new approach for improving the machine's design and promote industrial enterprises with a certain sense of technological progress.Keywords：Programmable Logic Controller (PLC)，Gantry Planer，Control System，Direct Current Speed Regulating，Table Movement Control目录摘要 (1)Abstract (2)1 引言 (1)选题背景 (1)龙门刨床的结构特点 (1)本论文的研究目的及意义 (1)国内外研究现状 (2)本论文的研究方法 (3)2 改造前原龙门刨床存在的问题及缺点 (4)存在的缺点 (4)刨床的机械特性 (4)3 系统总体方案设计 (6)几种可行性方案比较 (6)3.1.1 理想的速度运行曲线 (6)3.1.2 实现理想速度运行曲线的几种方法比较 (6)总体方案设计 (7)3.2.1 PLC的选型 (7)3.2.2 系统总体方案 (8)3.2.3 系统主要配置和设置 (8)3.2.4 系统工作流程和控制功能实现 (9)本章小结 (9)4 系统硬件电路设计 (11)电机原理图设计 (11)4.1.1电机拖动电路工艺介绍 (11)电源电路设计 (12)4.2.1 DC电源原理 (12)BK变压器 (15)励磁单元 (16)4.4.1励磁电源 (16)4.4.2 FXMP25磁场控制器 (16)4.4.3 变频器故障诊断与日常维护 (17)直流驱动器MENTORII (18)PLC可编程控制器 (22)4.6.1 PLC的基本组 (23)4.6.2 PLC的发展趋势 (24)4.6.3 PLC技术发展呈现新的动向 (25)4.6.4三菱PLC的选型方法 (26)4.6.5三菱plc程序设计 (27)5 软件设计部分 (31)系统流程图设计 (31)程序设计步骤及要点 (31)三菱PLC控制系统一般设计方法 (33)横梁升降控制 (34)刀架进给、制动控制 (35)6 预计改造后变化 (37)用PLC实现机床的自动控制 (37)改造后龙门刨控制系统的特点 (37)应用情况及效果 (37)6.3.1 比较结果 (37)6.3.2 提高效率 (39)总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1 引言选题背景传统的龙门刨床可靠性差，维护困难，影响了加工质量及生产效率。

用PLC改造龙门刨床电气控制系统摘要：本文介绍了如何使用PLC改造龙门刨床电气控制系统，提高了其控制性能和生产效率。

通过安装PLC控制器，并配置相应的逻辑控制程序，实现了对龙门刨床的启动、停止、速度调节、工件夹紧等功能的自动化控制，有效地提高了刨床的生产效率和减少了工人劳动强度。

关键词：PLC，龙门刨床，电气控制系统，自动化控制，生产效率正文：一、龙门刨床的电气控制系统简介龙门刨床是一种常用的大型加工设备，广泛应用于各种金属材料的切削加工和形状加工。

龙门刨床的电气控制系统主要由各种控制按钮、电机控制器、传感器和电气控制箱等组成。

目前，大多数龙门刨床的电气控制系统还是基于传统的电路设计，存在操作不方便、控制性能差、产量低等问题。

二、PLC控制器的优势PLC即可编程序控制器，是一种可编程逻辑控制设备，具有高度可靠性、扩展性和灵活性等特点。

使用PLC控制器改造龙门刨床电气控制系统可以有效地提高其控制性能和生产效率，具有以下优势：1、逻辑控制程序可编程，方便灵活。

2、输入输出模块可扩展，支持多种信号采集。

3、通信接口丰富，可与其他设备联网通信。

4、可靠性高，故障率低，维护成本低。

三、PLC改造龙门刨床电气控制系统的具体步骤及实现效果1、安装PLC控制器在龙门刨床电气控制系统中添加PLC控制器，将其与原有的电气控制元件相连。

根据需要，安装多个输入输出模块，用于控制信号的采集和输出。

2、编写逻辑控制程序利用PLC编程软件编写逻辑控制程序，实现龙门刨床的启动、停止、速度调节、工件夹紧等功能。

通过对节点的逻辑运算和电气控制元件的分配，实现龙门刨床的自动化控制。

3、调试和优化将编写好的逻辑控制程序下载到PLC控制器中，并对其进行调试和优化，确保其正常运行。

在实际的车间环境中，根据需求优化控制程序，达到最佳的控制效果。

使用PLC控制器改造龙门刨床电气控制系统后，可以实现龙门刨床的自动化控制，大大提高了生产效率，缩短了生产周期，减轻了工人劳动强度，同时还可以降低故障率和维护成本。

