龙门刨床控制电路设计
基于PLC的龙门刨床电气控制系统设计
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:可编程逻辑控制器；龙门刨床；控制系统；直流调速；刨台运动控制ABSTRACTThe traditional control system of gantry planer has the shortcomings in reliability, maintenance，processing of quality and efficiency of production. Now as a result of the PLC technology unceasing development, designing the electrical control system with PLC is a simple and feasible method.This paper presents the design of gantry planer with PLC for the electrical control system,which will satisfy the needs of control functions。
B2010A龙门刨床电气控制系统设计
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。
龙门刨床电气系统图(全)
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。
B2010A龙门刨床电器原理图
左侧 刀架
指 示 灯 横梁运行
Y
指 示 灯 电源 接通
照 明 灯 机床 局部
横梁上升
横梁 下降
横梁夹紧
横梁 松开
右侧 刀架
垂直 刀架
97-125r/min 101-171得电 101-173得电 Δ 101 103 JL-F
停止 10A (Az)
KK-Q
KK-H
H-H
107 JI H-HX1 H-JS1
4Rf
JS-Δ
－
1RL
2－
作指示灯 电机组工
H2-K OⅠ 1 OⅠ 2 OⅡ 1
（OⅡ 2）
程抬刀 后退行
铁控制 抬刀电磁
294 9RT
JO M 292 290 4R
指示仪表开关9KK的工作情况
状态
指示仪表 通 通 通
触头
a2-a0
b-Q(ct) J 2 207 221 233 235 3RT 205 1ZX 210 1R 208 4RT 234 236 2RT 222 206 232 173 101 KK-H 204 JS 250 Q-JS2 230 212 b-H(ct)
H-Q
3A (Az)
4A (Az)
5A (Az)
603
605
609
611
700 707 JR-B
801
1Q 303 1H
1Q 503 1H
305
JO-H
719 Y 704 Δ
721 C-B 706
725
02 3RL
802 H-C Q-C
307 H-Y Q-Y
407 H-Z Q-Z
507
横梁下降
604
JR-RB
龙门刨床主拖动部分(工作台)工作原理及PLC控制电路图
主拖动部分（工作台）的原理图3.1.1工作台行程开关零位状态Figure 3.1 .1 table-state trip switch of zero龙门刨床工作台自动运行使由安装在床身的6个行程开关来控制的。
工作台侧面的燕尾槽中安装了四个撞块，工作台在运动中依靠这四个撞块去碰撞相应的行程开关，从而实现工作台的自动工作。
图 4.2.2（a）为各行程开关的零位状态，前进撞块A和B、后退撞块C和D 分布在行程开关两侧。
这6个行程开关是：前进减速开关ST10、前进换向开关ST12、前进安全限位开关ST1、后退减速开关ST11、后退换向开关ST13 、后退安全限位开关ST2。
工作前应根据加工工件加工长短来决定工作台的行程，并以此来调整前进撞块与后退撞块之间的距离，使A、B撞块位于床身六个行程开关的左侧，C、D撞块位于六个行程开关的右侧，并检查好使六个行程开关处于零位状态，才可以启动工作台工作。
工作台如在前进运行，前进末了，A撞块碰ST10；然后B撞块碰ST12，工作台经过一段越位后开始后退，后退开始时，撞块B使ST12复位，在后退A撞块使ST10复位；工作台继续后退。
后退末了，工件退出刀具后，后退撞块C碰ST11减速，D碰ST13换向，经过一段越位后后退换前进。
撞块使ST13复位，再前进，撞块C使ST11复位，照这样的方式循环工作。
如果前进时，碰撞ST12部起作用，在碰撞安全限位开关ST1，不使工作台由于电器失灵而冲出去。
后退由ST2实现保护。
图3.1.2工作台控制电路Figure 3.1.2 table control circuit工作台的控制必须在直流发电机的原动机M2Y-D起动完成后，即接触器KM3触点闭合，电柜通风机M11、M12接触器KM17触点闭合，直流电动机的励磁机G2励磁正常，失磁保护继电器KUC吸合。
其常开触点闭合之后才可进行。
（一）工作台步进、步退的控制工作台步进、步退是由悬挂在按钮站上的按钮SB8、SB12操作的电动控制。
龙门刨床自动化控制毕业设计书
龙门刨床PLC与变频技术化改造作者：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，是常见的大型机械加工设备,老式的龙门刨床的拖动系统是交磁放大机的调压调磁闭环系统。
控制元件多且烦杂，元器件型势老化，使用中控制水平及控制精度都较落后，且控制系统经常出现问题，给维修带来相当大的困难，维修成本不断增大。
但是由于数控机床的代价太高，对中小型企业来说成本太大，所以更新一台机床不是很容易的，因此，就对于龙门刨床的传动特点，加工性能，和要求进行分析，在此设计一套低成本低又能有效解决以上不足之处的方案。
龙门刨床的主拖动采用调速范围宽、节能效果显著的变频器,用PLC(可编程序控制器)实现开关量逻辑控制和变频电动机的转速控制。
这种方法易学易用,设计复杂的控制程序可以节约大量的设计时间。
文章采用了PLC程序设计控制的方法,用它设计了龙门刨床工作台的自动运行程序和横梁升降控制程序,还介绍了控制系统的硬件,根据原有直流调速系统的实际调速范围和负荷,选择了变频电动机、变频器的型号，给出了电力拖动系统的主回路电路图、PLC 和变频器的外部接线图。
因而，本设计通过对龙门刨床的运动特点进行分析，将以B2012A为例，根据龙门刨床的控制线路，用可编程控制器和变频器对其进行改造。
