机床控制系统改造.doc

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1、机床控制系统改造本科毕业论文机床控制系统改造THE RECONSTRUCTION OF MACHINE TOOL CONTROL SYSTEM学院（部）： 电气与信息工程学院 专业班级： 自动化084班 学生姓名： 陈孟文 指导教师： 金林高级工程师 年 月 日52机床控制系统改造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。龙门刨床工作台最早采用交流感应电动机拖动并实现正反向的方向的方案,和用交流电动机通用电磁离合器实现正反向的方案，以及用交流电动机通用液压系统实现正反向的方案。后来使用较多的是直流发动机一电动机组的拖动方案。由于微电子技术的发展，出现了由晶闸管直接供

2、电的直流调速系统拖动龙门刨床工作台的方案。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.PLC（可编程控制器）是以微机技术为核心的通用工业控制装置.它将传统的继电器-接触器控制技术与就算机技术和通信技术融合一体、有功能强大、境适应性好、程简单、用方面可靠性高、编程简单、体积小、功耗低等优点。在短短的几十年里得到了迅猛发展,已成为当代工业自动化的主要支柱之一。目前,部分中小型企业及高校仍广泛使用传统的继电器控制机床，这些机床经历了比较短的历史，虽然它能在一定范围内满足单机和自动生产线的需要，但由于它的电控系统是以继电器、接触器的硬连接为基础,技术上比较落后,特别是其触点的可靠性

3、问题直接影响了产品质量和上产效率。因此，近几十年来工业自动化，机电一体化，改造传统产业等方面，PLC的到了广泛的应用。学习,掌握和应用PLC技术队提高我国工业自动化水平和上产效率具有十分重要的意义。关键字：龙门刨床控制,PLC控制,电器控制,直流调速THE RECONSTRUCTION OF MACHINE TOOL CONTROL SYSTEMABSTRACTCutting the main work of the machinery industry is one of the mother， in the industrial production has an important pl

4、ace。 The earliest planer workbench adopt ac induction motor drive and realize the direction and the positive and the plan， and the use of ac motor general electromagnetic clutch and the positive and realize the plan， and the use of ac motor general hydraulic system and the positive and solutions。 Du

5、e to the development of the microelectronics technology, appear the thyristor direct power supply dc speed control system of the workbench drag planer scheme.The traditional control system of gantry planer has the shortcomings in reliability, maintenance， processing of quality and efficiency of prod

6、uction。 PLC (programmable controller) is the microcomputer technology as the core of general industry control device。 It will be the traditional relay a contact device control technology and even machine technology and communication technology, have powerful fusion, the environment, good adaptabilit

7、y to process simple, in high reliability, simple programming， small volume， low power consumption advantages. In just a few decades got rapid development， has become the mainstay of the contemporary industrial automation of one。 At present, the part of the small and medium-sized enterprises and univ

8、ersities still widely used the traditional relay control machine tools, the machine tool experienced short history， although it can be in a certain range to meet the needs of the single and automatic production line, but because of its electronic control system is based on relays, contact device har

9、d links as the foundation, the technology is relatively backward, especially the contacts the reliability of the product directly affect the quality and the production efficiency。 Therefore， in recent decades, industrial automation， electromechanical integration， transform traditional industries， PL

10、C to widely。 Study， the mastery and application of PLC technology team in industrial automation level and improve the production efficiency has the very vital significance.KEYWORDS： longmen planer control， plc control， electric control， direct current speed regulating目录摘要IABSTRACTII1绪论11。1 课题的研究背景11

11、。2 课题的提出11。3 PLC控制系统与电器控制系统的比较11。4 本文研究的意义22龙门刨床的概念与发展42。1 机床简介42。2 龙门刨床的概念42。3 龙门刨床的发展53 B2012A型龙门刨床73.1 B2012A型龙门刨床的基本结构73.2 B2012A型龙门刨床的工作过程73。3 B2012A型龙门刨床加工工艺的特点83.4 B2012A型龙门刨床对控制系统的要求84 B2012A型龙门刨的电气控制104.1 直流发电拖动系统组成104。2 交流机组拖动系统组成104.3 各控制电路概述104。3.1 主拖动机组电动机M1控制电路104.3.2 横梁控制电路124。3。3 工作台

