B2012a型龙门刨床的自动化改造设计

通过对B2012A型国产龙门刨床进行PLC改造，以及变频技术的改造以适应现代化的生产要求，改造中涉及PLC的技术应用，变频技术的应用从而使龙门刨床适应现阶段的生产需要，改造中涉及电机的速度的平滑性，电机的正反转龙门刨床的基本结构，以及龙门刨床的总体性能基本要求：1. 改造后的龙门刨床应能正确执行操作步骤进行工件加工。

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.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.4.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.5.改造后用的变频技术，应有较好对手滑行和广泛的调速空间。

6.改造后的刨床应能达到价格低廉和应用广泛。

7.改变中不能改变其基本的操作步骤，不能改变龙门刨床的设计要求。

8.通过改造进一步熟悉和掌握各种刨床的改造工艺和改造过程及改造的注意事项。

主要参考资料：1田春霞数控加工工艺机械工业出版社2于立彪, 郑慕侨, 张英负重轮多体接触问题有限元分析北京理工大学学报3胡学林。

电气控制与plc。

冶金工业出版社4林奕鸿。

机床数控技术及应用。

机械工业出版社5卓迪仕。

数控技术及应用。

国防工业出版社6原魁。

变频器基础及应用。

冶金工业出版社7钟肇新。

可编程控制器原理及应用。

华南理工大学出版社完成期限：2012-6-5指导教师签名：课程负责人签名：2012年 6 月 5 日郑州华信学院课程设计说明书题目：龙门刨床PLC、变频器控制系统改造姓名：苏如如院（系）：机电工程学院专业班级： 09电气工程一班学号： 0902120137指导教师：成绩：时间：年月日至年月日目录1.龙门刨床的运动形式及技术改造 (2)1.1龙门刨床的结构及运动形式 (2)1.1.1结构及特点 (2)1.1.2运动形式 (3)1.2龙门刨床电气控制的目的及意义 (5)1.3龙门刨床电气控制改造的总体要求 (6)1.4龙门刨床电气控制改造方案 (6)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 (7)2.3入输出的确定 (8)2.4工作台电气控制接线图电机设置 (9)3．刀架变频调速及PLC控制 (14)3.1刀架运动及调速要求 (14)3.2刀架调速方案 (15)3.3刀架输入输出分配 (16)3.4 刀架电气控制接线图 (17)4.龙门刨床的横梁、磨头及其他辅助设备 (22)4.1龙门刨床的横梁控制 (22)4.2横梁的输入输出分配 (23)4.3横梁运动形式梯形图 (24)4.3龙门刨床的磨头控制 (25)5．变频技术和PLC在龙门刨床中的应用 (28)5.1变频技术的选型和电机及其他辅助设备的选择和设定 (28)5.2 PLC的选择及应用 (28)5.2.1PLC容量的选择 (28)5.2.2 PLC未来发展前景及改造后的总体样本图 (29)6．B2012A型龙门刨床的改造。

基于PLC的B2012A型龙门刨床电气控制系统改造设计周敏;张在田;叱金鹏;张军;张丽;刘瞡麒
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2022(51)10
【摘要】针对原B2012A型龙门刨床机床损耗高、线路复杂、故障率高、维护检修困难等缺点,根据机床主拖动系统调速范围、刀架进给和移动的要求,对原机床的传动链进行合理简化,采用可编程序控制器(PLC)和变频器对其传统控制系统进行改造,对改造所需的电机、变频器、PLC等电器部件进行合理配置,设计出改造后的电气控制系统的主电路图和PLC外部接线图。

