畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的龍門刨床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要傳統(tǒng)的龍門刨床控制系統(tǒng)可靠性差，維護(hù)困難，加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率低。如今plc技術(shù)的不斷發(fā)展，用plc設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)是簡便可行的方法。本文介紹的用plc設(shè)計(jì)龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)，不但滿足了所需的各種控制功能，而且在節(jié)省資金的前提下，還具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定和便于維護(hù)等特點(diǎn)。特別是其硬件簡單可靠,軟件豐富靈活,運(yùn)行效果好。以可編程控制器檢測(cè)速度過零為換向條件實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的無沖擊換向。以精密電位計(jì)為速度給定元件，可手動(dòng)實(shí)時(shí)精確地調(diào)節(jié)主電機(jī)轉(zhuǎn)速，從根本上克服了龍門刨床換向沖擊大、工作效率不高、耗電量大等一系列缺點(diǎn)。系統(tǒng)以數(shù)字顯示輸出主電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和電樞電流值，顯示

2、準(zhǔn)確、直觀。利用plc對(duì)龍門刨床電控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的途徑和方法，為改進(jìn)機(jī)床設(shè)計(jì)提供了新的思路, 對(duì)促進(jìn)工業(yè)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步具有一定意義。關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器；龍門刨床；控制系統(tǒng)；直流調(diào)速；刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)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 unceas

3、ing 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.moreover, under the premise of saveing money it is also simpl

4、e, stable and easy to maintain operational characteristics.especially its hardware is simple and reliable,and its software is rich and nimble.the movement effect is good.the system realizes zero-speed reversing of the work platform and eliminates the impact of original system.the precise potentionme

5、ters are in this system as the speed regulating elements.it can regulate the real-time rotational speed of the main electromotor accurately,and the disadvantages of the original system are hurdled in this system.the real-time rotational speed and the armature current of the main electromotor can be

6、shown accurately and digitally.the ways and means that designing gantry planer electrical control system with plc provide a new approach for improving the machines design and promote industrial enterprises with a certain sense of technological progress.key words: programmable logic controller (plc)；

7、gantry planer；control system；direct current speed regulating；table movement controlii 第1章 引 言1.1 選題背景傳統(tǒng)的龍門刨床可靠性差，維護(hù)困難，影響了加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。本文著重介紹了利用plc及直流調(diào)速器對(duì)其電氣系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)。本文以龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)為研究對(duì)象。龍門刨床是工廠的大型關(guān)鍵設(shè)備之一，是制造重型機(jī)械不可缺少的工作母機(jī)，電氣設(shè)備較為復(fù)雜，生產(chǎn)工藝對(duì)刨床電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求也越來越高。龍門刨床主要被用來加工大型狹長平面、斜面或槽，對(duì)主拖動(dòng)系統(tǒng)有很高的要求,不僅要求有足夠大的切削功率和

8、較寬的調(diào)速范圍，而且要求其在工作循環(huán)中能自動(dòng)調(diào)節(jié)速度，以滿足不同的工作需要。1.2 龍門刨床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)龍門刨床主要由七部分組成，如圖1.2所示。1床身 2工作臺(tái) 3橫梁 4左右垂直刀架 5左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱 6立柱 7龍門頂 圖1.2 龍門刨床結(jié)構(gòu)簡圖 床身是一個(gè)箱形體，其上有v形和u形導(dǎo)軌。工作臺(tái)或稱刨臺(tái)，下面有齒條與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪相嚙合，可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。橫梁平常加工時(shí)嚴(yán)禁動(dòng)作，只在更換工件時(shí)才移動(dòng)，以調(diào)整刀架的高度。左右垂直刀架可沿橫梁導(dǎo)軌在水平方向或沿滑板導(dǎo)軌在垂直方向作快速移動(dòng)或工作進(jìn)給。左右側(cè)刀架及進(jìn)給箱可沿立柱導(dǎo)軌上下快速移動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)給1。1.3本論文的研究目的及意義國內(nèi)、外在大型龍門

9、刨床的電氣控制方面先后也應(yīng)用了較多的調(diào)速技術(shù)。為了克服f-d調(diào)速系統(tǒng)的缺點(diǎn)，70年代以來出現(xiàn)了晶閘管直流電動(dòng)機(jī)模擬調(diào)速系統(tǒng)(scr-d調(diào)速系統(tǒng))，取代f-d調(diào)速系統(tǒng)，縮小占地面積，減少了噪音，節(jié)能等，但系統(tǒng)性能差，當(dāng)電阻及電容參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)性能惡化1。其次，眾多功能單元連線多，因而可靠性不理想，維護(hù)、維修難度較大，現(xiàn)在應(yīng)用的siemens 6ra70系列及歐陸590系列，調(diào)速裝置性能越來越完善，通用性強(qiáng)，操作方便，具有自動(dòng)定相功能，具有電流環(huán)自整定功能，具有自適應(yīng)尋優(yōu)功能，保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，具有完善的過流、過壓，缺相，欠磁，超速等保護(hù)功能，但諸多企業(yè)在使用中還是采用機(jī)械限

10、位開關(guān)或晶體管接近開關(guān)來完成換向，其故障率高，在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常撞壞；同時(shí)操作者要經(jīng)常調(diào)節(jié)標(biāo)鐵的位置，以改變刨臺(tái)的行程，這就給人工操作帶來許多不便，無工作行程數(shù)控定位，本設(shè)計(jì)將應(yīng)用系統(tǒng)中先進(jìn)的數(shù)字定位技術(shù)，能使刨刀及工作臺(tái)按設(shè)定的行程和速度進(jìn)行有序的運(yùn)行，按著刀架進(jìn)給刀架落刀工作臺(tái)前進(jìn)工作臺(tái)加速工作臺(tái)速度保持工作臺(tái)減速工作臺(tái)前進(jìn)到位刀架后退工作臺(tái)后退到位刀架進(jìn)給自動(dòng)循環(huán)工作停機(jī)。本文研究目的主要為了龍門刨床的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)及其相關(guān)理論研究，包括直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理及電路設(shè)計(jì)，可編程控制器工作原理及邏輯控制電路設(shè)計(jì)與程序?qū)崿F(xiàn)，系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化原理及設(shè)置等。龍門刨床如控制和使用得當(dāng)，不僅能提高效率，節(jié)約成本，還