12、自动循环控制电路134.3。4 工作台步进、步退控制144。3.5 刀架控制电路145可编程控制器PLC的组成及原理155。1 可编程控制器PLC的概述155。1。1 认识可编程控制器155.1.2 可编程控制器的特点165。1.3 可编程控制器的分类165。1.4 可编程控制器的应用领域175.2 可编程控制器的基本结构175.2.1 中央处理器195。2.2 存储器195.2。3 输入、输出模块195.2.4 电源215.2.5 I/O扩展机215。2.6 编程器等相关设备225.2.7 PLC的软件系统225.3 可编程控制器PLC的工作原理226调速系统的选择236.1 调速系统的选择

13、236。2无环流调速系统简介246.3 无环流可逆调速系统设计256。3.1 系统组成256。3.2 逻辑无环流调速系统的原理图256.3。3 逻辑无环流调速系统主电路286。3.4 晶闸管触发电路296.4 参数整定316。4。1 电流环设计316。4.2 转速环的设计347 PLC的选择377。1 PLC选择的原则377。2 西门子S7-200 PLC387。3 PLC的选型398基于PLC的B2012A型龙门刨床控制系统428。1龙门刨床PLC控制系统构成428。2 输入/输出分配表428。3 PLC控制接线图448.4 系统控制程序设计448.4.1 PLC程序设计方法简介458.4。

14、2 PLC控制梯形图459人机界面设计499.1 概述499.2 EB8000的简介499.2.1 软件特点499。2.2 通信参数定义509。3 EB8000的开发51结论53参考文献54致谢551绪论1.1 课题的研究背景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，很大程度上提高了故障发生率,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.

15、龙门刨床是一种要求调速范围很广的设备，控制龙门刨床拖动电动机准确、经济的运行对提高生产效率和产品的质量有重要的意义。随着工业科技的飞速发展,数控技术的发展在一定程度上代表了一个国家先进的科学技术水平。就目前而言，我国是世界上机床产量最多的国家，虽然我国科技水平在世界上稍有一席之地，但生产的数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低的水平，生产的普通数控机床比重大,生产效率低，大部分采用继电器控制，存在着易故障，难检修等弊端，对加工业的发展有很大的制约和限制性.1。2 课题的提出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

16、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。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改造是因为PLC很容易实现比较复杂的控制逻辑，与其传统的继电器实现同样的功能则需要大量的控制继电器,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、寿命长等优点，在实现同样功能的基础上还可以弥补继电器逻辑控制的不足,可以大大提

17、高机床的工作效率，完全可以达到预期电气改造的目的。1。3 PLC控制系统与电器控制系统的比较PLC控制系统与电器控制系统相比,有许多相似之处，也有许多不同.不同之处主要在以下几个方面:1）从控制方法上看，电器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合成控制逻辑,其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后,想再改变或增加功能较为困难.另外,继电器的触点数量有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大的限制。而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统的功能。系统连线少。体积小、功耗小，而且PLC

18、所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数量是无限的，PLC系统的灵活性和可扩展性好。2）从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件的限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式.而PLC的用户程序是按一定的顺序循环之行的，所以各继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各继电器的动作次序决定于程序扫描的顺序，这种工作方式成为串行工作方式。3)从控制速度上看,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。而PLC是通过程序指令控制半导体电

19、路来实现控制的，速度快，程序指令执行在微秒级，且不会出现触点抖动问题。4）从计数和定时控制上看，电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路做定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境影响，且PLC具有计数功能，而电器控制系统一般不具备计数功能。5)从可靠性和可维护性上看，由于电器控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧伤等,寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差.而PLC大量的开关工作由无触点的半导体电路来完成，其