BI YE SHE JI（20 届）龙门刨床的PLC电气控制系统设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月-Ⅰ-摘要在分析和研究龙门刨床（B2012A）控制原理的基础上，根据生产工艺要求，设计了龙门刨床基于变频调速的PLC控制。

该系统以西门子公司的TD3000为主要调速控制器件，PLC选用西门子公司的S7-200系列的CPU224。

根据刨床的实际调速范围和负荷，选择了变频异步电动机、变频器和测量转速的编码器型号；绘制了电力拖动系统的主回路电路图、PLC和变频器的外部接线图。

并且，对变频器接口电路的设计方法和变频器参数的设置方法也做了详细说明。

刨床各个运动部件采用PLC逻辑控制，根据工艺要求可实现各部分的单独运动及联动。

用可编程控制器进行检测过零为转换条件，实现了工作台的无冲击换向。

以精密电位计为速度给定元件，可手动实时准确地调节主电机的转速，从根本上解决了龙门刨床换向冲击大、工作频率不高、耗电量大等缺点。

关键词：龙门刨床，变频器调速，PLC-Ⅰ-AbstractOn the basis of the analysis and research of the original control system of double housing planer (B2012A), according to the special requirements of production process, designed a system with a the inverter direct current speed control based on PLC control. The system chooses the Siemens TD3000 as the main speed control devices, and the PLC selected the Siemens S7-200 series CPU224.First, the dissertation introduces the hardware design of the control system. According to actual speed regulation range and loads of the original DC drive system, the model of variable frequency induction motor, inverter and encoder to measure the speed are chosen. It presents the main circuit schematics of electric drive system, and the external wire-connection diagrams of PLC and inverter. Furthermore, a description of the interface circuit design fashions and parameters setting of inverter are described.The system use the programmable controller, as to realize zero-speed examining and logical controlling, and the linkage of the motile parts can be achieved according to its process requirements. In this system , zero-speed reversing of the work platform and no impact of original system can be realized. Precise potentiometers are chosen as the speed regulation components in this system, it can regulate the Real-time rotational speed of the main electromotor accurately, and the disadvantages of the original system, such as the large reversing impact of planer, the inadequate operating frequency and too high power consumption, are hurdled in this system.Key words: planer, inverter, PLC-Ⅱ-目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT............................................................................................ . (Ⅱ)目录..................................................................................................... . (Ⅲ)第一章绪论........................................................................................ .. (1)1.1课题的目的和意义 (1)1.1.1本课题的目的 (1)1.1.2本课题的研究意义 (1)1.2龙门刨床电气控制的发展 (1)1.2.1龙门刨床电气控制的历史与现状 (1)1.2.2龙门刨床电气控制的发展 (3)1.3课题设计参数及主要内容 (3)第二章龙门刨床控制系统的设计方案..................................................... .. (5)2.1现有龙门刨床存在的问题 (5)2.2龙门刨床的结构特点 (5)2.3龙门刨床的工艺特点及技术要求 (6)2.4总体设计方案的确定 (9)第三章龙门刨床控制系统的硬件设计 (11)3.1系统逻辑控制程序设计的主要组成 (11)3.2电力拖动系统的主回路设计 (11)3.3PLC的选型及外部接线图 (13)3.3.1 PLC的特点 (13)3.3.2 PLC的选型 (14)3.3.3 PLC的外部接线图 (15)3.4变频装置的选型和硬件配置 (17)3.4.1 电机选型 (17)3.4.2 变频器选型 (17)3.4.3 变频器接口电路设计与参数设置 (19)3.4.4 编码器与PG速度卡选型 (21)3.5传感器的选型 (22)第四章 PLC逻辑控制程序设计 ................................................................ (24)4.1PLC逻辑控制程序设计方法概述 ................................................. (24)4.2工作台控制程序设计 (24)4.2.1工作台点动程序设计 (25)4.2.2工作台自动往返控制程序设计 (27)4.3辅助部分控制程序设计 (30)4.3.1 横梁升降逻辑控制程序设计 (30)4.3.2 刀架运动逻辑控制程序设计 (31)4.3.3 风机、油泵逻辑控制程序设计 (33)4.4 PLC若干技术的实现 (33)4.4.1 工作台无冲击换向技术的实现 (33)4.4.2 多件联动安全性与可靠性的实现 (33)4.4.3 工作台切削过载自动返回的实现 (34)结论..................................................................................................... (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录系统PLC逻辑控制程序梯形图 (38)第一章绪论1.1 课题的目的和意义1.1.1 本课题的目的龙门刨床电气设备是一个复杂的工厂大型零件生产的关键设备之一，刨床电气传动自动控制对生产过程的控制系统有很高的要求，并且也在不断提高。