11、可大大延長使用壽命。龍門刨床主要分為機(jī)械和電氣控制兩大組成部分，機(jī)械部分相對(duì)比較穩(wěn)定，使龍門刨床運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)主要取決于電氣控制系統(tǒng)控制方式。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀上世紀(jì)60年代在龍門刨床上廣泛使用的是jf-d調(diào)速系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)在國有大中型企業(yè)仍然占有相當(dāng)大的比重，但是jf-d型的龍門刨床的電氣系統(tǒng)存在許多問題。上世紀(jì)80年代初，許多企業(yè)對(duì)龍門刨床進(jìn)行電氣改造時(shí)，用晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)(scr-d)模擬直流調(diào)速系統(tǒng)取代jf-d調(diào)速系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)的主要問題是：眾多功能單元之間接插件多，接插件的觸點(diǎn)容易出現(xiàn)接觸不良的故障，影響了系統(tǒng)的可靠性， 維護(hù)和檢修難度大2。1990年左右，隨著半導(dǎo)體和計(jì)算

12、機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，工業(yè)先進(jìn)國家研制出成套的全數(shù)字晶閘管直流調(diào)速裝置，并成功地應(yīng)用在工業(yè)實(shí)踐中。全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題是低速性能不好，所有的電氣參數(shù)均是英文顯示，對(duì)電氣維護(hù)人員的技術(shù)水平要求很高2。1996左右，由于變頻器性能的不斷完善和推廣，嘗試將變頻器運(yùn)用于拖動(dòng)系統(tǒng)，將plc和變頻器成功地應(yīng)用于龍門刨床，使龍門刨床的電氣性能和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都得到了極大的改善2。如今plc技術(shù)的發(fā)展和成熟，用plc設(shè)計(jì)刨床的電氣控制系統(tǒng)是行之有效的方法。龍門刨床的運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及輔助運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是指工作臺(tái)連續(xù)重復(fù)往返運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指刀架的進(jìn)給，輔助運(yùn)動(dòng)是為了調(diào)整刀具而設(shè)置的，如橫梁的夾

13、緊放松，橫梁的上、下移動(dòng)，刀架的快速移動(dòng)、潤滑等。龍門刨床工作臺(tái)是做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的，前進(jìn)時(shí)為工作行程，此時(shí)帶動(dòng)工作臺(tái)的電機(jī)有負(fù)載。后退時(shí)為返回行程，刀具抬起，電機(jī)為空載。1.4 本論文的研究方法本文以plc作為主控制器，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，通過輸入接收來自按鈕操作站和轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作信號(hào)及其它設(shè)備的狀態(tài)信息，將這些信號(hào)經(jīng)plc內(nèi)部的用戶程序運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果通過輸出點(diǎn)，控制直流調(diào)速器完成主拖動(dòng)，同時(shí)控制各交流電動(dòng)機(jī)的接觸器完成輔助拖動(dòng)。從整個(gè)系統(tǒng)來看是一個(gè)多輸入多輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)，而且輸入輸出大多為開關(guān)量，但由于本系統(tǒng)的主要被控量只有一個(gè)工作臺(tái)的速度，這就使得以主拖動(dòng)系統(tǒng)局部優(yōu)化而使整個(gè)系

14、統(tǒng)達(dá)到優(yōu)化成為可能， 應(yīng)用plc，可使各電機(jī)的運(yùn)行，各刀架的移動(dòng)、抬刀、橫梁夾緊等，主傳動(dòng)電磁制動(dòng)器的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)程序控制。同時(shí)，與直流調(diào)速器配合使用，可使工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速、換向、多步速度變化及往復(fù)運(yùn)行等，大大簡化了操作步驟。 第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 幾種可行性方案比較2.1.1 理想的速度運(yùn)行曲線 龍門刨床橫梁、刀架等部件的控制可以用可編程控制器來完成，而要提高龍門刨床的工作效率，解決工作臺(tái)的換向沖擊等問題，必須平滑精確地調(diào)節(jié)工作臺(tái)運(yùn)行速度及過渡過程的加、減速，使其實(shí)現(xiàn)零速換向。其理想的速度運(yùn)行圖如圖2.1所示。圖2.1 理想的速度運(yùn)行圖中：lq工作行程；lh返回行程；vq切削速度

15、；vx返回速度；0t1工作臺(tái)前進(jìn)加速至穩(wěn)定工作速度階段；t1t2穩(wěn)定工作速度階段；t2t3減速至零前進(jìn)換向；t3t4后退加速階段；t4t5后退穩(wěn)定速度階段；t5t6減速至零后退換向。由圖可見，工作臺(tái)換向時(shí)加、減速平滑且時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)零速換向，能很好地消除因換向時(shí)速度突變產(chǎn)生的機(jī)械沖擊，大大提高工作效率。2.1.2 實(shí)現(xiàn)理想速度運(yùn)行曲線的幾種方法比較 實(shí)現(xiàn)理想速度運(yùn)行曲線有三種方法：1.速度反饋安裝直流測(cè)速發(fā)電機(jī)。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸角速度成比例的電信號(hào)，為速度控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)軸速度負(fù)反饋，具有在寬廣的范圍內(nèi)提供速度信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于已有傳動(dòng)系統(tǒng)改裝困難，且成本高，不經(jīng)濟(jì)3。2.位置