20、寿命长、可靠性高。PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便.1。4 本文研究的意义本文以PLC作为主控制器,它是整个系统的核心部件,通过输入接收来自按钮操作站和转换开关的操作信号及其它设备的状态信息，将这些信号经PLC内部的用户程序运算，根据运算结果通过输出点，控制调速系统完成主拖动,同时控制各交流电动机的接触器完成辅助拖动。从整个系统来看是一个多输入多输出的自动控制系统,而且输入输出大多为开关量，但由于本系统的主要被控量只有一个工作台的速度，这就使得以主拖动系统局部优化而使整个系统达到优化成为可能，应用PLC,可使

21、各电机的运行，各刀架的移动、抬刀、横梁夹紧等，主传动电磁制动器的动作实现程序控制。同时，与调速系统配合使用，可使工作台实现自动减速、换向、多步速度变化及往复运行等，大大简化了操作步骤.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.2龙门刨床的概念与发展2。1 机床简介机床是对金属或其他材料的坯料或工件进行加工，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。机械产品的零件通常都是用机床加工出来的。机床是制造机器的机器,也是能制造机床本身的机器

22、，这是机床区别于其他机器的主要特点，故机床又称为工作母机或工具机。机床主要包括金属切削机床，主要用于对金属进行切削加工；木工机床,用于对木材进行加工;特种加工机床，用物理、化学等方法对工件进行特种加工，锻压机械。狭义的机床仅指使用最广泛、数量最多的金属切削机床.金属切削机床的分类：（1)按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线床等。每类又按其结构或加工对象分为若干组，每组中又分为若干型。(2）按工件大小和机床重量可分为仪表机床、中小型机床、大型机床、重型机床和超重型机床;按加工精度可分为普通精度

23、机床、精密机床和高精度机床;按自动化程度可分为手动操作机床、半自动机床和自动机床；按机床的自动控制方式，可分为仿形机床、程序控制机床、数字控制机床、适应控制机床、加工中心和柔性制造系统；按机床的适用范围，又可分为通用、专门化和专用机床。专用机床中有一种以标准的通用部件为基础,配以少量按工件特定形状或加工工艺设计的专用部件组成的自动或半自动机床,称为组合机床。2.2 龙门刨床的概念刨床是用刨刀对加工工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的机床.用刨床刨削窄长表面时具有较高的效率，它适用于中小批量生产和维修车间。刨床主要有牛头刨床、龙门刨床和单臂刨床。常用的专门刨床有包边机和刨模机等。牛头刨床是由滑枕

24、带着刀架作直线往复运动；龙门刨床由工作台带着工件通过龙门框架作直线运动；单臂刨床与龙门刨床的区别是只有一个立柱，故适用于宽度较大而又不需在整个宽度上加工的工件;包边机是利用置于床身侧面溜板上的刀架作直线往复运动，以刨削大钢板的边缘部分；刨削及主要用于刨削冲头和复杂形状的工件，其特点是刀具在刨削行程的终端，可摆动一个弧度而实现退刀。龙门刨床是机床的一种，它是制造重型设备，如汽轮机、发电机、矿山设备等必不缺少的工作母机，是现代机械工业中的主要生产机械之一,主要用来加工各种平面、斜面、槽，更适合于加工大型而狭长型的机械零件，如机床床身、导轨、箱体、立柱等，其应用非常广泛,具有多种控制要求。龙门刨床的

25、电气系统主要分为主拖动和控制系统两部分。就目前而言,龙门刨床的主拖动系统可概括为四类：AGM调速系统、晶闸管直流电动机（SCRD)模拟直流调速系统、全数字直流系统和交流变频调速系统.控制系统有继电器逻辑控制系统或继电器与PLC结合的控制系统.1、8侧刀架 2-横梁 3、7立柱 4顶梁 5、6立刀架 9工作台 10床身图2-1 龙门刨床示意图2.3 龙门刨床的发展在机械加工业中,龙门刨床是加工大型工件时必不可少的加工设备，是一种广泛使用的金属切削加工机床，是许多大型企业不可缺少的设备.我国的第一台龙门刨床于1953年4月在济南第二机床厂问世。20世纪60年代，龙门刨床广泛采用AGM调速系统，目前