按照运动和加工要求,设计出其自动运行程序、手动运行程序和故障报警程序相关流程图并完成程序设计。

改造后的控制系统使用触摸屏作为人机界面,通过触摸屏输入加工所需的参数、选择工作方式和显示运行与故障状态,最终实现了电气控制系统改造。

改造后与原控制系统相比,可维护性与稳定性有了较大提高,操作方便,耗能降低,减小了系统的检修工作量,是一种简单可行的改造方案。

【总页数】5页(P247-251)
【作者】周敏;张在田;叱金鹏;张军;张丽;刘瞡麒
【作者单位】中国人民解放军32272部队21分队
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.浅谈用PLC对B2012A系列龙门刨床的电气控制改造
2.PLC改造B2012A型龙门刨床的控制系统
3.PLC改造B2012A型龙门刨床的控制系统
4.B2012A龙门刨床电气控制系统的PLC控制改造
5.浅谈用PLC和变频器改造B2012A型龙门刨床
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浅谈用PLC和变频器改造B2012A型龙门刨床作者：赵传东来源：《职业·下旬》2009年第09期B2012A型龙门刨床被用于实习教学及加工零部件。

该设备使用日久，出现了精度降低、调速性差、生产效率低等问题，而且故障率高。

一方面为节省费用，另一方面作为实习教学的一项重要课题，笔者及单位相关技术人员决定对此进行一次技术改造。

为了使其达到功耗低、安全可靠、易于维护等要求，采用了变频器结合PLC的改造方法。

一、龙门刨床的控制要求一是无级调速，调速范围宽，系统运行的平滑性好，动态品质更好。

二是能根据不同工件自由调节工作速度，而且前进和后退的速度要单独调整。

三是起动和制动性能好，快速、平稳起动和制动，对电网和机械的冲击小，能很好地实现慢速切入，快速换向等工艺要求。

四是高速切削平稳，静差度小。

五是系统简单，安全可靠，便于维修。

六是噪声低，效率高，可靠性好，节能明显。

二、改造方法1．主运动控制主工作台采用一台三菱的FR系列55KW通用型变频器控制一台45KW鼠笼式异步电动机，代替原来的电机扩大机一发电机一电动机组(A—G—M系统)系统，实现无级调速。

用变频器来实现对工作台的各种不同速度的控制和往返换向。

2．垂直、左右刀架的控制垂直刀架和左右刀架分别由三台3.7kW变频器来驱动2.2kW的刀具电机，实现进刀量的高精度进给。

3．刨床的控制电路刨床的各个动作都由PLC来控制，PLC根据操作指令和现场信号，按照所编制的程序对变频器、横梁、油泵及风冷电机进行人工或自动循环控制。

PLC选择的基本原则是，在满足要求的前提下，考虑选择最可靠、维护使用方便以及性价比最优的机型，所以，再三考虑采用三菱FX2N-64MR，具有32点输入、32点输出。

根据控制系统的具体要求其输入、输出的点数I ／O，留有10％左右的备用。

三、问题及处理方法1．返回过程中的爬行问题在实际的改造的工作中，刨刀返回的过程中由于行程开关从减速到换向阶段的时间很短，所以在变频器参数设定最佳状态时仍有30cm左右的爬行。

在分析和研究龙门刨床（B2012A）原控制系统的基础上，设计了龙门刨床双闭环直流调速系统。

该系统根据调压调速和自动控制的理论基础，通过改变直流电动机的电枢电流进行调速，从而实现工作台的可逆调速，起制动时既能快速启动和制动，保证机械冲击不过大。

能实现慢速切入，稳速加工，快速换向，点动调节等各种加工工艺要求。

克服了龙门刨床换向冲击大、工作效率不高的一系列缺点。

关键词：龙门刨床；双闭环直流调速系统；调压调速1 概论1.1 龙门刨床的基本情况B2012A型龙门刨床主要有8部分组成，包括床身，工作台，横梁，垂直刀架，侧刀架，立柱，龙门顶梁，刨刀。

如图1-1中刨床左右立柱上托有可上下移动的横梁，横梁上装有可在横梁上横向移动并垂直进给的左右俩个垂直刀架，左右俩立柱上分别设有可上下移动并横向进给的左侧刀架和右侧刀架工作台安装在底座上，可做往复运动。