16、反饋安裝光電脈沖發(fā)生器。光電脈沖發(fā)生器又稱增量式光電編碼器，連接在被測(cè)軸上，通過檢測(cè)角位移和時(shí)間獲得被測(cè)軸的速度，信號(hào)經(jīng)積分后作為位置反饋至控制系統(tǒng)。光電脈沖發(fā)生器具有高分辨率、高精度、檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，但同樣存在改裝困難、成本高、難維護(hù)等不利因素3。3.反電動(dòng)勢(shì)反饋利用直流調(diào)速器內(nèi)部功能，直接測(cè)量直流電機(jī)電樞電壓，將測(cè)得的電樞電壓經(jīng)補(bǔ)償處理得反電動(dòng)勢(shì)，然后將反電動(dòng)勢(shì)反饋至速度控制系統(tǒng)，可平滑調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3。此方法無需安裝附加設(shè)備，成本低，精度高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。綜合考慮系統(tǒng)控制功能和改造成本，本課題選用第三種方案。2.2 總體方案設(shè)計(jì)2.2.1 plc的選型 本文采用s7-200系列可編程控制器

17、作為系統(tǒng)電氣控制的核心元件。根據(jù)其性能目前流行的s7-200系列可編程控制器可分為5個(gè)基本機(jī)型：cpu221、cpu222、cpu224、cpu226、cpu226xm，本系統(tǒng)采用的是cpu224。s7-200系列可編程控制器作為小型plc其硬件配置有很多特點(diǎn)。1.程序和數(shù)據(jù)的免維護(hù)s7-200系列plc的用戶程序和部分或全部數(shù)據(jù)存放在eprom中，不同型號(hào)的cpu的用戶程序和數(shù)據(jù)容量略有區(qū)別，但都無需用鋰電池進(jìn)行掉電保護(hù)。平時(shí)掉電時(shí)靠超級(jí)電容保持，如果需要也可以通過程序把數(shù)據(jù)寫入eprom，使數(shù)據(jù)永不丟失4。2.程序卡各種機(jī)型上都具有一個(gè)存儲(chǔ)卡插孔，可以插入程序器卡。該程序器卡是一個(gè)epro

18、m存儲(chǔ)器，是存放用戶程序的附件，體積小，重量輕，保管與傳遞都很方便，在step7 micro (s7-200系列plc編程軟件)中使用個(gè)人計(jì)算機(jī)或s7-200專用的手持式編程器可將plc中的程序與數(shù)據(jù)寫入程序卡，以備以后使用，故該程序卡也可作為程序與數(shù)據(jù)的備份。需要裝載程序時(shí)，只需將己存入程序的存儲(chǔ)卡插入plc后再上電，幾秒鐘后斷電并把存儲(chǔ)卡拔下，存儲(chǔ)卡上的程序即自動(dòng)裝入plc5。3.通信功能強(qiáng)大s7-200系列plc通信能力與一般的小型plc相比，非常突出，集成了一個(gè)或兩個(gè)通信口，物理上采用rs485標(biāo)口，只需使用相應(yīng)的電纜就可構(gòu)成具有多種通信功能的通信網(wǎng)絡(luò)，無需外加通信模塊，節(jié)省硬件費(fèi)用，

19、也不占用輸出點(diǎn)，可以連接任何有通信能力的設(shè)備，如：變頻器、打印機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、條碼閱讀器等。4.模擬量處理功能s7-200的模擬量擴(kuò)展模塊除了可用于一般的模擬量輸入/輸出外，可以直接將溫度傳感器，如pt100熱電阻信號(hào)接入，在處理溫度量時(shí)可省去中間環(huán)節(jié)，提高精度、可靠性。2.2.2 系統(tǒng)總體方案 針對(duì)原系統(tǒng)的缺陷和改造要求實(shí)現(xiàn)的功能，本文設(shè)計(jì)了以可編程控制器為核心的直流調(diào)速控制系統(tǒng)，系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖見硬件圖所示。系統(tǒng)通過全數(shù)字直流調(diào)速裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)主拖動(dòng)直流電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速，采用可編程控制器進(jìn)行運(yùn)行邏輯控制和工作臺(tái)零速換向控制，采用電位計(jì)作為調(diào)速元件，用以給定工作臺(tái)速度。2.2.3 系統(tǒng)主要配置

20、和設(shè)置針對(duì)原系統(tǒng)特點(diǎn)，經(jīng)分析和研究，系統(tǒng)采用如下配置。主拖動(dòng)直流電機(jī)采用型號(hào)為z4-200-31，額定電樞電壓為220v，額定直流電流為305a；其余的交流電動(dòng)機(jī)采用型號(hào)為jb-2-4，額定電壓為380v；主電機(jī)全數(shù)字直流調(diào)速裝置6ra7081，裝置額定直流電壓為420v，額定直流電流為400a；額定功率為168kw，接3ac380v電源時(shí)，額定輸出直流電壓為420v，接3ac220v電源時(shí)，額定輸出直流電壓為220v，控制功能強(qiáng)大，過載能力強(qiáng)，設(shè)置使用方便6；可編程控制器采用西門子的s7-200系列，包括主模塊cpu224(ac/dc/繼電器)，數(shù)字量i/0擴(kuò)展模塊(em223)和模擬量擴(kuò)展

21、模塊(em231)，運(yùn)行可靠，可在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及windows平臺(tái)上方便編程；電位計(jì)采用5k特種導(dǎo)電塑料電位器，調(diào)速線性度好；采用直流三線制電感式接近開關(guān)替代常規(guī)的工作臺(tái)行程開關(guān)；用三位半數(shù)字面板表顯示輸出電流、速度，代替常規(guī)的指針式電流、速度表，直觀性好；主回路用變壓器，3ac 380v/220v；勵(lì)磁回路用變壓器，2ac 380v/260v7；設(shè)置了主電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)的聲光報(bào)警裝置；其他常規(guī)低壓電器及相關(guān)器件供電電源。2.2.4 系統(tǒng)工作流程和控制功能實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)主拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞工作電源和勵(lì)磁電源都由直流調(diào)速器提供，該裝置具有反電動(dòng)勢(shì)控制的無測(cè)速機(jī)系統(tǒng)，反電動(dòng)勢(shì)控制不需要測(cè)速裝置，只需測(cè)