PLC改造B2012A型龙门刨床控制系统1.改造意义本题的改造目标为利用可编程控制器及变频器实现对龙门刨床的自动控制和平滑调速,消除换向冲击,提高工作效率,减少噪声,取缔原控制系统,从而达到既经济又快捷地运行龙门刨床的目的.而使龙门刨床复杂的电气控制系统变的简单,清晰明了,使龙门刨床处于最佳的工作状态.龙门刨床如控制和使用得当,不仅能提高效率,节约成本,还可大大延长使用寿命.龙门刨床主要分为机械和电气控制两大组成部分,机械部分相对比较稳定,而使龙门刨床运行在最优状态主要取决于电气控制系统控制方式.在传统龙门刨床中,其机械部分刚性好,精度较高,一般其基本性能可达到现代同类机械的水平,但控制和驱动部分则显得不同程度的老化,对老式龙门刨床的改造有很大的实际意义.2.工艺要求本课题的工艺要求为:(1)取消电机扩大机、发电机,以减少噪声,克服诸多控制缺陷.(2)工作台能实现自动循环工作和点动,可实时精确调节工作台速度,平稳换向,并有自动和点动工作时的极限保护.(3)垂直刀架可方便地在水平和垂直两个方向快速移动和进刀,并能进行快速移动和自动进给的切换.(4)左右侧刀架可在上、下方向快速移动和进刀,能进行快移/自动切换.并有左右侧刀架限位开关,防止其向上移动时与横梁碰撞.(5)横梁可方便地上下移动和夹紧放松,加紧程度可调;横梁下降时有回升延时,延时时间可调.(6)润滑泵有连续/自动切换开关,系统一得电,油泵即上油,至一定压力时,油压继电器触点闭合,为工作台工作做准备.(7)有保护环节控制,保证工作台停在后退末了,以免切削过程中发生故障而突然停车造成刀具损坏和影响加工工件表面的光洁度.(8)各回路均有自动空气断路器作短路保护和过载保护.3.工作原理B2012A型龙门刨床接触器--继电器控制电路原理:(1)主拖动机组的启动和停止按主拖动机组的启动按钮SB2后,接触器KM1和KMY吸上.时间继电器KT2线圈得电,经延时它的触点动作.接触器KM1的常开触点(703-705)闭合,实现自保.同时KMY 的常闭触点(702-706)断开KM2与KM△线圈通路,接触器KMY在主拖动机组定子侧的三个常开触点闭合,使主拖动机组接成Y并启动.随着主拖动机组的启动,发电机G和励磁机GE也被拖动运转.当GE输出电压达到正常数值时,直流时间继电器KT1吸上,它的断电延时闭合的常闭触点(705-717)打开,断电延时打开的常开触点(723-725)闭合.由于时间继电器KT2延时时间尚未结束,它的触点(705-717)尚未断开,所以尽管KT1的触点(705-717)已打开,接触器KMY扔维持吸上状态,主拖动机组扔按星形连接运行.当时间继电器KT2的延时结束时,它的通电延时断开的常闭触点(705-717)断开,接触器KMY断电释放,同时KT2的通电延时闭合的常开触点(705-723)和已经闭合的KT1的触点(723-725)共同使接触器KM2通电吸上.KM2有两个常开触点闭合,一个实现自保(705-725),另一个(717-721)为接触器KM△通电做好准备.KM2的两个常闭触点断开,一个(717-719)使KMY彻底失电,另一个KM2的常闭触点(31-51)使KT1线圈失电,在这里KT1是负责Y与△切换的间隔时间,经过整定延时后,KT1的触点(705-717)闭合,触点(723-725)打开.这时KM△线圈得电吸合,KM△在主拖动机组定子侧的三个常开触点闭合,使主拖动机组被连接成三角形运转,同时KM△的常闭触点(702-704)断开KT2与KMY的线圈通路,到此主拖动机组启动完毕.当按下主拖动机组的停止按钮SB1时,接触器KM1、KM△和KM2均断电释放,主拖动机组的电源被切断机床停止工作.(2)工作台的“步进”、“步退”当主拖动机组启动完毕后，接触器KM△的常开触点（101－103）闭合，按工作台“步进”按钮SB8,继电器KA3通电吸合，KA3的常开触点（1－3）闭合，断电延时继电器KT3吸合，KT3的延时闭合的常闭触点（41－270）与（280－281）断开，断开了电机放大机的欠补偿回路和发电机的自消磁回路，同时KT3的延时断开的常开触点（1－201）与（2－204）闭合，使电机放大机控制绕组WC3中加入给定电压。