26、该系统在国有大中型企业仍占有相当大的比重,AGM主要通过交换放大机控制直流发电机的励磁电压，励磁电压控制直流发电机的输出电压,从而控制直流电动机的电枢电压，以达到控制直流电动机转速的目的，但是AG-M龙门刨床的电气系统占地面积大、噪音大、耗电量大、效率低，由于采用的是继电器逻辑控制系统,其故障率高、可靠性差、检修难度大等不足。20世纪80年代,随着工业生产的需要，许多企业对龙门刨床进行了电气改造，用SCRD模拟直流调速系统取代AG-M调速系统，虽然进行改造之后系统缩小了占地面积,减少了噪音，在节能等方面有了很大的改善,但由于仍采用的是继电器逻辑控制系统，其故障率仍较大，可靠性低，仍存在维护和检

27、修难度大的问题。随着半导体和计算机技术的不断发展，晶闸管全数字直流调速系统得到推广并成功地应用在工业实践中，但由于系统低速性能不好，且所有的电气参数均英文显示，在其应用过程中对工作人员的技术水平提出很高的要求.20世纪90年代，由于变频技术的不断成熟，人们通过积累使用变频器的经验，尝试将变频系统运用于拖动系统，使拖动系统得到进一步的改善，这在一定程度上推动了机械制造业的发展，龙门刨床也不例外。但变频调速系统应用于龙门刨床的缺点是低速开环运行时机械特性较软，对维护人员的水平要求较高。如今PLC技术的发展和成熟，用PLC设计刨床的电气控制系统是行之有效的方法。龙门刨床的运动可分为主运动、进给运动及

28、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，辅助运动是为了调整刀具而设置的，如横梁的夹紧放松，横梁的上、下移动，刀架的快速移动、润滑等。龙门刨床工作台是做往复直线运动的，前进时为工作行程，此时带动工作台的电机有负载。后退时为返回行程，刀具抬起，电机为空载.3 B2012A型龙门刨床3。1 B2012A型龙门刨床的基本结构B2012A型龙门刨床主要由7部分组成，如图21所示，其中床身为箱体型零件,其上有V形导轨。工作台安放在床身上，工作台下面有斜齿条，可以往复运动.横梁用于安装垂直刀架，刨削加工时严禁动作，只有在工作台停止运动时才能移动，以调整刀架高度。两个垂直刀架可沿横

29、梁导轨在水平方向或沿刀架本身的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。3.2 B2012A型龙门刨床的工作过程B2012A型龙门刨床的工作台是往返交替循环作直线运动的，工件规定在工作台上与道具做相对运动。工作台在工作行程是进行切削加工，工作台返回时,刀具自动抬起，不进行切削加工。工作台返回时速度较快，以减小空载行程时间。我国现行生产的龙门刨床其主拖动方式以直流发电机电动机组及晶闸管-电动机系统为主，以A系列龙门刨床为例，它采用电磁扩大机作为励磁调节器的直流发电机-电动机系统,通过调节直流电动机电压来调节输出速度，并采用两级齿轮变速箱变速的机

30、电联合调节方法。其主运动为刨台频繁的往复运动,在往复一个周期中，对速度的控制有一定的要求,如图31所示。图31 龙门刨床工作台自动运行图图中：t1段表示刨台起动，刨台切入工件的阶段，为了减小刨台刚切入工件的瞬间,刀具所受的冲击及防止工件被崩坏，此阶段速度较低。t2段为刨削段，刨台加速至正常的刨削速度。t3段为刨刀退出工件段，为防止边缘被崩裂,同样要求速度较低。t4段为返回段,返回过程中,刨刀不切削工件，为节省时间，调高加工效率,返回速度应尽量可能高些.t5段为缓冲区。返回行程即将结束，再反向到工作速度之前，为减小对传动机械的冲击,应将速度降低，之后进入下一周期。龙门刨床在加工时，床身水平导轨上