22、量直流調(diào)速器的輸出電樞電壓，測(cè)出的電樞電壓經(jīng)電機(jī)內(nèi)阻壓降補(bǔ)償處理。補(bǔ)償量的大小在電流調(diào)節(jié)器優(yōu)化過程中自動(dòng)確定，系統(tǒng)將得到的反電動(dòng)勢(shì)反饋到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器比較由反電動(dòng)勢(shì)表征的實(shí)際速度值與速度給定值的大小，根據(jù)偏差自動(dòng)調(diào)節(jié)電樞電壓與電流，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。其調(diào)速原理框圖如圖2.2所示。系統(tǒng)采用可編程控制器進(jìn)行邏輯控制和電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)ea過零的實(shí)時(shí)檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)零速換向。可編程控制器的模擬量輸入端口，直接與直流調(diào)速器反電動(dòng)勢(shì)ea輸出端子連接，以獲得實(shí)時(shí)信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?？删幊炭刂破鱥/o擴(kuò)展模塊的公共端，用以輸出速度給定控制信號(hào)，接至直流調(diào)速器模擬量輸入端子工作臺(tái)運(yùn)行時(shí)的速度給定

23、由電位計(jì)的預(yù)給定通過可編程控制器的控制來提供。調(diào)速電路工作電源(士15v, 0v)由外部電源提供，均接至直流調(diào)速器模擬量輸入端子。當(dāng)工作臺(tái)運(yùn)行觸發(fā)減速位置開圖2.2 系統(tǒng)調(diào)速原理框圖關(guān)時(shí)，直流調(diào)速器獲得零速給定，工作臺(tái)減速(減速時(shí)間通過按鍵設(shè)定，由斜坡函數(shù)發(fā)生器給定)。當(dāng)可編程控制器檢測(cè)到ea為零時(shí)，即觸發(fā)邏輯換向開關(guān)，控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)零速換向。刀架、橫梁、潤滑泵、等設(shè)備的控制均由plc通過內(nèi)部邏輯完成。2.3 本章小結(jié)本系統(tǒng)采用接近開關(guān)取代原機(jī)械撞擊式行程開關(guān)，利用plc內(nèi)部邏輯，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的零速換向，可消除原工作臺(tái)非零速換向時(shí)產(chǎn)生的沖擊現(xiàn)象，能很好地保護(hù)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，大大減少了維護(hù)成本和工

24、作量，且系統(tǒng)線路極少，電氣原理圖簡單明了，維護(hù)方便。第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1 plc的邏輯控制及接線針對(duì)系統(tǒng)控制特點(diǎn)，km1、km3、km4、km5、km6、km7、km8、km9、km10、km11、km12、km13采用實(shí)際接觸器，km2采用實(shí)際繼電器，其余控制繼電器均采用plc內(nèi)部邏輯繼電器，所有接觸器均只接入一對(duì)觸點(diǎn)，作為plc的輸入，其余觸點(diǎn)均用plc內(nèi)部邏輯觸點(diǎn)，各個(gè)按鈕、開關(guān)(包括接近開關(guān)、行程開關(guān))也均只接入一對(duì)點(diǎn)作為plc的輸入，其余都用plc邏輯觸點(diǎn)控制8。plc輸入、輸出及中間繼電器的定義分別見表3.1、表3.2、表3.3。主模塊采

25、用的是cpu224，類型為ac/dc繼電器，模塊集成14路輸入、10路輸出共24個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量i/o點(diǎn)或35路模擬量i/o點(diǎn)。13k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。內(nèi)含6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，其中4個(gè)單相計(jì)數(shù)器，2個(gè)雙向計(jì)數(shù)器，都是20khz時(shí)鐘速率。內(nèi)含256個(gè)定時(shí)器，可方便地通過程序進(jìn)行延時(shí)、計(jì)數(shù)控制，處理速度快，準(zhǔn)確性高。數(shù)字量擴(kuò)展模塊采用的是em223，模塊共16路dc輸入、16路繼電器輸出。數(shù)字量擴(kuò)展模塊為使用除了主模塊集成的數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)外更多的輸入/輸出提供途徑，靈活性強(qiáng)，很容易擴(kuò)展i/o點(diǎn)數(shù)，當(dāng)應(yīng)用范圍擴(kuò)大，需要更多輸入/輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，plc可

26、以增加擴(kuò)展模塊，即可增加i/o點(diǎn)數(shù)。模擬量擴(kuò)展模塊采用的是em231，模塊共4路模擬輸入。模擬量擴(kuò)展模塊具有很好的適應(yīng)性，可適用于復(fù)雜的控制場(chǎng)合，12位的分辨率和多種輸入/輸出范圍使其能夠不用外加放大器而與傳感器和執(zhí)行器直接相連，當(dāng)實(shí)際應(yīng)用變化時(shí)，plc可以相應(yīng)地進(jìn)行擴(kuò)展，并可非常容易地調(diào)整用戶程序。本系統(tǒng)一共26路數(shù)字量輸入，20路數(shù)字量輸出，加兩路模擬輸入9。系統(tǒng)工作流程都由plc通過輸入點(diǎn)的狀態(tài)來控制，兩路模擬輸入來自直流調(diào)速器內(nèi)部反電動(dòng)勢(shì)值，用來實(shí)時(shí)檢測(cè)工作臺(tái)速度。所有正反向穩(wěn)定工作速度值及點(diǎn)動(dòng)速度值都由plc通過調(diào)速電位計(jì)(圖3-3)rp1rp4來給定。二極管v1v6配合plc程序用

27、來控制調(diào)速電位計(jì)的導(dǎo)通。g端為速度給定信號(hào)，接至直流調(diào)速器模擬量輸入端子，直流調(diào)速器根據(jù)模擬量輸入端子地給定信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部補(bǔ)償運(yùn)算，自動(dòng)調(diào)節(jié)工作臺(tái)運(yùn)行速度。表3.1 plc輸入i0.0sa1油泵連續(xù)/自動(dòng)切換 接常開i0.1sb1左側(cè)刀架快速移動(dòng)按鈕 接常開i0.2sa2垂直刀架快移/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) 接常閉i0.3sb2右側(cè)刀架快速移動(dòng)按鈕 接常開i0.4sa3右側(cè)刀架快移/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) 接常閉i0.5sb3左側(cè)刀架快速移動(dòng)按鈕 接常開i0.6sa4左側(cè)刀架快移/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) 接常閉i0.7sb4橫梁上升按鈕 接常開i1.0sb5橫梁下降按鈕 接常開i1.1sq1橫梁放松行程開關(guān) 接常開i1.2s

