PLC改造B2012A型龙门刨床控制系统(共11页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 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（101103）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（13）闭合，断电延时继电器KT3吸合，KT3的延时闭合的常闭触点（41270）与（280281）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（1201）与（2204）闭合，使电机放大机控制绕组WC3中加入给定电压。如放开按钮SB8，它将自动复位，这时继电器KA3又断电释放，KA3的常开触点（13）断开，KT3断电，KT3的延时断开的常开触点（1201）、（2204）延时断开，KT3的延时闭合的常闭触点（41270）与（280281）延时闭合。电机放大机的欠补偿回路和发电机的自消磁回路被接通，工作台迅速制动下来，并防止了工作台的“爬行”。工作台停车时，利用KT3的延时闭合的常闭触点，经过约0.9s的延时才接通电机放大机的欠补偿回路和发电机的自消磁回路,目的在于不使工作台停车制动过分强烈.(3) 工作台的自动循环工作B2012A龙门刨床在工作台侧面上装有四个撞块A、B、C、D，在机床身上装有四个行程开关SQ3、SQ4、SQ6及SQ7和两个终端限位开关SQ5、SQ8。自动循环过程中的换速点就由SQ3、SQ4、SQ6、SQ7这四个行程开关的位置来决定。假定工作台是停在返回行程末了的位置上，触点SQ4-1(常闭）、SQ3-2（常闭）、SQ7-1（常开）、SQ7-2（常开）是闭合的，触点SQ4-2（常开）、SQ3-1(常开）、SQ7-2（常闭）、SQ7-1（常闭）是断开的。按工作台“前进”按钮SB9，继电器KA4得电吸上，KA4的常开触点（107129）闭合，实现自保，同时使继电器KA6得电吸上。KA4的常开触点（111113）闭合，继电器kA3得电吸上。KA4的常闭触点（200240）断开，常开触点（200220）闭合，使工作台调整回路断开，自动工作回路接通。KA3的常开触点（13）闭合，时间继电器KT3得电吸上，KT3的延时闭合的常闭触点（41270）及（280281）断开，断开了电机放大机欠补偿回路和发电机的自消磁回路。KT3的延时断开的常开触点（1201）及（2204）闭合，使调速电位器RQ及RH接通电源。由于转换开关QS6置于接通的位置上，在KA6的常开触点（161163）闭合时，继电器KA8得电吸上，相当于工作台运行在慢速段。继电器KA3及KA8的常开触点（220225）、（225237）闭合，KA8的常闭触点（223225）断开，电机放大机控制绕组WC3中便加入给定电压，电机放大机在强迫励磁作用下输出电压迅速升高达到稳定慢速时的数值，工作台因而也迅速启动并达到稳定的慢速。工作台继续前进，撞块D使行程开关SQ7复位，触点SQ7-1闭合，为工作台反向作好准备。触点SQ7-2断开，继电器KA6断电释放，KA6的常开触点（161163）断开，继电器KA8断电释放。KA6和KA8的常闭触点（230250）和（250281）恢复闭合状态。KA8的常开触点（225237）断开，常闭触点（223225）闭合，断开了工作台的慢速回路，当撞块C碰撞行程开关SQ6时，SQ6复位，触点SQ7-1断开，SQ7-2闭合。工作台从此前进在高速段。在前进段快要结束时，撞块A碰撞行程开关SQ3，触点SQ3-1闭合，继电器KA8又得电吸上，工作台又降到慢速运行。行程开关SQ3-2断开，将电阻RbH全部串入控制绕组WC3回路中，以限制减速、反向过程中主回路冲击电流不致过大，因而也减小了对传动机构部分的冲击。当刀具离开工件，工作台工作（前进）行程结束时，撞块B碰行程开关SQ4，触点SQ4-1断开，继电器KA3断电释放。触点SQ4-2闭合，继电器KA7得电吸上。KA3的常开触点（200225）断开控制绕组WC3正向励磁回路，KA3的常闭触点（123125）闭合，使继电器KA5得电吸上，此刻工作台后退（返回）已经开始。同时KA3的常闭触点（157163）闭合，为工作台返回结束前的减速作好准备。继电器KA5的常闭触点（159163）断开，使继电器KA8断电释放，保证工作台以调速电位器RH的手柄位置所决定的高速返回，也即返回开始时没有低速段。KA5的常开触点（220226）闭合，接通了控制绕组WC3的反向励磁回路，工作台迅速制动并反向运行。