PLC和直流驱动控制的龙门刨控制系统改造随着现代材料和控制技术的发展，龙门刨床的实时控制有了许多技术改进。

文章主要研究龙门刨控制系统的改造，利用PLC控制调速系统对龙门刨控制系统进行改造，最后通过实际应用验证，龙门刨控制系统控制功能得到了增强，同时整个龙门刨系统的可靠性和稳定性有了很大的提高。

标签：直流调速；PLC；龙门刨1 引言龙门刨床是用途比较广泛的一种大型关键设备。

龙门刨的工作特点是将工件放在刨台上，刨刀在刨台上对工件进行来回的的刨削，此时刨台在做频率很高的往复运动。

一般情况下刨台的运动可以设置为两种：人工点动运行模式和自动往复循环运行模式。

龙门刨其控制系统动作频繁，导致工作台工作故障，维修工作量大，影响生产；因此存在着耗能高、精度低、控制线路复杂、故障率高、稳定性差等一系列问题。

为解决以上问题，我们做出以PLC为核心，采用全数字式直流驱动器，利用它为调速单元的直流调速控制方案，对龙门刨床的电控系统进行了具有针对性的改造和修缮。

2 系统改造可行分析龙门刨床运动可分为：主运动形式、进给运动及辅助运动形式。

主运动：龙门刨床工作台始终是进行重复往返运动；进给运动：通常是指刨床左右刀架的进给；辅助运动：主要是为了调整刀具，如横梁的夹紧、放松，横梁的上、下移动等。

龙门刨床刨床前进时为工作行程，此时带动工作台的电机有负载。

龙门刨床后退时为返回行程，返回过程刀具抬起，电机为空载。

改变电动机电枢电压的大小和方向，就改变了刨台的运行速度和方向。

进行机床改造的总体设计时，需要考虑到控制系统和驱动系统的协调。

本机床的动作控制绝大部分属于逻辑控制，因此选择可编程序控制器（PLC）来完成机床的动作控制，可使各电机的运行，各刀架的移动、抬刀、横梁夹紧等，主传动电磁制动器的动作实现程序控制。

针对老式交磁扩大机组和老式可控硅组件龙门刨床的改造，采用了最新的控制技术和电机驱动系统，具有节电、降噪、控制逻辑灵活、换向平稳、使用可靠等特点，大大提高了设备自身的实用价值。