28、q4橫梁上升限位開關(guān) 接常閉i1.3sq3左側(cè)刀架限位開關(guān) 接常開i1.4sq2右側(cè)刀架限位開關(guān) 接常開i1.5sb6工作臺(tái)停止按鈕 接常開i2.1sb7工作臺(tái)步進(jìn)按鈕 接常開i2.2km11油壓繼電器觸點(diǎn) 接常開i2.3sq5工作臺(tái)極限限位行程開關(guān) 接常開i2.4sq6工作臺(tái)極限限位行程開關(guān) 接常開i2.5sb8工作臺(tái)前進(jìn)按鈕 接常開i2.6sb9工作臺(tái)后退按鈕 接常開i2.7sb10工作臺(tái)步退按鈕 接常開i3.0sa5后退減速 接常開i3.1sa6前進(jìn)減速 接常開i3.2sq8步退限位和進(jìn)刀行程開關(guān) 接常開i3.3sq9步進(jìn)限位和退刀行程開關(guān) 接常開i3.4ka橫梁夾緊電流繼電器 接常開3

29、.1.2 控制系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)各種電子電路及系統(tǒng)均需要直流電源供電。直流電源為單相小功率電源，它將頻率為50hz、有效值為220v的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅度穩(wěn)定、輸出電流為幾百毫安以內(nèi)的直流電源。它一般由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。圖中各部分的功能如下。電源電壓電 源變壓器整流電路濾波器穩(wěn)壓電路圖3.1 小功率直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.電源變壓器 將220v的交流電壓變換成符合后面電路所需的交流電壓。2.整流電路 整流電路的作用是將正負(fù)交替的正弦交流電壓變換成脈動(dòng)的直流電壓。3.濾波電路 利用儲(chǔ)能元件，盡可能的將單相脈動(dòng)成分濾掉，使輸出電壓變成比較平滑的直

30、流電壓。4.穩(wěn)壓電路 采取某種措施，使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載變化時(shí)保持穩(wěn)定。需要說明的是，由此原理設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源的控制精度不高，在負(fù)載要求功率較大、效率較高的電源時(shí)，常采用開關(guān)穩(wěn)壓電源 。本設(shè)計(jì)選用的直流穩(wěn)壓電源原理圖如圖3.2所示。其中整流電路采用單相橋式整流電路，在整流電路的輸出端接電容濾波。穩(wěn)壓電路部分選用三端集成穩(wěn)壓器cw7824。按照穩(wěn)壓電源的原理換成輸出是+24v的直流穩(wěn)壓電源即可。假設(shè)圖中整流電路部分的二極管是理想二極管，即正向偏置時(shí)，將其作為短路處理；當(dāng)其反向偏置時(shí)，將其作為開路處理。電源變壓器選用ei-4126，考慮到整流部分的二極管和穩(wěn)壓器都會(huì)產(chǎn)生一部分壓降，由

31、計(jì)算取變壓器二次側(cè)的電壓為27.5v，則其變比為8:1。四個(gè)二極管相互之間的連接方式必須如圖3.2所示，否則可能造成變壓器輸出短路。圖中c1是濾波電容，電容c2、c3用來實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑制電路引入高頻干擾，它們的容量要小于1f。電解電容c3用于減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。vd是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端短路時(shí)給輸出電容c3一個(gè)放電通路，防止c3兩端電壓作用于三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)調(diào)整管的b-e結(jié)而造成b-e結(jié)擊穿損壞三端集成穩(wěn)壓器。24v直流電壓源設(shè)計(jì)計(jì)算如下。因?yàn)榉€(wěn)壓器的輸入電壓v變壓器二次側(cè)電壓有效值v變壓器二次側(cè)電流有效值=60ma變壓器的電壓比整流二極管

32、平均電流ma整流二極管最大反向電壓v因此，可選2cz52b硅整流二極管，其允許的最大整流電流為100ma，最大反向工作電壓為50v，都有一定的裕量。濾波電容（35），取f電容耐壓v 圖3.2 穩(wěn)壓電源原理圖表3.2 plc輸出q0.0km11油泵q0.1km3垂直刀架正轉(zhuǎn)q0.2km4垂直刀架反轉(zhuǎn)q0.3km5右側(cè)刀架正轉(zhuǎn)q0.4km6右側(cè)刀架反轉(zhuǎn)q0.5km7左側(cè)刀架正轉(zhuǎn)q0.6km8左側(cè)刀架反轉(zhuǎn)q0.7km9橫梁上升q1.0km10橫梁下升q1.1km12橫梁夾緊q2.0hl2橫梁運(yùn)行指示燈q2.1km1橫梁放松q2.4km2后退抬刀繼電器q2.5rp3正向給定q2.6r1正向減速q2.7

33、rp1正向點(diǎn)動(dòng)q3.0rp2反向點(diǎn)動(dòng)q3.1r2反向減速q3.2rp4反向給定q3.30線0電位3.2 全數(shù)字直流調(diào)速器的選擇3.2.1 裝置結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)本文采用simoreg 6ra70系列直流調(diào)速裝置作為三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置，其結(jié)構(gòu)緊湊，用于可調(diào)速直流電機(jī)電樞和勵(lì)磁供電，裝置額定電流范圍為152000a，并可通過并聯(lián)simoreg整流裝置進(jìn)行擴(kuò)展。simoreg 6ra70系列整流裝置特點(diǎn)為體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。裝置的門內(nèi)裝有一個(gè)電子箱，箱內(nèi)裝入調(diào)節(jié)板，電子箱內(nèi)可裝用于技術(shù)擴(kuò)展和串行接口的附加板。各個(gè)單元很容易拆裝使裝置維修服務(wù)變得簡單、易行10。表3.3 中間繼電器m0.0ji