31、的工作台带动工件作直线运动,实现主运动。装在横梁上的立刀架4可沿横梁导轨作间接的横向进给运动，以刨削工件的水平平面。刀架上的滑板（溜板)可使刨刀上、下移动,作切入运动或刨削竖直平面。滑板还能绕水平轴调整至一定的角度位置,以加工倾斜平面。装在立柱上的侧刀架5可沿导轨在上下方向间歇进给，以刨削工件的竖直平面。横梁还可沿立柱导轨升降至一定位置，以根据工件的高度调整刀具的位置。3.3 B2012A型龙门刨床加工工艺的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，是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

32、固定在工作台上，工件连同工作台频繁地进行往复运动，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.3。4 B2012A型龙门刨床对控制系统的要求B2012A它不仅要求有足够大的切削功率，较大的调速范围，而且要能够按照要求实现自动的速度循环。对于刀架的移动、进刀、退刀、抬刀、横梁放松与夹紧、横梁上升与下降、工作台步进,步退等各种动作，都有电动机和各种控制器配合实现.B2012A型

33、龙门刨床对电气控制系统的要求综合起来有以下几个方面:1）要求有宽广的调速范围。由于在加工过程中加工材料和零件的不同，所使用的刀具也会不同，这就要求机床有不同的速度，以满足不同的加工工艺的要求.B2012A型龙门刨床采用了电机放大机作为直流发电机励磁调节器的直流发电机-电动机组系统，并加一级机械变速，从而保证了工作台调速范围达到20：1。工作台在低速当地速度为660m/min。,在高速档的速度为990m/min。在低速档或高速档范围内,可实现电气的无极调速,以便生产时能选择最合适的切削速度。2)电气控制线路能保证机床可靠的自动工作。工作台往复运动一次后，刀架自动进给。后退行程中,刀架自动抬起.工

34、作台在行程末尾可进行减速、反向等运动的自动变换。3）工作台能够按照要求实现自动往返循环。在高速切削时，为了减小对刀具的冲击,应使刀具慢速切入工件.若切削速度与冲击为刀具所能承受时，利用转换开关,可以取消慢速切入。在工作台前进和返回形成末尾，工作台能自动调速，以保证刀具慢速离开工件,防止工件边缘剥裂,同时可减小工作台反向的冲击和对电动机和其他机械的冲击。4）工作台前进与返回形成的速度能分别作无极调整，且无须停车。用于磨削是，工作台应能降低速度至1m/min，以便保持磨削时工件的精度。5)刀架能自动进给和快速移动：为了提高生产率,要求工作台正反向的起动与制动过程要快。而且停车要迅速,越位不能超过允

35、许值。6）系统的机械特性要有一定的硬度，以避免因为切削负荷发生变化时引起的工作速度有较大的波动,以至于影响加工工件表面的质量，同时系统的机械特性应具有以下特性：当负荷过大时，能使拖动工作台的直流电动机的转速迅速下降，直至停止，从而达到保护电动机及机械装置的目的。7）有必要的联锁保护:为了保证龙门刨正常而可靠地工作，需要一定连锁保护。在下列情况下,工作台应该立即停止：如工作台越位超过允许值、油泵停止工作、横梁在移动、电动机过载等。4 B2012A型龙门刨的电气控制国内外各型号的龙门刨床虽然机械结构、规格及性能指标差异过大，但电气原理大同小异.龙门刨床的电气控制线路比较复杂，它的主拖动系统完全是依

