基于PLC技术的龙门刨床系统改造

I基于PLC技术的B2012A龙门刨床电气控制系统改造[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，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。本设计提出通过采用PLC对其传统的龙门刨床进行电气改造是因为PLC很容易实现比较复杂的控制逻辑，在同种要求下，PLC可省去大量的控制继电器，节能降耗，降低运行成本，且改变工艺控制简便易行，而且PLC是无触点电路，反应快、噪音小、寿命长。[关键词]B2012A型龙门刨床；PLC；电气控制系统改造IIB2012AGantryPlanerElectricalControlSystemBasedonPLCTechnology[Abstract]Doublehousingplaneraremainlyusedforprocessinglargeworkpieces,suchasvariousplane,inclinedplaneandgrooves.Especiallysuitableforprocessinglarge,longandnarrowmechanicalparts,whichisacommonlarge-scalemechanicalprocessingequipment.Traditionalelectricalcontrolsystemofdoublehousingplanerthatusethehardwareconnectiontocontrolthesystemlogic,andtakeadvantageofmechanicalcontactoftherelaysthatitisinseriesorparalleltocontrollogic,whichwiresaremoreandcomplex,largevolumeandlargepowerconsumption,anditisdifficulttomodifyoradditsfeatures.Otherwise,relaycontrolsystemdependsonthemechanicalcontactofmovementtocontrol,whichhaslowworkingfrequencyandoccursmechanicalcontactsjitterproblem,andalsoduetotheuseofalargenumberofmechanicalcontact,someproblemssuchasmechanicalwear,arcburns.Becausetheshortoflife,alargenumberofthesystemwiringmakethemachinepoorreliabilityandmaintainability.ThisdesignisputtingforwardthroughtheadoptionofPLCtorenovateelectricaldoublehousingplaner.BecauseofPLCiseasytoimplementmorecomplexcontrollogic.Underthesamerequirement,PLCcan’tonlysavealotoftocontrolrelay,saveenergyandreduceconsumption,loweroperationcost,andeasychangeofprocesscontrol,andalsothePLCisnon-contactcircuits,quickreaction,lownoiseandlongservicelife.[Keywords]TypeB2012Agantryplaner；PLC；ControlsystemtransformationIII目录0引言-------------------------------------------------------------------11PLC与继电器控制系统的比较----------------------------------------------12龙门刨床的结构及电气分析-----------------------------------------------22.1龙门刨床的结构----------------------------------------------------22.2龙门刨床的加工工艺特点--------------------------------------------22.3龙门刨床的工作特点------------------------------------------------32.4龙门刨床电力拖动系统主回路分析-----------------------------------43.PLC的选型及控制接线----------------------------------------------------53.1龙门刨床PLC控制系统构成------------------------------------------53.2PLC的选型---------------------------------------------------------53.3PLCI/O输入点数分配表---------------------------------------------63.4PLC控制接线图-----------------------------------------------------84PLC的控制程序设计-----------------------------------------------------114.1PLC程序设计概述--------------------------------------------------114.2GXDeveloper梯形图编程的特点-------------------------------------114.3控制程序设计分析-------------------------------------------------114.3.1风机油泵控制程序设计分析------------------------------------114.3．2工作台控制程序设计分析---------------------------------------124.3.3刀架运行控制程序设计分析-------------------------------------134.3.4横梁升降控制程序设计分析--------------------------------------144.3.5变频器报警控制程序设计分析------------------------------------154.4控制程序的仿真---------------------------------------------------154.4.1仿真软件GXSimulator的简介-----------------------------------154.4.2控制程序仿真分析---------------------------------------------164.5PLC控制程序指令--------------------------------------------------19结论---------------------------------------------------------------------22致谢语-------------------------------------------------------------------24IV参考文献-----------------------------------------------------------------25附录---------------------------------------------------------------------26翁阳：轮机工程专业毕业论文10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。本设计提出采用PLC对其传统的龙门刨床进行电气改造是因为PLC很容易实现比较复杂的控制逻辑，在同种要求下，PLC可省去大量的控制继电器，节能降耗，降低运行成本，且改变工艺控制简便易行，而且PLC是无触点电路，反应快、噪音小、寿命长。1PLC与继电器控制系统的比较在PLC出现以前，继电器硬件接线电路是逻辑、顺序控制的唯一执行者，它结构简单、价格低廉，一直被广泛应用。PLC出现之后，在几乎所有方面都大大超过了继电器控制，两者的性能比较如表1所示。表1PLC与继电器控制系统的比较比较项目继电器控制PLC控制逻辑硬件接线多，体积大，连线复杂软件逻辑，体积小，接线少，控制灵活控制速度通过触电开关实现控制，动作速度受继电器硬件限制，一般十几毫秒由半导体电路实现控制，指令执行时间短，一般为微秒级定时控制由时间继电器控制，精度差由集成电路实现，精度高设计与实施设计、施工、调试必须按照顺序进行，周期长系统设计完成后，施工与程序设计同时进行，周期短可靠性与维护性继电器触点寿命短，可靠性与维护性差无触点，寿命长，可靠性高，有自诊断功能价格使用继电器、接触器等元件，价格低使用大规模集成电路，价格高翁阳：轮机工程专业毕业论文22龙门刨床的结构及电气分析2.1龙门刨床的结构龙门刨床主要用于刨削大型工件，外貌整体结构如图1所示。1-右侧刀架;2-横梁;3-右立柱;4-顶梁;5-垂直右刀架;6-垂直左刀架;7-左立柱;8-左侧刀架;9-工作台;10-机座图1龙门刨床示意图龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动，其空行程速度大于工作行程速度。横梁上装有两个垂直刀架，刀架滑座可以在垂直面内回转一个角度，并可以沿横梁作横向进给运动，横梁也可在两立柱上作上下调整，一般在两个立柱上还安装有可沿立柱上下移动的侧刀架，以扩大加工范围。工作台回程时刀架可机动抬刀，以免滑伤工作表面。机床工作台的驱动可用发电机－电动机组或可控硅直流调速方式，调速范围较大，在低速时也能获得较大的驱动力。从整体上看，工作加工过程较为简单。2.2龙门刨床的加工工艺特点龙门刨床主要用来加工大型工件的各种平面、斜面、槽，特别适宜于加工大型的、狭长的机械零件，但加工精度要求不高，且机械加工制造业中广泛使用的大型工件加工设备。其加工工艺特点是：被加工的工件固定在工作台上，工件连同工作台频繁地进行往翁阳：轮机工程专业毕业论文3复运动，工件地切削加工仅在工作进程内进行，而返回进程只作空运转。刀架地进给运动是在工作台于返回行程到工作行程地换向期间内进行的，故龙门刨床的主运动是工件连同工作台的纵向往复，辅助运动是刀架的进给，抬刀、落刀和快速移动，横梁的夹紧、放松和升降，以及工作台的步进、步退等辅助动作。2.3龙门刨床的工作特点龙门刨床对电力拖动的技术要求－龙门刨床是频繁往复运动的生产机械，它的工作方式为循环方式。前进进程是切削行程，后退不作切削，只让