34、工作臺(tái)自動(dòng)工作m0.1jo-h橫梁上升下降控制m0.2js-h橫梁回升延時(shí)m0.31jm0.42jm0.5橫梁夾緊電流繼電器對(duì)應(yīng)的中間繼電器m0.6橫梁回升延時(shí)電路中間繼電器m0.71q后退換向時(shí)接通m1.01h前進(jìn)換向時(shí)接通m1.1j減速接通m1.22h后退行程抬刀m1.3對(duì)應(yīng)于m0.7的中間繼電器m1.4對(duì)應(yīng)于m1.0的中間繼電器m1.5q工作臺(tái)前進(jìn)m1.6工作臺(tái)工作中間繼電器m1.7h工作臺(tái)后退m2.0橫梁放松動(dòng)作中間繼電器m2.1橫梁夾緊延時(shí)中間繼電器m2.3橫梁電氣延時(shí)1秒中間繼電器m2.5刀架進(jìn)刀中間繼電器m2.6刀架退刀中間繼電器m3.0工作臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行互鎖中間繼電器外部信號(hào)的連接

35、(開關(guān)量輸入/輸出，模擬量輸入輸出，脈沖發(fā)生器等)通過插接端子排實(shí)現(xiàn)。裝置軟件存放在快閃(flash)-eprom中，使用基本裝置的串行接口可以方便地使軟件升級(jí)。電樞回路為三相橋式電路，勵(lì)磁回路采用單相半控橋。額定電流15850a的裝置，電樞和勵(lì)磁回路的功率部分為電絕緣晶閘管模塊。更大電流或輸入電壓高的裝置，電樞回路的功率部分為平板式晶閘管。3.2.2 主要功能本系統(tǒng)采用具有反電動(dòng)勢(shì)控制的無測(cè)速機(jī)系統(tǒng)。反電動(dòng)勢(shì)控制不需要測(cè)速裝置，只需測(cè)量simoreg的輸出電壓，測(cè)出的電樞電壓經(jīng)電機(jī)內(nèi)阻壓降補(bǔ)償處理，補(bǔ)償量的大小在電流調(diào)節(jié)器優(yōu)化過程中自動(dòng)確定。plc接線原理圖如圖3.3所示。 圖3.3 plc

36、接線原理圖1.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)功能轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)速給定值與實(shí)際值進(jìn)行比較。根據(jù)它們之間的差值輸出相應(yīng)的電流給定值送電流調(diào)節(jié)器。2.轉(zhuǎn)矩限幅功能通過參數(shù)設(shè)定可分別設(shè)定正、負(fù)轉(zhuǎn)矩極限，最小設(shè)定值總是作為當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)矩限幅。3.電流限幅功能在轉(zhuǎn)矩限幅器之后的可調(diào)電流限幅器用來保護(hù)整流裝置和電機(jī)。最小設(shè)定值總是作為電流限幅。4.電流調(diào)節(jié)器功能電流實(shí)際值通過三相交流側(cè)的電流互感器檢鍘，經(jīng)負(fù)載電阻，整流，再經(jīng)模擬、數(shù)字變換后送電流調(diào)節(jié)器。電流限幅器的輸出作為電流給定值。電流調(diào)節(jié)器負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電樞電流使電流實(shí)際值等于給定值。5.參數(shù)優(yōu)化功能通過參數(shù)設(shè)定可對(duì)電流調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器等單元進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。6.輸入和輸出口功能裝

37、置還設(shè)有模擬量和開關(guān)量輸入輸出口，以引出或輸入相關(guān)信號(hào)。3.3 邏輯控制電路設(shè)計(jì)3.3.1 工作臺(tái)控制電路設(shè)計(jì)工作臺(tái)控制電路包括自動(dòng)循環(huán)工作、步進(jìn)、步退、以及抬刀電磁鐵控制電路，其控制邏輯電路原理圖如圖3.4所示。圖3.4 工作臺(tái)控制邏輯電路原理圖工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)工作是借助于六個(gè)接近開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。前進(jìn)減速開關(guān)sa6，后退減速開關(guān)sa5，前進(jìn)、步進(jìn)限位開關(guān)sq7，后退、步退限位開關(guān)sq8, 極限限位開關(guān)sq5、sq6。假定系統(tǒng)已得電起動(dòng)，橫梁己夾緊，油泵己上油。sa7是橫梁夾緊電流繼電器的常閉觸點(diǎn)，當(dāng)橫梁夾緊到一定程度時(shí)動(dòng)作，夾緊完畢后自動(dòng)復(fù)合。當(dāng)按下前進(jìn)按鈕sb8(1)時(shí)，繼電器ji得電，ji的

38、常開觸點(diǎn)ji(1)自鎖，ji(2)、ji(3)、ji(4)均接通。sb8(1)接通時(shí)sb8(2)斷開，因而繼電器h不能動(dòng)作，這是為了避免工作臺(tái)前進(jìn)控制繼電器q與后退控制繼電器h同時(shí)接通引起控制故障。又因ji(2)接通，則繼電器q得電動(dòng)作，其所有常閉觸點(diǎn)均斷開，繼電器h、2h不得電，刀具處于放下位置，可編程控制器接通調(diào)速回路(調(diào)速電路見下章)，直流調(diào)速器通過調(diào)速電位計(jì)獲得正向給定，工作臺(tái)開始前進(jìn)加速至穩(wěn)定工作階段11。當(dāng)工作臺(tái)前進(jìn)至觸發(fā)減速接近開關(guān)sa6時(shí)，sa6(1)、sa6(2)均接通，減速繼電器j動(dòng)作，plc接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器獲得零速給定，工作臺(tái)開始減速。當(dāng)可編程控制器檢測(cè)到工作臺(tái)速