36、靠电气自动控制来执行的。4.1 直流发电拖动系统组成直流发电拖动系统电路原理图如图41，它包括电机放大机AG,直流发电机G，直流电动机M和励磁发电机GE。电机放大机AG由交流电动机M2拖动.电机放大机AG的主要作用是根据机床各种运动的需要，通过控制绕组WC的各个控制量调节其向直流发电机G励磁供电的输出电压，从而调节直流发电机发出的电压。直流发电机G和励磁发电机GE有交流电动机M拖动。直流发电机G的主要作用是发出直流电动机M所需要的直流电压，满足直流电动机M拖动刨床运动的需要。励磁发电机的主要作用是由交流电动机M1拖动，发出直流电压,向直流电动机M的励磁绕组供给励磁电源。直流电动机M的主要作用是

37、拖动刨床往返交替做直线运动，对工件进行切削加工。4.2 交流机组拖动系统组成B2012A型龙门刨床主拖动系统就抬刀电路原理图如图4-2所示。交流机组共由9台电动机:拖动直流发电机G、励磁发电机GE用交流电动机M1，拖动电机放大机用电动机M2,拖动通风用电动机M3，润滑泵电动机M4,垂直刀架电动机M5，右侧刀架电动机M6，左侧刀架电动机M7，横梁升降电动机M8和横梁放松、夹紧电动机M9.4.3 各控制电路概述4.3。1 主拖动机组电动机M1控制电路由交流电动机M1拖动直流发电机G和励磁发电机GE组成主拖动机组,其控制电路如图4-3所示。其中33区中的按钮SB2为交流电动机M1的起动按钮，按钮SB

38、1为交流电动机M1的停止按钮。当需要主拖动电动机M1拖动直流发电机G和励磁发电机GE工作时，按下33区中主拖动交流电动机M1的启动按钮SB2，33区中的接触器KM1线圈、35区中的时间继电器KT2线圈、36区中的接触器KMY先去通电吸合，主拖动交流电动机M1的定子绕组接成Y接法降压起动，被拖动的直流励磁发电机GE利用剩磁开始发电。接触器KM2通电闭合自锁，其在20区中的主触点闭合，接通交流电动机M2、M3的电源,交流电动机M2、M3分别拖动电机放大机AG和通风机工作。同时，接触器KM通电闭合.此时接触器KM1和接触器KM的主触点将交流电动机M1的定子绕组接成接法全压运行,交流电动机M1拖动直流

39、发电机G和励磁发电机G全速运行,完成主拖动机组的启动控制过程。图4-1 B2012A型龙门刨床直流发电拖动系统电路图图4-2 B2012A型龙门刨床主拖动系统及抬刀电路图图4-3 主拖动机组Y/起动及刀架控制电路图4.3。2 横梁控制电路在图44中，50区中的按钮SB6为横梁上升起动按钮，51区中的按钮SB7为横梁下降起动按钮，53区中的行程开关ST7为横梁上升的上限位行程保护行程开关,55区中的行程开关ST8和ST9为横梁下降的下限位行程保护行程开关，52区和59区中的行程开关ST10为横梁放松及上升和下降动作行程开关。横梁上升控制。当需要横梁上升时，按下50区中的横梁上升启动按钮SB6，中

40、间继电器K2线圈通电闭合，接触器KM13通电闭合并自锁。横梁放松、夹紧电动机M9通电反转，使横梁放松.此时，行程开关ST10在59区中的常闭触点断开,接触器KM13失电释放，横梁放松、夹紧电动机M9停止反转。行程开关ST10在52区的常开触点闭合，接触器KM10通电闭合，交流电动机M8正向运转,带动横梁上升。当横梁上升到要求高度时，松开横梁上升起动按钮SB6,接触器KM10线圈失电释放，横梁停止上升.继而接触器KM12闭合，交流电动机M9正向起动运转,使横梁夹紧。然后行程开关ST10常开触点复位断开，59区中行程开关ST10的常闭触点复位闭合，为下一次横梁升降控制作准备。但由于58区接触器KM