图1—1 龙门刨床结构示意图龙门刨床的运动分为主运动，进给运动，辅助运动。

图1-1结构示意图主运动是指工作台连续往返的直线运动。

工作台前进时为工作行程，即切削行程，此时带动工作台的电动机有负载；工作台后退时，即返回行程，刀具抬起，主电动机空载运行。

进给运动是指刀架的进给。

当返回行程结束，工作行程将要开始的时候，道具相对于工作台有一个位移，这个位移也叫进刀量。

辅助运动是指横梁的加紧和放松，横梁的上下移动。

刀架的快速移动，以及返回行程时的抬刀运动等。

1.2 龙门刨床自动控制技术的发展历史及趋势在进给系统（如横梁、刀架）中，用交流鼠笼电机拖动，利用皮带、齿轮传动或用电磁离合器来改变进刀和退刀方向。

这种传动方式电气装置简单，但机械结构较复杂并且调速困难，皮带和离合器经常损坏，这是比较古老的龙门刨床。

龙门刨床的电力传动系统，由始至今一般有以下两种方式：1）工作台主传动系统在历史上曾经采用电机扩大机--直流发电机--直流电动机组成的直流调速系统，简称K-F-D系统。

利用这种直流机组传动克服了古老刨床机械结构复杂、难以调速的毛病，系统可靠性相对较高一些，调速范围较宽。

目录前言 (2)第一章摘要 (4)第二章龙门刨床的简介2.1分类..........................................................................................................................。

.52.2工作情况...................................................................................................................。

6 2.3 龙门刨床的规格...................................................................................................。

6第三章 B2012型龙门刨床对控制系统的要求3.1要求有宽广的调速范围 (8)3.2电气控制电路能保证机床可靠地自动工作 (8)3.3 工作台能够按照需要实现自动往返循环........................................................。

83.4工作台速度调整，且无须停 (9)3.5刀架能自动进给和快速移动 (9)3.6系统的机械特性要有一定的硬度 (9)3.7有必要的联锁保护 (10)第四章龙门刨床电气控制4.1电机组起动控制电路 (10)4.2刀架控制电路 (12)4.3 横梁控制电路 (13)4.4工作台控制电路4.4.1为减小切入工件时对刀具的冲击，延长刀具的寿命 (15)4.4.2减速注意 (16)4.4.3高速反向问题 (16)4.4.4减小高速反向时的越位问题 (16)第五章龙门刨床PLC控制系统组成5.1龙门刨床运动特点 (17)5.2 PLC的类型的选定 (17)5.3工作台控制流程图与程序设计 (18)5.4梯形图的编制 (19)第六章 A系列龙门刨床控制图I/O 地址分配图 (20)PLC的梯形图 (21)PLC外部接线图 (28)总结 (29)答谢词 (30)参考文献 (31)前言龙门刨床是机械工业的主要工作母机之一，在工业生产中占有重要的位置。

课题名称：B 2012A龙门刨床电气线路【实习目的】A 型龙门刨床电气控制系统既包括交、直流电动机、电器的继电器接触器控制，又包括连续反馈控制及扰动补偿前馈控制，属于复合控制系统。

它概括电气控制技术的主要内容，具有一定的典型性、综合性与复杂性。

通过实习使学生获得全面系统的基本训练，提高综合分析能力和测试维修技能。

【实习原理】龙门刨床用来加工各种平面、斜面、槽、更适合于加工大型而狭小成批的机械零件，如：机床床身、导轧、箱体、立柱等。

其生产工艺主要是刨削，控制目标是控制工作台自动往复循环运动和调速。

控制要求如下： 1、调速范围宽B2012A 系统采用电压调速，并加一级机械变速（齿轮变速）低速档：6-60m/min ；高速档：9-90m/min ；在低速档和高速档，均能实现无级变速。