39、度為零時(shí)，繼電器1h動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)1h斷開，繼電器q失電，q的所有常閉觸點(diǎn)接通，則工作臺(tái)后退控制繼電器h得電，h的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，所以h得電期間，繼電器q不能得電。因繼電器h的常開觸點(diǎn)接通，后退行程抬刀控制繼電器2h得電，其常開觸點(diǎn)2h (1)自鎖，2h (2)接通，中間繼電器km2得電，其常開觸點(diǎn)km2接通，又因所用刀架的手動(dòng)選擇開關(guān)(1kk-4kk)早已閉合，則所選刀架的抬刀電磁鐵(1t-4t)得電，刀具抬起，同時(shí)可編程控制器接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器通過調(diào)速電位計(jì)獲得負(fù)向給定，工作臺(tái)開始后退11。當(dāng)工作臺(tái)后退至觸發(fā)減速接近開關(guān)sa5時(shí)，sa5(1)、sa5(2)均接通，減速繼

40、電器j動(dòng)作，直流調(diào)速器通過plc獲得零速給定，工作臺(tái)開始減速。當(dāng)plc檢測(cè)到工作臺(tái)速度為零時(shí)，繼電器1q動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)1q斷開，繼電器h失電，h的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，則繼電器q得電，其所有常閉觸點(diǎn)斷開，繼電器h、2h均不得電，刀具放下，plc接通調(diào)速回路，直流調(diào)速器通過調(diào)速電位計(jì)獲得正向給定，工作臺(tái)又開始前進(jìn)。如果要求工作臺(tái)停止運(yùn)行，按停止按鈕sb6，即斷開工作臺(tái)控制電路，使繼電器ji失電，繼電器q、h、j也相繼失電，工作臺(tái)便迅速制動(dòng)停車。步進(jìn)、步退電路控制電路工作原理：當(dāng)按下步進(jìn)按鈕sb7，繼電器q得電，工作臺(tái)以步進(jìn)速度前進(jìn)，步進(jìn)速度由可編程控制器通過調(diào)速電位計(jì)給定。由于無自鎖觸點(diǎn)

41、，故松開按鈕，工作臺(tái)就停止前進(jìn)；當(dāng)按下步退按鈕sb10時(shí)，工作臺(tái)步退，原理同上。在ji繼電器回路中，串有km12(橫梁夾緊時(shí)動(dòng)作)、km1(橫梁放松時(shí)動(dòng)作)兩個(gè)常閉觸點(diǎn)，在橫梁調(diào)整時(shí)，保證工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)電路不能接通。另外還串有sq5， sq6兩個(gè)正反向極限限位接近開關(guān)的常閉觸點(diǎn)，工作臺(tái)一觸發(fā)接近開關(guān)，ji繼電器即失電，工作臺(tái)停止，防止調(diào)試時(shí)因操作不當(dāng)而使工作臺(tái)沖出去。3.3.2 橫梁控制電路設(shè)計(jì)橫梁與刀架、潤滑泵控制邏輯電路如圖3.5所示。橫梁在移動(dòng)(上升或下降)時(shí)工作臺(tái)不準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)首先必須放松，待上升或下降到所需位置后自動(dòng)夾緊。常閉觸點(diǎn)ji (1)只在工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)才閉合，只有在此種情況

42、下才能操作橫梁電路。圖3.5 橫梁與刀架、潤滑泵控制邏輯電路橫梁上升時(shí)按下按鈕sb4(1)，則繼電器jo-h得電，它的常開觸點(diǎn)jo-h(3)閉合，使接觸器km1得電。其串入橫梁松緊電機(jī)電路的常開觸點(diǎn)閉合，橫梁松緊電機(jī)通電反轉(zhuǎn)，橫梁放松。橫梁放松時(shí)控制限位開關(guān)制子往放松方向移動(dòng)，到一定程度使sq1動(dòng)作。sq1(2)斷開，km1繼電器斷電，橫梁放松完畢。橫梁放松后，sq1(1)接通，由于常開觸點(diǎn)jo-h(1)已經(jīng)閉合，所以接觸器km9得電，其串入橫梁升降電機(jī)的常開觸點(diǎn)閉合，橫梁升降通電正轉(zhuǎn)，橫梁上升，橫梁在運(yùn)動(dòng)中指示燈hl2亮。移動(dòng)至需要位置時(shí)，松開按鈕sb4, jo-h繼電器失電，橫梁升降電機(jī)停

43、止工作。限位開關(guān)sq4是防止橫梁上升至極限位置時(shí)避免與龍門頂相撞的限位開關(guān)。上升至需要位置后jo-h斷電，它的常閉觸點(diǎn)jo-h(4)閉合，因km1繼電器已經(jīng)斷電，其常閉觸點(diǎn)已經(jīng)閉合，故接觸器km12得電，其常開觸點(diǎn)閉合，橫梁松緊電機(jī)通電正轉(zhuǎn)，將橫梁逐步夾緊。夾緊過程中sq1逐步復(fù)位，到一定程度，sq1(1)斷開，sq1(2)閉合，為以后橫梁放松做好準(zhǔn)備。此時(shí)接觸器km12經(jīng)常閉觸點(diǎn)sa7與常開觸點(diǎn)km12(2)繼續(xù)供電，橫梁繼續(xù)夾緊，因而夾緊電機(jī)中電流增大，而串入夾緊電機(jī)回路的電流繼電器sa7線圈中的電流亦增大，當(dāng)電流增加到所整定的數(shù)值時(shí)，sa7動(dòng)作。常閉觸點(diǎn)sa7斷開，接觸器km12斷電，橫

44、梁夾緊完畢，指示燈hl2熄滅12。控制電路還能保證操作者在橫梁放松尚未完畢時(shí)，松開按鈕亦能再夾緊，因?yàn)榧词顾砷_sb4(或sb5),jo-h繼電器斷電，但km1接觸器通過自鎖觸點(diǎn)km1(1)仍能繼續(xù)獲電，繼續(xù)放松，放松后既不上升(常開觸點(diǎn)jo-h(1)斷開)，也不下降(常開觸點(diǎn)jo-h (2)斷開，而接觸器km12通過sq1、jo-h(4)、km1(2)得電，進(jìn)行夾緊。當(dāng)按下橫梁下降按鈕sb5時(shí)，同樣先將橫梁放松，然后下降，到需要位置時(shí)松開按鈕。這時(shí)除了夾緊電機(jī)開始工作外，尚有滿足機(jī)械加工需要的橫梁稍許回升的動(dòng)作。這個(gè)動(dòng)作是plc通過定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)橫梁下降時(shí)，常開觸點(diǎn)km10(1)閉合，js