41、12继续通电闭合，因而电动机M9继续正转。随着横梁的进一步夹紧，电动机M9的电流增大。电流继电器KA2吸合动作，接触器KM12失电释放,使横梁放松、夹紧电动机M9停止正转，完成横梁上升控制过程。横梁下降控制.当需要横梁下降时，按下51区中的横梁下降起动按钮SB7，中间继电器K2线圈通电闭合，接触器KM13通电闭合并自锁。横梁放松、夹紧电动机M9通电反转，使横梁放松。横梁放松后，行程开关ST10在59区中的常闭触点断开，接触器KM13失电释放，横梁放松、夹紧电动机M9停止反转。行程开关ST10在52区中的常开触点闭合，接触器KM11通电闭合，横梁升降电动机M8反向运转，带动横梁下降。当横梁下降到

42、要求高度时，松开横梁下降起动按钮SB7,横梁停止下降.接触器KM12接通横梁放松、夹紧电动机KM10通电闭合，电动机M8起动正向旋转,带动横梁作短暂的回升后停止上升，然后横梁进一步夹紧。图44 B2012A型龙门刨床横梁及工作台控制电路图4。3.3 工作台自动循环控制电路工作台自动循环控制主要有安装在龙门刨床工作台侧面上的4个撞块A、B、C、D按一定的规律撞击安装在机床床身上的四个行程开关ST1、ST2、ST3、ST4，使行程开关ST1、ST2、ST3、ST4的触头按照一定的规律闭合或断开，从而控制工作台按照预定运功的要求进行运动。个行程开关的示意图如图44所示。图45 各行程开关分布示意图4

43、.3.4 工作台步进、步退控制工作台的步进、步退控制主要用于在加工工件时调整机床工作台的位置。当需要工作台步进时，按下62区中的工作台步进起动按钮SB8，工作台步进;松开按钮SB8工作台迅速制动停止.当需要工作台步退时，按下68区中的工作台步退起动按钮SB12，工作台不会;松开按钮SB12，工作台也可迅速制动停止.4。3.5 刀架控制电路在龙门刨床上装有左侧刀架、右侧刀架和垂直刀架，分别由交流电动机M7、M6、M5拖动.各刀架可实现自动进给和快速移动运动，由装在刀架进刀箱上的机械手柄来进行控制。刀架的自动进给采用拨叉盘装置来实现，拨叉盘由交流电动机拖动，依靠改变旋转拨叉盘角度的大小来控制每次的

44、进刀量。在每次进刀完成后，让拖动刀架的电动机反向转动，是拨叉盘复位，以便为第二次自动进刀作准备.5可编程控制器PLC的组成及原理5。1 可编程控制器PLC的概述5.1。1 认识可编程控制器可编程控制器(Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller)，简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超出了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置成为可编程控制器，简称PC。但是，为了避免与个人计算机（Persona

45、l Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。PLC英文全称Programmable Logic Controller ，中文全称为可编程控制器。PLC是以微处理器为基础,中和了计算机技术，自动控制技术和通信技术,用面向控制过程,面向用户的“自然语言”编程,适应工业环境,简单易懂，操作方便,可靠性高的新一代通用工业控制装置.国际电工委员会（IEC)对PLC的定义是“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在存储器内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类

46、型的机械和生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。总之，PLC是转为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时,其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC

47、具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制提别是顺序控制中的地位,在可预见的将来，是无法取代的。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能通过电气控制系统来实现.广泛使用的电气自动控制系统是继电器接触器控制及系统，适用于工作模式固定、控制要求简单的场合，缺点是系统的布线不易扩展、可靠性不高。对一些比较复杂的控制系统来讲，查找和排除故障往往十分困难.另外，当产品更新换代、生产工艺发生变化时，继电器控制系统的元件和接线也须做相应的变动，而且这种变动的工作量很大，工期长，费用高。随着工业生产的快速发展，市场竞争越来越激烈，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现,传统继电器电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求，因此，迫切需要一种新的更先进的自动控制装置来取代传统的继电器控制系统。5。1.2 可编程控制器的特点（1）编程简单，使用面向控制操作的控制逻辑语言.比如，梯形图、顺序功能流程图。生产现场的工人易