基于PLC的龙门刨床控制系统设计摘要：龙门刨床是一种大型的机械加工设备，有着复杂的机械结构和电气控制系统。

早期老式龙门刨床的主拖动系统采用放大机-发电机-电动机的系统进行驱动，能耗较高，噪音大，损耗大并且维修维护困难。

针对以上问题，本文设计了龙门刨床的电气控制系统。

主拖动系统采用变频器代替老旧系统，采用变频器的控制方式速度调整范围大，相比于老式系统更加节能，噪音小。

采用可编程逻辑控制器（PLC）控制实现中间过程。

本文还对龙门刨床电气控制系统的总体方案、硬件设计、软件设计进行了介绍。

包括PLC、变频器、变频电机等设备的选型，PLC输入输出电路的设计、手动/自动程序的设计等工作。

1.引言我国工业快速发展的今天，龙门刨床作为大型的加工设备，做出的贡献非常的大。

其对电机的制动和起动控制的要求非常的高，为了提高生产的速度，必须尽可能的减少其在制动和起动的动作时间。

PLC的功能强大，维护方便，可靠性高，将PLC应用到龙门刨床的电气系统中，通过PLC的CPU来替代老式的各个模拟单元，大大减少了系统的复杂性2.龙门刨床的主要构造龙门刨床主要是由顶梁、垂直刀架、底座、工作台、侧刀架、横梁、立柱七部分组成，构造图如图2-1所示。

图2-1 龙门刨床的构造示意图工作台固定在底座的导轨上，导轨是前后放置的，工作台可沿导轨前后运动，在底座的两边各有一根立柱。

立柱固定着竖直的导轨，左右侧刀架可沿导轨上下运动。

同时导轨上还有横梁，横梁上放置水平导轨，垂直刀架（主刀架）可通过水平导轨左右移动。

3.硬件选型3.1 PLC的选型在一般情况下，如果我们的系统是单机或者比较小型的系统，我们可以选择控制的点数小于256的PLC，如日本的CQM1和德国西门子的S7-200等PLC，这样的PLC完全足以实现我们想要的功能。

若是我们的系统比较复杂，控制的点数较多，我们一般要选择中型PLC，这种PLC的输入和输出模块都比较齐全，处理信息的速度相对于小型PLC快很多,而且更加稳定。

基于PLC的龙门刨床控制系统设计摘要传统的龙门刨床控制系统可靠性差，维护困难，加工质量及生产效率低。

如今PLC技术的不断发展，用PLC设计电气控制系统是简便可行的方法。

本文介绍的用PLC设计龙门刨床的电气控制系统，不但满足了所需的各种控制功能，而且在节省资金的前提下，还具有结构简单，运行稳定和便于维护等特点。

特别是其硬件简单可靠,软件丰富灵活,运行效果好。

以可编程控制器检测速度过零为换向条件实现了工作台的无冲击换向。

以精密电位计为速度给定元件，可手动实时精确地调节主电机转速，从根本上克服了龙门刨床换向冲击大、工作效率不高、耗电量大等一系列缺点。

系统以数字显示输出主电机实时转速和电枢电流值，显示准确、直观。

利用PLC对龙门刨床电控系统进行设计的途径和方法，为改进机床设计提供了新的思路, 对促进工业企业技术进步具有一定意义。

关键词：PLC，龙门刨床，控制系统Designthe Electric Control Systemof Planers Basedon PLCAbstractThe traditional control system of gantry planer has the shortcomings in reliability, maintenance,processing of quality and efficiency of production. Now as a result of the PLC technology unceasing development, designing the electrical control system with PLC is a simple and feasible method.This paper presents the design of gantry planer with PLC for the electrical control system,which will satisfy the needs of control functions.Moreover, under the premise of saveing money it is also simple, stable and easy to maintain operational characteristics.Especially its hardware is simple and reliable,and its software is rich and nimble.The movement effect is good.The system realizes zero-speed reversing of the work platform and eliminates the impact of original system.The precise potentionmeters are in this system as the speed regulating elements.It can regulate the real-time rotational speed of the main electromotor accurately,and the disadvantages of the original system are hurdled in this system.The real-time rotational speed and the armature current of the main electromotor can be shown accurately and digitally.The ways and means that designing gantry planer electrical control system with PLC provide a new approach for improving the machines design and promote industrial enterprises with a certain sense of technological progress.Key words: PLC，cantry planer，control system目录第一章绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 龙门刨床的结构特点 (1)1.3本论文的研究目的及意义 (2)第二章可编程控制器工作原理 (3)2.1 可编程序控制器的定义 (3)2.2 国内外PLC和变频技术的发展现状 (4)第三章系统硬件电路设计 (7)3.1 系统总体方案和主要硬件配置 (7)3.2系统工作流程和控制功能实现 (7)3.3 工作台控制电路设计 (8)3.4 PLC控制系统设计 (9)第四章软件设计 (13)4.1系统流程图设计 (13)4.2系统可靠性分析 (13)第五章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)第一章 绪论1.1 选题背景传统的龙门刨床可靠性差，维护困难，影响了加工质量及生产效率。