2、静差度在加工过程中，由于工件表面不平及材料不均匀度的影响，会导致切削力的变动，为保证工作台速度不致因切削力的变动而变化太大，以便保证加工精度。

B2012A 静差度为10% %100n n n s 0e0⨯-=3、工作台的往复运动能适应切削工艺要求，应实现自动往返循环(1) 在切削速度较高时，为减小刀具切入工件时的冲击，应使刀慢速切入，然后增加到规定速度。

(2) 若切削速度冲击刀具所能承受，可以取消慢速切入。

(3) 在工作台前进或返回行程的末尾，工作台能自动减速，以使刀具慢速离开工件，防止工件边缘剥裂。

(4) 工作台速度低于10m/min ，减速环节不起作用。

(5) 工作台自动循环速度图(6) 工作台没有慢速切入循环速度图 (7) 工作台速度低于10m/min 速度图、满足磨削的要求磨削速度 1m/min5、调速方案满足负载性质的要求25m/min以下为恒转矩；25m/min以上为恒功率；B2012A采用机电联合调速。

6、工作台正反向过渡过程要快，工作台运行要稳定7、满足刀架运动的要求如：刀架的移动，进刀、退刀、抬刀等都与工作台的运动有机的配合8、设置必要的联锁9、系统的机械特性应具有下垂特性，当负荷过大时，使电机转速迅速下降，保护电机及机械。

龙门刨床PLC与变频技术化改造作者：摘要：龙门刨床是机械工业的主要工作母机之一，在工业生产中占有重要的位置，是常见的大型机械加工设备，老式的龙门刨床的拖动系统是交磁放大机的调压调磁闭环系统。

控制元件多且烦杂，元器件型势老化，使用中控制水平及控制精度都较落后，且控制系统经常出现问题，给维修带来相当大的困难，维修成本不断增大。

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.龙门刨床的主拖动采用调速范围宽、节能效果显著的变频器，用PLC（可编程序控制器）实现开关量逻辑控制和变频电动机的转速控制。

这种方法易学易用,设计复杂的控制程序可以节约大量的设计时间。

文章采用了PLC程序设计控制的方法,用它设计了龙门刨床工作台的自动运行程序和横梁升降控制程序，还介绍了控制系统的硬件,根据原有直流调速系统的实际调速范围和负荷，选择了变频电动机、变频器的型号，给出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。

因而，本设计通过对龙门刨床的运动特点进行分析,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.关键词：龙门刨床PLC（可编程控制器）变频调速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 machinefor 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。

目录第一章绪论 (1)本文研究的目的及意义 (1)第二章B2012A龙门刨床的基本情况 (3)2.1 龙门刨床简介和基本规格 (3)2.2 龙门刨床基本结构 (5)2.3 工作过程 (5)2.4 运动分析 (6)2.5 传动系统 (8)第三章B2012A型龙门刨床的电气控制 (10)3.1 系统的总体结构 (10)3.2 龙门刨床电力拖动系统主回路设计 (11)3.3 逻辑控制电路设计 (12)3.3.1工作台控制电路设计 (12)3.3.2横梁控制电路设计 (13)3.3.3刀架控制电路设计 (13)3.3.4风机油泵控制电路设计 (14)第四章B2012A型龙门刨床PLC控制系统组成 (15)4.1 龙门刨床的特点 (15)4.2 PLC的基本概念 (15)4.2.1PLC的由来 (15)4.2.2PLC的特点 (16)4.2.3PLC的功能 (17)4.2.4PLC的基本结构 (17)4.2.5PLC的工作原理 (19)4.2.6PLC的分类 (19)4.3 PLC的选型 (20)4.4 西门子S7-200系列PLC (23)4.5 PLC接线图 (28)4.6 输入输出I/O分配表 (34)4.7 程序设计 (36)4.7.1控制电路及横梁控制电路流程图 (36)4.7.2PLC程序 (38)第五章变频器技术 (44)5.1 变频技术的优越性 (44)5.2 系统对变频器的控制要求 (45)5.3 变频器的选型 (45)5.4 参数设定 (48)5.5 组成框图 (50)第六章应用情况及效果 (53)参考文献 (54)谢辞 (55)摘要龙门刨床是常见的大型机械加工设备，老式的龙门刨床的主拖动采用交磁放大机-发电机-电动机（JF-D）调速系统，能量损耗高、噪声大。

