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1西华大学毕业设计说明书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2西华大学毕业设计说明书AbstractThetraditionalcontrolsystemofgantryplanerhastheshortcomingsinreliability,maintenance,processingofqualityandefficiencyofproduction.NowasaresultofthePLCtechnologyunceasingdevelopment,designingtheelectricalcontrolsystemwithPLCisasimpleandfeasiblemethod.ThispaperpresentsthedesignofgantryplanerwithPLCfortheelectricalcontrolsystem,whichwillsatisfytheneedsofcontrolfunctions.Moreover,underthepremiseofsaveingmoneyitisalsosimple,stableandeasytomaintainoperationalcharacteristics.Especiallyitshardwareissimpleandreliable,anditssoftwareisrichandnimble.Themovementeffectisgood.Thesystemrealizeszero-speedreversingoftheworkplatformandeliminatestheimpactoforiginalsystem.Theprecisepotentionmetersareinthissystemasthespeedregulatingelements.Itcanregulatethereal-timerotationalspeedofthemainelectromotoraccurately,andthedisadvantagesoftheoriginalsystemarehurdledinthissystem.Thereal-timerotationalspeedandthearmaturecurrentofthemainelectromotorcanbeshownaccuratelyanddigitally.ThewaysandmeansthatdesigninggantryplanerelectricalcontrolsystemwithPLCprovideanewapproachforimprovingthemachine'sdesignandpromoteindustrialenterpriseswithacertainsenseoftechnologicalprogress.Keywords：ProgrammableLogicController(PLC)，GantryPlaner，ControlSystem，DirectCurrentSpeedRegulating，TableMovementControl1西华大学毕业设计说明书目录摘要………………………………………………………………………………1Abstract…………………………………………………………………………21引言……………………………………………………………………………11.1选题背景…………………………………………………………………11.2龙门刨床的结构特点……………………………………………………11.3本论文的研究目的及意义………………………………………………11.4国内外研究现状…………………………………………………………21.5本论文的研究方法………………………………………………………32改造前原龙门刨床存在的问题及缺点………………………………………42.1存在的缺点………………………………………………………………42.2刨床的机械特性…………………………………………………………43系统总体方案设计……………………………………………………………63.1几种可行性方案比较……………………………………………………63.1.1理想的速度运行曲线……………………………………………63.1.2实现理想速度运行曲线的几种方法比较………………………63.2总体方案设计……………………………………………………………73.2.1PLC的选型…………………………………………………………73.2.2系统总体方案………………………………………………………83.2.3系统主要配置和设置………………………………………………83.2.4系统工作流程和控制功能实现……………………………………93.3本章小结…………………………………………………………………94系统硬件电路设计……………………………………………………………114.1电机原理图设计…………………………………………………………114.1.1电机拖动电路工艺介绍…………………………………………………114.2电源电路设计………………………………………………………………124.2.1DC电源原理…………………………………………………………124.3BK变压器…………………………………………………………………154.4励磁单元……………………………………………………………………164.4.1励磁电源……………………………………………………………164.4.2FXMP25磁场控制器………………………………………………164.4.3变频器故障诊断与日常维护………………………………………172西华大学毕业设计说明书4.5直流驱动器MENTORII……………………………………………………184.6PLC可编程控制器…………………………………………………………224.6.1PLC的基本组………………………………………………………234.6.2PLC的发展趋势…………………………………………………244.6.3PLC技术发展呈现新的动向………………………………………254.6.4三菱PLC的选型方法…………………………………………………264.6.5三菱plc程序设计…………………………………………………275软件设计部分……………………………………………………………………315.1系统流程图设计……………………………………………………………315.2程序设计步骤及要点………………………………………………………315.3三菱PLC控制系统一般设计方法…………………………………………335.4横梁升降控制………………………………………………………………345.5刀架进给、制动控制………………………………………………………356预计改造后变化…………………………………………………………………376.1用PLC实现机床的自动控制………………………………………………376.2改造后龙门刨控制系统的特点……………………………………………376.3应用情况及效果…………………………………………………………376.3.1比较结果……………………………………………………………376.3.2提高效率……………………………………………………………39总结…………………………………………………………………………………40致谢…………………………………………………………………………………41参考文献……………………………………………………………………………421西华大学毕业设计说明书1引言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。本文着重介绍了利用PLC及直流调速器对其电气系统进行的设计。本文以龙门刨床的电气控制系统为研究对象。龙门刨床是工厂的大型关键设备之一，是制造重型机械不可缺少的工作母机，电气设备较为复杂，生产工艺对刨床电力拖动自动控制系统的要求也越来越高。龙门刨床主要被用来加工大型狭长平面、斜面或槽，对主拖动系统有很高的要求,不仅要求有足够大的切削功率和较宽的调速范围，而且要求其在工作循环中能自动调节速度，以满足不同的工作需要。1.2龙门刨床的结构特点龙门刨床主要由七部分组成，如图1.2所示。17635241—床身2—工作台3—横梁4—左右垂直刀架5—左右侧刀架及进给箱6—立柱7—龙门顶图1.2龙门刨床结构简图床身是一个箱形体，其上有V形和U形导轨。工作台或称刨台，下面有齿条与传动机构齿轮相啮合，可作往复运动。横梁平常加工时严禁动作，只在更换工件时才移动，以调整刀架的高度。左右垂直刀架可沿横梁导轨在水平方向或沿滑板导轨在垂直方向作快速移动或工作进给。左右侧刀架及进给箱可沿立柱导轨上下快速移动或自动进给。1.3本论文的研究目的及意义2西华大学毕业设计说明书国内、外在大型龙门刨床的电气控制方面先后也应用了较多的调速技术。为了克服F-D调速系统的缺点，70年代以来出现了晶闸管直流电动机模拟调速系统(SCR-D调速系统)，取代F-D调速系统，缩小占地面积，减少了噪音，节能等，但系统性能差，当电阻及电容参数发生变化时，系统静态及动态性能恶化[1]。其次，众多功能单元连线多，因而可靠性不理想，维护、维修难度较大，现在应用的三菱FX系列及欧陆590系列，调速装置性能越来越完善，通用性强，操作方便，具有自动定相功能，具有电流环自整定功能，具有自适应寻优功能，保证系统工作在最佳状态，具有完善的过流、过压，缺相，欠磁，超速等保护功能，但诸多企业在使用中还是采用机械限位开关或晶体管接近开关来完成换向，其故障率高，在现场经常撞坏；同时操作者要经常调节标铁的位置，以改变刨台的行程，这就给人工操作带来许多不便，无工作行程数控定位，本设计将应用系统中先进的数字定位技术，能使刨刀及工作台按设定的行程和速度进行有序的运行，按着刀架进给→刀架落刀→工作台前进→工作台加速→工作台速度保持→工作台减速→工作台前进到位→刀架后退→工作台后退到位→刀架进给→自动循环工作→停机。本文研究目的主要为了龙门刨床的自动控制设计及其相关理论研究，包括直流调速系统工作原理及电路设计，可编程控制器工作原理及逻辑控制电路设计与程序实现，系统参数优化原理及设置等。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，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。1.4国内外研究现状上世纪60年代在龙门刨床上广泛使用的是JF-D调速系统，目前该系统在国有大中型企业仍然占有相当大的比重，但是JF-