文献综述——基于PLC和变频器的龙门刨床优化设计一、龙门刨床电气控制系统简介龙门刨床是一种广泛使用的金属切割加工机床，是许多大型企业不可缺少的设备。

龙门刨床的电气系统由主拖动和控制系统两部分组成。

主拖动系统可以概括为4类：JF-D调速系统、晶闸管-直流电动机（SCR-D）模拟直流调速系统、全数字直流调速系统和交流变频调速系统。

控制系统有继电器逻辑控制系统或继电器与PLC结合的控制系统。

JF-D调速系统是上世纪60年代在龙门刨床上广泛使用的调速系统，目前该系统在国有大中型企业仍然战友相当大的比重。

JF-D主要由直流发电机、直流电动机和交磁放大机组成。

其工作原理为：通过交磁放大机控制直流发电机的励磁电压，后者控制直流发电机的输出电压，从而控制直流电动机的电枢电压，最终控制直流电动机的转速。

另外还有二台交流电动机和一台直流发电机为该系统服务，大的交流电动机是直流发电机的原动机，晓得交流电动机是交磁放大机的原动机，直流发电机为直流电动机的励磁绕组提供励磁电压。

目前，JF-D型的龙门刨床的电气系统存在下列问题：（1）调速系统占地面积大，噪音大；（2）耗电量大，效率低；（3）惯性大，调速系统动态及静态性能均不理想；（4）故障率高，可靠性差，维护检修工作量大；（5）设备严重老化；（6）电气系统的连线多，判明故障性质和查找故障困难，查找故障的时间较长；（7）工作台频繁地来回运动，继电器盒接触器的触点容易损坏或接触不良。

上世纪80年代初，许多企业对龙门刨床进行电气改造时，用晶闸管-直流电动机（SCR-D）模拟直流调速系统取代JF-D调速系统。

代表产品是1980年襄樊机床厂设计的SCR模拟直流调速系统。

该系统大大缩小了占地面积，减少了噪音，而且节省能源，效率高，使调速系统的动态和静态品质得到和大改善。

目前，该系统存在下列问题：（1） PID控制电路由分立元件组成，元件参数容易发生变化，使系统静态和动态性能恶化。

（2）众多功能单元之间接插件多，接插件的触点容易出现接触不良的故障，影响了系统的可靠性。

基于PLC变频器控制的龙门刨床复合化智能化改造王宗昌;安丽红【摘要】Composite intelligent remodeling of double-housing planers solves the problems of frequent occurrence of failures,low productivity and high maintenance cost with traditional relay control circuitry.The remodeling scheme is determined after field survey,scheme design, expert argumentation, field simulation and simulation design, and a specific remodeling scheme is then elaborated. After transformation,the machine can perform planing,milling and grounding operations and establish an intelligent man-machine operation interface,so that machiningprocess,machining state and failures can be displayed visually,thus reducing maintenance cost at later stages.After long-time safe operation,the remodeled machine can achieve over 70% energy saving as well as smooth stable speed regulation,and the frequency converter has an additional fault alarm function,thus significantly reducing maintenancecost at later stages.%龙门刨床复合化智能化改造解决了传统继电控制线路故障频发、生产效率低、维护保养成本高的问题。

湖南生物机电职业技术学院毕业设计任务书设计题目龙门刨床PLC变频器改造设计与排故课题类型方案设计类指导教师贺坤辉设计目标、内容与技术要求一、设计目标：将传统继电器控制的龙门刨床改造成由plc与变频器综合控制。

二、主要内容：1. 对龙门刨床的电气控制系统进行总体方案设计；2. 进PLC和变频器的选型及设计外部接线（与实际龙门刨床改造有差别）；3. 根据龙门刨床的工艺流程设计控制梯形图；4. 按照设计图纸，对龙门刨床电气控制柜进行改造；5. 进行通电调试、验证设计改造的控制系统；6. 编写设备改造的相关技术文件及常见故障于排除方法。