同时KA5的常开触点（15）闭合，接触器KMZ得电吸上，KMZ的常开触点（111）及（212）闭合，接通了抬刀电磁铁，刀架在工作台返回行程时，自动抬起。继电器KA7的常开触点（305307）、（405407）、及（505507）闭合，接通相应的接触器，使控制刀具的电动机反向旋转带着张紧环复位，为下一次的自动进刀做准备。工作台以较高的速度返回，撞块B使行程开关SQ4复位时，触点SQ4-1闭合为工作台的正向运行作好准备。触点SQ4-2断开，继电器KA7断电释放，KA7的常闭触点（210230）闭合，切除串在控制绕组WC3回路的电阻RbH及RbQ。KA7的常开触点（305307）、（405407）、（505507）断开，使相应的电动机停止。当撞块A使行程开关SQ3复位时，触点SQ3-1断开，SQ3-2闭合。工作台返回行程将结束时，撞块C撞行程开关SQ6，触点SQ7-1闭合，继电器KA8得电吸上，接通慢速回路，工作台改成慢速运行。在接近终点时，撞块D碰行程开关SQ7，触点SQ7-1断开，继电器KA5断电释放，继电器KA3得电吸上。KA5的常开触点（220226）断开。KA3的常开触点（220225）闭合，同时，由于触点SQ7-2闭合，继电器KA6得电吸上，KA6的常开触点（161163）闭合，继电器KA8得电吸上，KA8的常闭触点断开，常开触点闭合，控制绕组WC3中又加入正向给定电压，工作台迅速制动并立即正向启动，达到稳定的慢速，刀具在工作台慢速前进时切入工件，以后就重复上述运行过程，从而实现了工作台的往返自动循环工作。如果切削速度不太高，刀具能承受此时的冲击，或者是加工依次排列的短工件而无法利用“慢速切入”时，可以利用操纵台上的转换开关QS6，将（157161）断开，就可得到没有“慢速切入”的速度图。当工作台速度低于10m/min时，触点QS11（101171）和QS12（101173）闭合，继电器KA9得电吸上，KA9的常闭触点（163165）断开，继电器KA8的回路切断，使“慢速切入”和换向前的减速环节均不起作用。当机床用作磨削加工时，利用操纵台上的转换开关QS8，接通（179183），继电器KA10得电吸上，KA10的常闭触点（165181）断开继电器KA8的回路，使慢速环节不起作用。KA10的常闭触点（201203）断开，将电阻RP11串入，使给定电压减小，工作台降低到磨削时所要求的速度。同时在RP8上KA10的常开触点（4B)和（290294）闭合，加强了电桥稳定环节和电流正反馈环节的作用，使工作台在磨削加工时运行更加平稳，在负载变化时工作台的速度降落更小。（4） 刀架的控制 B2012A型龙门刨床装有左侧刀架、右侧刀架和垂直刀架。这三个刀架分别采用三个交流电动机M5、M6、M7来拖动。 刀架的快速移动、自动进给及刀架运动的方向，由装在刀架进刀箱上的机械手柄来选择。刀架的进给机构采用张紧环，依靠张紧环旋转使张紧环复位，以便为第二次进刀做好准备。 当工作台按照工作行程前进，刀具离开工件，撞块B碰行程开关SQ4时触点SQ4-2闭合，继电器KA7通电吸上，KA7的三个常开触点（305307）、（405407）、（505507）闭合，使接触器KM5、KM7、KM9通电吸上，拖动三个刀架的电动机M5、M6、M7反转，带动张紧环复位，为进刀做好准备。由于触点SQ4-1断开，继电器KA3断电释放，KA3的常闭触点（123125）闭合，继电器KA5通电吸上，KA5的常开触点（15）闭合，接触器KMZ通电吸上，KMZ的常开触点（111）、（212）闭合，接通了抬刀电磁铁，刀架自行抬起，同时工作台制动并迅速返回。在工作台返回末了，撞块D碰行程开关SQ7，触点SQ7-1断开，继电器KA5断电释放，KA5的常闭触点（113115）闭合，继电器KA3通电吸上，KA3的常闭触点（57）断开了接触器KMZ回路，抬刀电磁铁断电释放，刀架放下；同时由于触点SQ7-2闭合，继电器KA6通电吸上，KA6的常开触点（303305）、（403405）、（503505）闭合，接触器KM4、KM6、KM8通电吸上，拖动三个刀架的电动机M5、M6、M7正转，并带动三个拨叉环旋转，完成三个刀架的进刀。（5）横梁升降的控制 横梁升降和放松，夹紧，分别用电动机M8和M9来拖动。按横梁上升按钮SB6，继电器KA2得电吸合，它的常开触点（621623）闭合，接触器KM13得电吸上，电动机M9反转，放松横梁；当横梁完全放松时，行程开关SQ1的触点SQ1-2断开，接触器KM13断电释放，电动机M9停止运转。