关键词：龙门刨床 PLC（可编程控制器）变频调速Abstract :longmen planer i s the mechanical industry, one of the main machine tool s in i ndustrial producti on, occupies an important positi on i s common large mechanical processing equi pment, ol d-fashi oned longmen planer drag system is FangDaJi into the pressure regulating adj ustable magnetic magnetic l oop system. Control elements and tumul tuous, components, use of potential agi ng control accuracy and control level are relati vel y backward, and control system often appear problem, to maintenance bri ngs considerable difficulty, maintenance costs conti nue to i ncrease. But because the pri ce i s too hi gh, nc machi ne for small andmedium-sized enterpri se that cost i s too big, so update a machi ne is not easy, therefore, i t i s for the drivi ng characteri sti cs of longmen planer, processi ng properties, and requirements anal ysi s, i n thi s desi gn a l ow-costlow and coul d effectively sol ve the above shortcomings scheme. Longmen planer Lord drag adopts wide speed range and frequency converter, remarkable energy saving with PLC (programmable controller) to implement the switch quantity l ogi c control and frequency conversi on motor speed control. Thi s method is easy to use, easy control program desi gn complex can save a lot of desi gn time. Thi s paper adopts the PLC program desi gn control methods, and use i t desi gned the longmen planer of workbench run the program automatically controlprocedures, lifting and beams of the control system are i ntroduced, accordi ng to the origi nal hardware dc speed control system with load the actual speed range, chose frequency conversi on motor, frequency converter type electric drive system, and gives the main l oop of the circui t di agram, PLC and inverter external hookup. Thus, thi s design through the movement of l ongmen planer, analyzes the characteri stic with B2012A as an example, according to the control circuit, longmen planer with PLC and inverter to retrofit.Keywords: longmen planer PLC (programmable controller) frequency control一、绪论（一）龙门刨床简介：铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-决速”或“决速-进给”的自动转换。
运动控制系统课程设计——龙门刨床电气控制系统设计
运动控制系统课程设计学院：专业班级：学号姓名：目录第一章课程设计任务及要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计内容 (1)1.3 设计题目及要求 (1)第二章龙门刨床电气控制系统设计方案论述 (3)2.1 引言 (3)2.2 直流电动机调速方法 (3)2.3 开环直流调速系统 (4)2.4 开环直流调速系统 (4)2.5 直流双闭环调速系统 (5)2.5.1 系统静特性 (6)2.5.2 系统动态特性 (7)2.5.3 模拟式双闭环直流调速系统 (9)2.5.4 数字式双闭环直流调速系统 (9)2.5.5 数模混合控制系统 (10)第三章直流双闭环调速系统设计 (12)3.1 系统总体概述 (12)3.2主电路设计 (14)3.2.1整流变压器的选择 (15)3.2.2整流电路晶闸管的选择 (16)3.2.3整流晶闸管的保护 (16)3.2.4电流互感器的选择 (17)3.2.5平波电抗器的选择 (17)3.2.6其他保护电路选择及其作用 (17)3.3 速度环和电流环设计 (18)3.3.1 直流双闭环系统设计方法 (18)3.3.2 电流调节器的设计 (21)3.3.3 速度调节器的设计 (23)3.4 系统其他功能单元分析 (25)3.4.1 给定单元GJ (25)3.4.2 逻辑控制器DLC (26)3.4.3 零电流检测单元DPT和转矩极性单元DPZ (26)3.4.4 零速封锁单元DZS (26)3.4.5 反号器AR (26)3.4.6 电流变换及电流反馈BC (26)3.4.7 晶闸管触发单元CT和脉冲放大电路MT三相移相触发器 (27)第四章系统实验调试 (28)4.1 系统实验调试概述 (28)4.2 触发器的整定 (29)4.3 系统的开环运行及特性测试 (29)4.4 系统各单元的调试 (30)第五章总结与展望 (33)5.1 调试心得体会 (33)5.2 设计调试结论 (34)5.3 电力拖动自动控制系统展望 (34)附录 (35)附录一：各种整流电路的失控时间 (35)附录二：龙门刨床双闭环直流调速系统原理图 (35)参考文献 (36)第一章课程设计任务及要求1.1 设计目的运动控制系统是自动化专业的主干专业课，具有很强的系统性、实践性和工程背景，运动控制系统课程设计的目的在于培养学生综合运用运动控制系统的知识和理论分析解决运动控制系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。
龙门刨床电气控制系统设计