三、基本要求:1. 龙门刨床的工艺加工方法不变；2. 在保留主电路的原有原件基础上，不改变原控制系统操作方法；3. 电气控制系统控制元件(包括按钮、行程开关、热继电器、接触器)，作用与原电气线路相同；4. 主轴和进给起动、制动和变速的操作方法不变；5. 统一选用西门子变频器与西门子PLC；６. 改造原继电器控制中的硬件接线，改为PLC编程实现。

四、主要参考资料：1. 刘洪涛，黄海《PLC应用开发从基础到实践》，北京：电子工业出版社，2007年２. 向六昭《龙门刨床电气控制系统的改造设计》，载《中国西部科技》2008年第10期３. 李发海，王岩《电机与拖动基础》，北京:清华大学出版社, 2005年４.蔡红斌《电气与PLC控制技术》，北京：清华大学出版社， 2007年５. 西门子变频器用户手册西门子ＰＬＣ用户手册设计进度09月15日-09月21日，毕业设计动员与选题；09月22日，接受指导老师下达的毕业设计任务书、交流了解毕业设计主要内容；09月22日-09月23日，根据实际，制定毕业设计阶段进度计划；09月23日-09月28日，制定毕业设计提纲，收集毕业设计材料；09月29日-11月03日，进行毕业设计,进行程序调试，完成毕业设计说明书初稿；11月04日-11月06日，修订毕业设计，修改毕业设计说明书，完成第二稿；11月07日-11月09日，完成毕业设计说明书与相关材料；11月10日-11月15日，完成毕业答辩。

BI YE SHE JI（20 届）龙门刨床的PLC电气控制系统设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月-Ⅰ-摘要在分析和研究龙门刨床（B2012A）控制原理的基础上，根据生产工艺要求，设计了龙门刨床基于变频调速的PLC控制。