老式龙门刨床的电控部份采用继电器逻辑控制，线路复杂，故障率高，查找故障困难。

设计首先介绍了B2016A 型6m 龙门刨床的工艺对控制系统的要求，对电气控制系统进行了总体设计。

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。

国家职业资格全国统一鉴定维修电工技师论文（国家职业资格二级）论文题目：B2012A龙门刨床电气控制系统改造姓名：身份证号：准考证号：所在省市：广东省肇庆市所在单位：肇庆市技师学院摘要：B2012A型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。

传统龙门刨床的电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组成控制逻辑，为提高龙门刨床的加工精度和生产效率，有必要采用PLC、变频器对传统的龙门刨床控制系统进行改造。

关键词：B2012A型龙门刨床 PLC 变频器电气控制系统改造引言传统龙门刨床的电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，其改造或增加功能较为困难，而且继电器控制系统依靠机械触点的动作实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题，且由于使用大量的机械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等问题，寿命短，系统的大量连线使得机床的可靠性和可维护性较差。

龙门刨床采用A-G-M调速系统，它具有占地面积大、噪声污染严重、尤其交流电动机拖动发电机浪费电能很严重。

从工作情况来看，直流电动机的功率并没有得到充分利用，并且维护保养较困难。

目前许多在使用该系统工作的厂家都在想办法解决以上问题。

本设计提出采用PLC、变频器对机加工车间的龙门刨床进行电气改造。

一. B2012A龙门刨床基本情况：1. 刨床的作用及分类刨床系指用刨刀加工工件表面的机床。

刀具与工件做相对直线运动进行加工，主要用于各种平面与沟槽加工，也可用于直线成形面的加工。

即用刨刀对工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的直线运动机床。

按其结构可分为以下类型：悬臂刨床、龙门刨床、牛头刨床、插床(立刨床)。

2．龙门刨床的结构及运动形式1）龙门刨床主要加工大型工件或同时加工多个工件。

从机床运动上看，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。

目录目录_____________________________________________________________________ 0摘要 _________________________________________________________________________ 1前言 _________________________________________________________________________ 11龙门刨床的运动形式及改造要求_________________________________________________ 21.1龙门刨床结构及运动形式___________________________________________________________ 21.2龙门刨床电气控制改造目的及意义___________________________________________________ 21.3龙门刨床电气控制改造总体要求_____________________________________________________ 31.4龙门刨床电气控制改造方案_________________________________________________________ 52工作台变频调速及PLC控制____________________________________________________ 62.1工作台运动及调速要求_____________________________________________________________ 62.2工作台调速方案___________________________________________________________________ 72.3工作台电机变频器接线_____________________________________________________________ 92.4工作台变频器设置_________________________________________________________________ 93.刀架变频调速及PLC控制_____________________________________________________ 103.1刀架运动及调速要求______________________________________________________________ 103.2刀架调速方案____________________________________________________________________ 103.3刀架电机变频器接线及参数________________________________________________________ 114.横梁及辅助运动控制__________________________________________________________ 134.1横梁运动形式及拖动方式__________________________________________________________ 134.2油泵控制________________________________________________________________________ 134.3横梁及油泵电机接线图____________________________________________________________ 144.4铣磨头电机控制__________________________________________________________________ 144.5铣磨头电机变频器接线及参数______________________________________________________ 155.PLC程序及地址分配 _________________________________________________________ 165.1 PLC输入输出地址分配___________________________________________________________ 165.2PLC梯形图程序 __________________________________________________________________ 175.3PLC外接线示意图 ________________________________________________________________ 226.龙门刨床电气改造意义与效果__________________________________________________ 237.课程设计总结________________________________________________________________ 25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。

