X2010A龙门铣床电气系统改造

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。

5龙门刨结构图1、床身；2、工作台；3、横梁；4、垂直刀架；5、侧刀架；6、立柱；7、龙门顶A系列龙门刨床电气系统示意图电源开关交流电动机（拖动、）扩大机电动机通风机电动机润滑泵电动机垂直刀架电动机右侧刀架电动机左侧刀架电动机横梁升降电动机横梁夹紧、放松电动机电源分开关电机放大机1.2KWS 1222222他励直流发电机他励直流电动机并励励磁直流发电机图2主拖动系统及工作台直流控制系统电原理图前进后退龙门刨床电气控制线路作者作者：：第 页2007-10-285 T 380/127VKM1KT1KMYKM△KM2KM4KM5KM6KM7KM8KM9KA1KM10KM11KM12HL3控制变压器电源接通指示灯三联机组交流电机 Y-△启动控制垂直刀架 控制右侧刀架 控制左侧刀架 控制横梁上升 控制横梁下降 控制横梁运行指示横梁夹紧图3 交流控制系统电原理图1龙门刨床电气控制线路作者作者：：第 页2007-10-286KM13KA2KA3KA4KA5KA6KA7KA8KA9KT2KM3横梁放松工作台前进工作台自动与调整连锁工作台后退后退换向时 接通 前进换向时 接通后退减速慢速 切入前进减速润滑泵 控制工作台低速 时接通工作台 磨削 控制横梁下降后回升延时图4 交流控制系统电原理图2电源开关交流电动机（拖动G 、G ）扩大机电动机通风机电动机润滑泵电动机T 380/127V控制变压器电源接通指示灯三联机组交流电机△启动控制图主电机起动控制部分电气原理图KA1KM10KM11KM12横梁上升控制横梁下降控制横梁运行指示横梁夹紧K M 13横梁升降电动机横梁夹紧、放松 电动机KA3横梁放松KM13KT2横梁下降后回升延时SB3KM4KM5KM6KM7KM8KM9KA1KM10KM11KM12垂直刀架 控制右侧刀架 控制横梁上升 控制左侧刀架横梁下降 控制控制工作台前进工作台自动与调整连锁工作台后退后退换向时 接通 前进换向时 接通后退减速慢速 切入前进减速润滑泵 控制工作台低速时接通工作台磨削 控制前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位ABDC前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位AB前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位AB前进减速前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向AB前进换向前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位AB前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位DC后退减速前进减速前进换向前进越位后退减速后退换向后退越位DC后退换向起始状态前进之初，因SQ11、SQ8均被压下，有慢速切入控制前进开始后，先将SQ8复位，慢速切入控制结束继续前进，将SQ11复位，为后退减速作准备前进行程终了前，压下SQ12，先减速，进行慢速切出控制前进行程终了，压下SQ7，进行反向控制经过一段距离的越位，工作台反向撞块A将SQ7复位，慢速切出控制完成撞块A将SQ12复位，为前进减速控制作准备前进减速后退减速前进速度后退速度前进速度后退速度前进速度后退速度步进、步退控制电原理图图4-18给定、电压负反馈和电流正反馈环节-1-1图4-19桥形稳定环节RP1RP2图4-21加速度调节器1-12-1图4-22 停车制动及欠补偿环节图4-23 前进、后退等效电路图减速时的等效电路图KA2KA3KA4KA5KA6KA7KA8KA9KM3工作台前进工作台自动与调整连锁工作台后退后退换向时 接通 前进换向时 接通后退减速慢速 切入前进减速润滑泵 控制工作台低速 时接通工作台 磨削 控制工作台电气控制线路局部。

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 isthe 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 -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。

数控系统在X2012A龙门铣床改造中的应用探讨摘要：本文所列举的单位是一个老牌的机加工企业，很多铣床都是70年代的产品。

针对该厂铣床的改造工程，结合西门子公司802d 数控系统和6ra70直流控制系统对铣床的成功改造经验，详细地介绍了具体的操作工艺流程和方案。

为企业利用旧设备改造节省了巨大的资金，并在其各分厂得到了广泛的技术推广。

关键词：西门子；802d；系统应用1. 802d数控系统802d是目前普及型数控机床的常用cnc，与802、802s相比，其结构、性能有了较大的改进与提高。

802d可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴，cnc各组成部件间利用profibus总线连接。

802d 可配套采用simodrive611ue驱动装置与1fk7系列伺服电机.基于windows的调试软件可以便捷地设置驱动参数，并对驱动器的参数进行动态优化。

802d内置集成plc，可对机床开关量进行逻辑控制。

随机提供标准的plc子程序库和实例程序。

802d是基于profibus总线控制的cnc，它主要由pcu、pp72＼48、机床控制面板等部分组成。

pcu单元为802d核心部分，通过profibus总线与pp72＼48、伺服驱动装置等部件连接，通过com1、手轮、键盘等插座可实现pcu与其它部件的连接和数据交换。