龙门刨床电气控制系统设计茹亮摘要目前中国在世界上是机床消费的第一大国，并正在由制造大国向制造强国发展，数控机床是制造业的关键设备，数控维修和改造正在成为制造业的新兴产业，其产生和发展有着深刻的社会背景和经济背景。
（1）我国现有数以万计的陈旧落后的机床，这些是机床大修和数控化改造业赖以生存的现实基础之一。
（2）20世纪进口的大量二手数控设备已进入维修和改造的高峰期。
（3）机床及数控设备造价高昂，显著的经济效益是数控改造行业发展的动力，一般改造的费用仅为购置新设备费用的30%左右。
（4）通过数控改造可以进一步满足用户对设备的工艺要求以获取更大的效益。
本文目的就是对龙门刨床进行PLC改造，提高其工作的效率。
PLC作为一种新型的控制装置与传统的继电器控制系统相比具有时间响应快、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易与计算机连接、维修方便、体积小、重量轻和功耗底等诸多高品质与功能。
从而减少其维修时间，提高其工作效率。
对于电气车间龙门刨床PLC的研究和实际应用都具有非常高的价值。
关键词：龙门刨床,改造,数控化,PLCElectrical control system design of Planning machineAbstractAt present China is the world's largest machine tool consumer and is manufactured by the manufacturing power to power the development of CNC machine tools is the key to manufacturing equipment, maintenance and improvement of numerical control manufacturing is becoming an emerging industry, its emergence and development of There is a profound social background and economic background.(1) tens of thousands of China's current outdated and backward in mind the machine, these are major repairs and CNC machine tool industry in the transformation of the reality of survival one of the bases.(2) 20th century, a large number of imported second-hand CNC equipment has entered the maintenance and improvement of the peak.(3) And CNC machine tool equipment will cost a significant transformation of the economic benefits of the NC driving force for the development of the industry, the general transformation of the cost of the acquisition of new equipment only costs about 30%.(4) Through the NC can be further modified to meet user requirements for process equipment in order to obtain greater benefits.The purpose of this paper is the transformation of double-housing planer to PLC to enhance the efficiency of its work. PLC as a new type of control device with the traditional relay control systems with fast response time, reliability, and control procedures may change with technology, easy computer connectivity, easy maintenance, small size, light weight and power consumption at the end of and many other high-quality and function. So as to reduce their maintenance time and improve their work efficiency. Workshop for the electrical double-housing planer PLC research and practical applications have very high value.Key words: Gantry planer, alteration, NC, PLC目录1 绪论 (1)1.1龙门刨床简介 (1)1.1.1 龙门刨床定义 (1)1.1.2 龙门刨床的分类 (1)1.1.3 龙门刨床的工作情况 (1)1.2PLC简介 (2)1.2.1 PLC简述 (2)1.2.2 PLC定义 (2)1.2.3 PLC的发展历程 (2)1.2.4 PLC的构成 (3)1.2.5 PLC的特点 (3)1.2.6 PLC分类 (3)1.2.7 PLC应用 (4)1.3设计的提出和主要工作 (5)2 龙门刨床电气控制电路解析 (6)2.1刀架控制电路 (6)2.2横梁控制电路 (6)2.3工作台控制电路 (6)2.4龙门刨床的主回路设计及变频器的选择 (7)2.4.1 龙门刨床电力拖动系统主回路设计 (7)2.4.2 主拖动电机的选型 (8)2.4.3 变频器的选择 (8)3 控制程序设计分析及故障控制分析 (12)3.1控制程序设计分析 (12)3.1.1 工作台控制程序设计分析 (12)3.1.2 风机油泵控制程序设计分析 (12)3.1.3 横梁升降控制程序设计分析 (12)3.1.4 刀架运行控制程序设计分析 (13)3.2故障控制分析 (13)3.2.1 综述 (13)3.2.2 辅助设备常见故障及措施 (13)3.2.3 工作台常见故障及措施 (13)3.2.4 横梁常见故障及措施 (13)4 龙门刨床PLC控制系统组成 (14)4.1龙门刨床运动特点 (14)4.2PLC的类型的选定 (14)4.3工作台控制流程图与程序设计 (14)5 结论 (23)6 谢辞 (24)7 参考文献 (25)1 绪论1.1 龙门刨床简介1.1.1 龙门刨床定义龙门刨床是用来刨削大型零件（如箱体）的刨床。