该系统以西门子公司的TD3000为主要调速控制器件，PLC选用西门子公司的S7-200系列的CPU224。

根据刨床的实际调速范围和负荷，选择了变频异步电动机、变频器和测量转速的编码器型号；绘制了电力拖动系统的主回路电路图、PLC和变频器的外部接线图。

并且，对变频器接口电路的设计方法和变频器参数的设置方法也做了详细说明。

刨床各个运动部件采用PLC逻辑控制，根据工艺要求可实现各部分的单独运动及联动。

用可编程控制器进行检测过零为转换条件，实现了工作台的无冲击换向。

以精密电位计为速度给定元件，可手动实时准确地调节主电机的转速，从根本上解决了龙门刨床换向冲击大、工作频率不高、耗电量大等缺点。

关键词：龙门刨床，变频器调速，PLC-Ⅰ-AbstractOn the basis of the analysis and research of the original control system of double housing planer (B2012A), according to the special requirements of production process, designed a system with a the inverter direct current speed control based on PLC control. The system chooses the Siemens TD3000 as the main speed control devices, and the PLC selected the Siemens S7-200 series CPU224.First, the dissertation introduces the hardware design of the control system. According to actual speed regulation range and loads of the original DC drive system, the model of variable frequency induction motor, inverter and encoder to measure the speed are chosen. It presents the main circuit schematics of electric drive system, and the external wire-connection diagrams of PLC and inverter. Furthermore, a description of the interface circuit design fashions and parameters setting of inverter are described.The system use the programmable controller, as to realize zero-speed examining and logical controlling, and the linkage of the motile parts can be achieved according to its process requirements. In this system , zero-speed reversing of the work platform and no impact of original system can be realized. Precise potentiometers are chosen as the speed regulation components in this system, it can regulate the Real-time rotational speed of the main electromotor accurately, and the disadvantages of the original system, such as the large reversing impact of planer, the inadequate operating frequency and too high power consumption, are hurdled in this system.Key words: planer, inverter, PLC-Ⅱ-目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT............................................................................................ . (Ⅱ)目录..................................................................................................... . (Ⅲ)第一章绪论........................................................................................ .. (1)1.1课题的目的和意义 (1)1.1.1本课题的目的 (1)1.1.2本课题的研究意义 (1)1.2龙门刨床电气控制的发展 (1)1.2.1龙门刨床电气控制的历史与现状 (1)1.2.2龙门刨床电气控制的发展 (3)1.3课题设计参数及主要内容 (3)第二章龙门刨床控制系统的设计方案..................................................... .. (5)2.1现有龙门刨床存在的问题 (5)2.2龙门刨床的结构特点 (5)2.3龙门刨床的工艺特点及技术要求 (6)2.4总体设计方案的确定 (9)第三章龙门刨床控制系统的硬件设计 (11)3.1系统逻辑控制程序设计的主要组成 (11)3.2电力拖动系统的主回路设计 (11)3.3PLC的选型及外部接线图 (13)3.3.1 PLC的特点 (13)3.3.2 PLC的选型 (14)3.3.3 PLC的外部接线图 (15)3.4变频装置的选型和硬件配置 (17)3.4.1 电机选型 (17)3.4.2 变频器选型 (17)3.4.3 变频器接口电路设计与参数设置 (19)3.4.4 编码器与PG速度卡选型 (21)3.5传感器的选型 (22)第四章 PLC逻辑控制程序设计 ................................................................ (24)4.1PLC逻辑控制程序设计方法概述 ................................................. (24)4.2工作台控制程序设计 (24)4.2.1工作台点动程序设计 (25)4.2.2工作台自动往返控制程序设计 (27)4.3辅助部分控制程序设计 (30)4.3.1 横梁升降逻辑控制程序设计 (30)4.3.2 刀架运动逻辑控制程序设计 (31)4.3.3 风机、油泵逻辑控制程序设计 (33)4.4 PLC若干技术的实现 (33)4.4.1 工作台无冲击换向技术的实现 (33)4.4.2 多件联动安全性与可靠性的实现 (33)4.4.3 工作台切削过载自动返回的实现 (34)结论..................................................................................................... (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录系统PLC逻辑控制程序梯形图 (38)第一章绪论1.1 课题的目的和意义1.1.1 本课题的目的龙门刨床电气设备是一个复杂的工厂大型零件生产的关键设备之一，刨床电气传动自动控制对生产过程的控制系统有很高的要求，并且也在不断提高。

目录1. 绪论 (4)1.1 课题的研究背景及意义 (4)1.2 课题的提出 (4)1.3 PLC与继电器控制系统的比较 (5)1.4 龙门刨床控制系统的发展 (6)1.5 论文的主要工作 (7)2. 龙门刨床的结构及电气分析 (7)2.1 刨床的作用及分类 (7)2.2 龙门刨床的结构 (8)2.3 龙门刨床的加工工艺特点 (9)2.4 龙门刨床的工艺流程对控制系统的要求 (9)3. 龙门刨床的主回路设计及变频器的选择 (11)3.1 龙门刨床电力拖动系统主回路设计 (11)3.2 主拖动电机的选型 (9)3.3 变频器的选择 (13)3.3.1 调速系统简述 (13)3.3.2 变频器选型 (11)3.3.3 主拖动与变频器的连接 (11)3.3.4 变频器的基本运行配线图 (13)4. PLC的选型及控制接线 (14)4.1 龙门刨床PLC控制系统构成 (14)4.2 PLC的选型及输入输出点的分配 (14)4.2.1 PLC的选型 (14)4.2.2 PLC I/O输入点数分配表 (15)4.2.3 PLC I/O输出点数分配表 (20)4.3 PLC控制接线图 (19)5. PLC的控制程序设计 (21)5.1 PLC程序设计概述 (21)5.2 梯形图编程语言的特点 (21)5.3 控制程序设计分析 (22)5.3.1 工作台控制程序设计分析 (22)5.3.2 风机油泵控制程序设计分析 (23)5.3.3 横梁升降控制程序设计分析 (23)5.3.4 刀架运行控制程序设计分析 (24)5.4 故障控制分析 (24)5.4.1 辅助设备常见故障及措施 (25)5.4.2 工作台常见故障及措施 (25)5.4.3 横梁常见故障及措施 (25)5.5 控制程序梯形图编制 (26)5.6 PLC控制程序指令 (29)6. 保护和抗干扰措施设计 (32)7. 结论和展望 (34)7.1 论文总结 (34)7.2 展望 (35)参考文献 (36)致谢 (37)基于PLC对龙门刨床的电气改造摘要龙门刨床主要用来加工大型工件的各种平面、斜面、凹槽等，特别适应于加工大型的、狭长的机械零件，是常见的大型机械加工设备。