输入输出模块pp72＼48可提供72个数字输入和48个数字输出。

每个模块具有三个独立的50芯插槽，每个插槽内包含24个数字和16个数字输出，其输出的驱动能力为0.25a，机床控制面板mpc用于机床操作方式的选择、主轴起停、轴移动方向选择、进给和主轴倍率修调等操作，机床控制面板背后的两个50芯扁平电缆插座可通过扁平电缆与pp72＼48模块的插座连接，即机床控制面板的所有按键输入信号与指示灯信号均使用pp72＼48模块的输入输出点。

与802d配套的交流驱动器——simodrive 611ue，是目前西门子公司常用的交流驱动产品，一般带有profibus dp总接线口，可组成交流数字驱动系统，但根据需要，也可采用模拟量输入的闭环调节器模块作为模拟伺服使用。

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。

第XXX章A系列龙门刨床电气控制线路概述龙门刨床是一种大型加工机床，主要用于加工大型或重型零部件上的各种平面、沟槽以及各种导轨面等，也可对中小型零部件成批加工。

外观如图1所示。

A系列龙门刨床有B1010A、B1012A、B1016A、B2010A、B2012A、B2016A等六种。

还有一种轻型（Q）刨床，其电气设备与A系列基本相同，只是机械结构方面作了一些简化，Q型有B2012Q、B2020Q等。

型号中： B 表示刨床图1 外观实物第一个数字1表示单臂，2表示双臂。

第二个数字0表示基型，1表示刨铣床等。

第三、四个数字，表示最大刨削宽度的1/100毫米。

如10代表10×100=1000毫米=1米。

A表示第一次改型设计，Q表示轻型。

一、龙门刨床的主要结构及运动形式：龙门刨床主要由床身、左立柱、右立柱、顶梁、横梁、工作台、左侧刀架、右侧刀架、垂直刀架等部分组成。

如图1所示。

龙门刨床的运动可分为主运动、进给运动及辅助运动。

主运动是指工作台连续重复往返运动，进给运动是指刀架的进给，辅助运动是指刀具的调整（如横梁的升降、夹紧放松、刀架的快速移动、抬刀等）。

二、龙门刨床主运动特点：为满足工件加工工艺的要求，龙门刨床的工作台应调速范围宽、速度稳定、响应快、减速迅速、制动快而稳，因而电气控制复杂。

龙门刨床电气设备的主拖动方式有：皮带拖动、电磁离合器拖动、直流发电机组拖动、晶闸管拖动系统、液压拖动系统等。

在我国生产的刨床主拖动方式主要有两种，1米左右的工作台刨床采用皮带传动，而1米以上的刨床采用直流发电机-电动机组拖动（G—M拖动）。

直流发电机-电动机组拖动（G—M）的调速系统是靠改变直流发电机与直流电动机的磁通量来调节速度的，所以它必须装备合适的励磁调节装置来改善系统的性能，作为励磁调节装置的有：自激放大机、电机扩大机（电机放大机）、磁放大器、晶闸管整流器等。

A系列龙门刨床主拖动系统是采用电机扩大机作为励磁调节装置的G－M系统。

B2010A龙门刨床电气控制系统B2010A Planing Machine Electrical Control System概要B2010A系列龙门刨床是上世纪五十年代的产品，其调速系统采用旋转变流机组供电的 F―D系统。

该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，故存在设备多、体积大、费用高、效率低、安装须打地基、运行有噪声、维护不方便等缺点，但是系统的可逆运行很容易实现，且无论在正转还是反转减速时都能够实现回馈制动，因此在当时曾广泛地使用着，至今在尚未进行设备更新的地方仍使用着这种系统。

我从网上了解到，B2010A系列龙门刨床被誉为电气控制与电机调速之经典之作！目录前言 (5)第一章龙门刨床的简介 (6)1.1 龙门刨床的发展历史.................... (6)1.2 B2010A系列龙门刨床的特点.......... (7)第二章B2010A龙门刨床工况概述 (8)2.1龙门刨床对电力拖动的技术要求 (8)第三章B2010A龙门刨床详细原理与操作 (9)3.1 B2010A龙门刨床的电气控制原理 (9)3.2机组启动 (12)3.3步进或步退 (13)3.4循环前进或后退 (15)3.5减速和换向 (16)3.6 速度调节及制动 (19)第四章工作台拖动系统 (23)4.1拖动控制的发展状况 (23)4.2工作台拖动系统的保护 (24)4.3龙门刨床拖动系统的演变 (25)第五章变频器运用在B2010A龙门刨床..... .. (26)5.1 选型 (26)5.2. 控制原理 (28)第六章EMERSON变频器的特性应用 (30)6.1、注意变频器与电机的自调谐过程 (30)6.2、避免爬行 (30)6.4、使电机获得更好的起动性能 (30)6.3、换向运行的快速响应 (30)第七章常见故障及检修流程 (31)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)前言本实训项目通过电动机调速系统总体方案设计、选择具有电机调速的典型代表B2010A系列龙门刨床、绘制B2010A系列龙门刨床电路原理图、B2010A系列龙门刨床各个设备的原理、以及刨床电机的调速原理、B2010A系列龙门刨床设备的维护与维修、安装、刨床现代的调速方式、以及与现代调速的对比。