同时由于触点SQ1-1闭合，接触器KM10得电吸上，电动机M8正转，横梁上升。当横梁上升到所需的位置放松按钮SB6时，继电器KA2断电释放，KA2的常开触点（601605）断开接触器KM10,电动机M8停止，横梁停止上升，同时kA2的常闭触点（601613）闭合，KM12又得电吸上，电动机M9正装使横梁夹紧，同时行程开关SQ1-1断开，SQ1-2恢复闭合状态。随着横梁的不断夹紧，电动机M9的电流也逐步增大，当横梁完全夹紧时，电流就增大到使电流继电器KL2动作的数值，KL2吸上，当横梁完全夹紧时（101617）断开，接触器KM12断电释放，电动机M9停止运转，横梁上升完毕。当按横梁下降按钮SB7时，继电器KA2得电吸上，KA2的常开触点（621623）闭合，接触器KM13得电吸上，电动机M9反转，放松横梁；当横梁完全放松时，行程开关SQ1闭合，它的触点SQ1-2断开，接触器KM13断电释放，电动机M9停止运转。同时由于触点SQ1-1闭合，接触器KM11得电吸上，电动机M8反转。横梁下降，KM11的常开触点（101191）闭合，延时释放继电器KT4得电吸上，KT4的延时断开的常开触点（603605）闭合，为横梁下降后回升做好准备。当横梁下降到需要的位置放开按钮SB7时，继电器KA2和接触器KM11断电释放，电动机M8停止运转，横梁不再下降。同时由于KM11的常开触点（101191）断开，继电器KT4断电延时释放。又由于KA2常闭触点（601613）闭合，接触器KM12得电吸上，电动机M9正转使横梁夹紧。KM12的常开触点（601603）闭合，接触器KM10得电吸上，电动机M8正转，使横梁在夹紧的过程中同时回升。当继电器KT4的常开延时断开触点（603605）断开时，横梁回升停止。本次改造不包括原控制系统电路中的指示灯、仪表等。除主拖动机组外其他电动机主电路接线与改造前相同。4. 程序设计（1） 龙门刨床电路原理图新旧代号对照及PLC的I/O分配如下表： I分配序号点代号原代号注释1I0.0KL2JL-J横梁夹紧电动机电路继电器2I0.1SB23A垂直刀架快速移动3I0.2SB34A右侧刀架快速移动4I0.3SB45A左侧刀架快速移动5I0.4SB56A横梁上升6I0.5SB67A横梁下降7I0.6SQ16HXC横梁放松到位才能上升或下降8I0.7SB78A工作台步进9I1.0SB89A工作台前进10I1.1SB910A工作台停止11I1.2SB1011A工作台后退12I1.3SB1112A工作台步退13I1.4QS66KK慢速切入开关14I1.5QS77KK润滑泵接通开关15I1.6QS88KK磨削运行时接通开关16I1.7QS11(12)KK-Q(H)低速运行时接通开关17I2.0BP变频器零速18I2.1SQ2Je润滑油油压开关19I2.2SQ3Q-JS前进减速限位开关20I2.3SQ4Q-HS前进换向限位开关21I2.4SQ51HXC工作台前进终端限位22I2.5SQ6H-JS后退减速限位开关23I2.6SQ7H-HS后退换向限位开关24I2.7SQ82HXC工作台后退终端限位O分配序号点代号原代号注释1Q0.0YA11T右侧刀架抬入电磁铁控制2Q0.1YA22T左侧刀架抬入电磁铁控制3Q0.2YA33T右侧垂直刀架抬入电磁铁控制4Q0.3YA44T左侧垂直刀架抬入电磁铁控制5Q0.4KM4Q-C垂直刀架快速移动及正常进给6Q0.5KM5H-C垂直刀架正常工作时反转复位7Q0.6KM6Q-Y右侧刀架快速移动及正常进给8Q0.7KM7H-Y右侧刀架正常工作时反转复位9Q1.0KM8Q-Z左侧刀架快速移动及正常进给10Q1.1KM9H-Z左侧刀架正常工作时反转复位11Q1.2KM3C-RB润滑油泵12Q1.3KM13H-J横梁放松13Q1.4KM12Q-J横梁夹紧14Q1.5KM10Q-H横梁上升15Q1.6KM11H-H横梁下降16Q1.7KM16给变频器17Q2.0正转18Q2.1反转19Q2.2速度端口120Q2.3速度端口221Q2.4速度端口3（2） 日本安川616R3型变频器对外接线端子分配及速度与端子的关系如图：（3） PLC的电气控制系统接线如图：（4） 程序编辑与注释说明： 该刨床有8种速度：(1)正常切削速度大约60m/min;(2)正常切削返回速度大约80m/min;(3)正常切削时的慢速段速度大约12m/min;(4)步进、步退速度大约38m/min;(5)低速切削速度10m/min;(6)磨削速度1m/min;(7)低速返回速度40m/min;(8)磨削返回速度12m/min;专心-专注-专业