B2012A龙门刨床的调试、维修与故障分析Ａ系列龙门刨床电气控制既包括交直流电动机、电器的继电接触控制，又包括连续反馈控制及扰动补偿前馈控制，属于复合控制系统，我校自97年购买了龙门刨床的模拟系统，本人参加了此设备的调试和日常维修工作。

一、系统的控制原理１、主拖动交流机组控制过程⑴合上QF和QF三相交流电源通入→(1L1、1L2)+⑵→FU2→(701.702)+→HL2(700. 720)+灯亮⑵主机启动（Y－△）按SB2A→701→SB1A→703→705→FRB→FRA→KCA+(711.702)→KCA(703.705)自锁→KTA+(705.704) KTA(705.717)KTA (705.723)→MA+(△运转)→K△(704.702)↑→KTA－(705.704) →KTA(705.723)↑复位→K△(101.103)↓(为刨台工作作准备)→KTA(705.717)↓⑶在工作台自动时KJI+(139.102)→KJI(713.715)↓→当任一台电机过载使热元件动作时，由于KI(701.715)有一通路KCA不会立即断电释放，只有工作台后退换向时，保证工作台始终停在后退末了位置上。

⑷K△(101,103)防止直流电机弱磁“飞车，否则刨台开不动。

⑸只有MA正常运转后，才以MB，防止弱磁下驱动M。

⑹当MA、MB投入正常运转后，GE输出220V(1,2)端径FU1→HL1灯亮，供给给定电源和抬刀电源。

⑺旋动SA5、控变TC+，次级输出36V，可供机床照明用⑻当按下SB1A(701.703)↑→KCA－(711.702)→KCA(703.705)↑→K△－(721.706)所有触点复位→KCB－(705.706)主机停止２、刀架控制电路当合上QF后→IC1＋→101.102，感应出127V电源供刀架，横梁及工作台控制电路用，在工作台处于非自动循环下，KJI(101.345)↓刀架方可快进，在工作台处于自动循环下，KJI(101.345)↓刀架方可快进，在工作台处于自动循环下，KJI(101.345)↑切断快进（防止“工进”时“快进”）⑴垂直刀架①快进先将SC(301.303)↓→按SB3A(345.301)↓→KAC(303.309)↓→SC(101.305)↑KQC＋(309.102)→MC＋驱动垂直刀架松开SB3A(345.301)↑→KQC－(309.102)→垂直刀架停止运动②工进将SC(101.305)↓当刨台自动后退换向时，SHH(129.153)↓→KIQ＋(153.102) (301.303)↑→KIQ(303.305)↓→KQC＋(309.102)→Me＋进刀，当SHH(129.153)↑复位时→KIQ－(153.102)→KIQ(303.305)↑→KQC－，当刨台动进换向时，SQH （129.155)↓→KIH＋(155.102)→K2H(503.307)↓→KHC+(311.102)→MC＋进刀２、右侧刀架：先置S4HX(610.612)↓→S5HX(608.610)↑→SB6A(608.102)↑以防刀架与横梁相撞。

摘要龙门刨床是一种用于加工大型、狭长机械零件的大型加工设备。

刨台在刨削过程中不断地作往复运动每往复一次即为一个周期。

在这一个周期内,刨台的速度是变化的。

在刨刀初接触工件时,要低速,防止刀具崩坏;切削段的速度是操作者选定的切削速度;返回段属于空行程,为了提高工作效率,返回速度尽可能高一点;返回结束前,为了减少冲力,又应将速度降至零后转向进入下一周期。

往复运动的速度变化,由刨台下面的无触点接近开关控制。

辅助部分包括润滑泵、横梁升降、抬刀与进刀、左右刀架、垂直刀架控制回路等。

其电气控制系统主要用于控制工作台按要求速度自动往复循环运动,刀架进刀、退刀、横梁升降以及他们之间的连锁控制。

传统龙门刨床的控制系统通常为继电一接触器控制，该系统连线复杂，体积大，自动化水平低。

因而造成了使用企业的生产率低下，效益差。

现采用PLC改造B2012A系列龙门刨床的电控系统,取得了较好的效果。

ABSTRACTDouble housing planer is a kind of long and narrow mechanical parts used for machining large, large processing equipment. Planer constantly in the process of planing for reciprocating shipment move every reciprocating is a cycle. In this period, the speed of the planer is changing. At the beginning of the cutter contact workpiece, low speed, prevent tool collapse; The operator selected cutting speed is the speed of the cutting section; Return period belongs to air travel, in order to improve the work efficiency, higher return rate as far as possible; Return before the end, in order to reduce impact, and speed should be reduced to zero after turning into the next cycle. Reciprocating motion velocity changes, the stage by the plane the non-contact proximity switch control. Auxiliary parts including lubrication pump, beam lifting, carrying a knife and feed, left and right tool carrier, rail head control circuit, etc.Its electric control system is mainly used to control the workbench speed automatic reciprocating cycle movement, according to the requirement, recede cutter, tool rest feed beam hoist and chain control between them. The traditional control system of double housing planer is usually a relay contactor control, the system of attachment is complex, large volume, low automation level. Low productivity, and thus caused the use the enterprise benefit. We use PLC series of B2012A gantry planer transformation of the electric control system, good results have been achieved.关键字：龙门刨床控制PLC控制电器控制变频调速目录摘要........................................................................................................................... 第一章绪论...................................................................................................... - 1 -1.1 绪论..................................................................................................... - 1 -1.2本文研究的目的及意义...................................................................... - 3 - 第二章龙门刨床简介.................................................................................... - 5 -2.1 龙门刨床简介..................................................................................... - 5 -2.2 龙门刨床基本结构与运动情况......................................................... - 6 -2.2.1主电路组成............................................................................... - 6 -2.2.2交流控制电路........................................................................... - 7 -2.2.3主拖动调速系统工作原理..................................................... - 13 -2.2.4主拖动的电气控制电路......................................................... - 16 - 第三章龙门刨床改造方案............................................................................ - 20 -3.1龙门刨床对控制系统的要求............................................................ - 20 -3.1.1 要求有宽广的调速范围........................................................ - 20 -3.1.2 电气控制电路能保证机床可靠地自动工作........................ - 21 -3.1.3工作台能够按照需要实现自动往返循环............................. - 21 -3.1.4 工作台速度调整，且无须停车............................................ - 21 -3.1.5 刀架能自动进给和快速移动................................................ - 21 -3.1.6系统的机械特性要有一定的硬度......................................... - 21 -3.1.7有必要的联锁保护................................................................. - 22 -3.2 元件清单........................................................................................... - 22 -3.3 I/O分配表.......................................................................................... - 23 - 第四章龙门刨床PLC控制系统改造........................................................... - 25 -4.1龙门刨床运动特点............................................................................ - 25 -4.2 PLC的类型的选定............................................................................ - 26 -4.2.1 PLC类型的选择..................................................................... - 26 -4.2.2 PLC型号的选定................................................................... - 27 -4.2.3西门子S7-200 PLC ................................................................ - 28 -5.1变频器型号的选定............................................................................ - 29 -5.2变频器的选型.................................................................................... - 30 -5.2.1SIMENS MICROMASTER简介............................................ - 30 -5.2.2 SIMENS MICROMASTER 420的特点................................ - 33 - 第五章程序调试............................................................................................ - 35 -5.1程序流程图........................................................................................ - 35 -5.2 PLC程序......................................................................................... - 35 - 附录................................................................................................................ - 44 - 各元件作用.............................................................................................. - 45 - 总结.................................................................................................................. - 47 - 答谢辞.............................................................................................................. - 48 - 参考文献.......................................................................................................... - 49 -第一章绪论1.1 绪论龙门刨床是机械工业的主要工作母机之一，在工业生产中占有重要的位置。