45、-h繼電器得電，通過定時(shí)器延時(shí)開啟常開觸點(diǎn)js-h閉合，由于常開觸點(diǎn)jo-h(1)、km12(1)是斷開的，故km9繼電器不能得電。當(dāng)橫梁下降完畢，開始橫梁夾緊時(shí)常開觸點(diǎn)km12(1)閉合，在js-h繼電器斷電瞬間，延時(shí)開啟常開觸點(diǎn)js-h還是接通的，這時(shí)km9接觸器得電，橫梁回升，回升時(shí)間決定于定時(shí)器延時(shí)的長短.延時(shí)完畢后，接觸器km9斷電，橫梁回升完畢，然后繼續(xù)進(jìn)行夾緊至sa7動(dòng)作后為止。3.3.3 刀架控制電路設(shè)計(jì)垂直刀架有兩個(gè)，每個(gè)刀架有快速移動(dòng)和自動(dòng)進(jìn)給兩種工作狀態(tài)，每種工作狀態(tài)又包括左右兩個(gè)方向的水平進(jìn)刀和上下兩個(gè)方向的垂直進(jìn)刀等動(dòng)作。它們都是由一個(gè)垂直刀架電機(jī)來完成的。垂直刀架選

46、擇通過機(jī)械手柄實(shí)現(xiàn)。調(diào)整時(shí)觸點(diǎn)ji(2)是閉合的，快速移動(dòng)與自動(dòng)進(jìn)給選擇手柄放在快速移動(dòng)位置時(shí)，sa2(1)是接通的。刀架運(yùn)動(dòng)方向選擇手柄放在放在所需要的方向位置后，在按鈕站操縱sb1就使km3接觸器得電。垂直刀架電機(jī)就按所需要的方向作快速移動(dòng)。因?yàn)殡娐分袩o自鎖觸點(diǎn)，所以手松開按鈕，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)?？焖僖苿?dòng)時(shí)，電機(jī)朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，刀架運(yùn)動(dòng)方向靠機(jī)械來實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)工作時(shí)，快速移動(dòng)與自動(dòng)進(jìn)給選擇手柄放在自動(dòng)進(jìn)給位置，此時(shí)sa2(2)接通，sa2(1)斷開。自動(dòng)工作時(shí)，常閉觸點(diǎn)ji(2)是斷開的，保證工作臺(tái)自動(dòng)工作時(shí)不能進(jìn)行快速移動(dòng)。操縱按鈕sb1此時(shí)亦不起作用。當(dāng)工作臺(tái)后退換前進(jìn)時(shí)，常開觸點(diǎn)1q(1

47、)接通，接觸器通過sa2(2)、1q(1)、km4而得電，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，刀架進(jìn)刀。當(dāng)前進(jìn)換后退時(shí)，常開觸點(diǎn)1h(1)閉合，km4接觸器通過sa2(2)、1h(1)、km3而獲電，電機(jī)反轉(zhuǎn)使進(jìn)刀機(jī)構(gòu)復(fù)位，準(zhǔn)備下一次進(jìn)刀。左右側(cè)刀架的工作情況基本和垂直刀架相似，不同的是左右側(cè)刀架只能上下兩個(gè)方向移動(dòng)，另外，左右側(cè)刀架控制線路中添加了由sq3、sq2兩個(gè)行程開關(guān)觸發(fā)的1j、2j兩個(gè)中間繼電器的常閉觸點(diǎn)。sq3、sq2是刀架與橫梁的限位開關(guān)，當(dāng)開動(dòng)左右側(cè)刀架向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，碰到橫梁上限位開關(guān)sq3、sq2, 則1j、2j得電，其常閉觸點(diǎn)1j(2)、2j(2)斷開，就自動(dòng)使刀架電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止刀架與橫梁碰撞。

48、同理，橫梁下降時(shí)如觸發(fā)sq2、sq3，常閉觸點(diǎn)1j(1)、2j(1)斷開，km10失電，橫梁停止下降，自動(dòng)夾緊13。3.3.4 潤滑泵及主拖動(dòng)直流電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)工作臺(tái)運(yùn)行時(shí)需加以潤滑，所以工作臺(tái)在開動(dòng)前必須先開動(dòng)潤滑泵，否則工作臺(tái)干磨是危險(xiǎn)的。潤滑泵控制開關(guān)7kk有兩個(gè)工作位置，當(dāng)工作臺(tái)不工作而需要潤滑泵時(shí)，將sa1打在連續(xù)位置；工作臺(tái)自動(dòng)工作時(shí)打在自動(dòng)位置。sa1打在“連續(xù)”或“自動(dòng)”其中一個(gè)位置上，km11線圈均能通電，潤滑泵電機(jī)工作，油泵上油，至一定壓力時(shí)壓力繼電器km11常開觸點(diǎn)閉合，為工作臺(tái)自動(dòng)工作做好準(zhǔn)備。系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)按下起動(dòng)按鈕sb11，則接觸器km13得電，其常開觸點(diǎn)自鎖，松開

49、sb11仍然得電，km13動(dòng)作接通直流調(diào)速器電源，直流調(diào)速器供電給直流電機(jī)工作。按下sb11同時(shí)接觸器km2亦得電動(dòng)作，接通直流機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)電源，風(fēng)機(jī)開始工作。sb12為急停按鈕，用來斷開電路。jw為熱繼電器的常開觸點(diǎn)，用來對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，系統(tǒng)一上電jw觸點(diǎn)即閉合，過載時(shí)jw觸點(diǎn)斷開，切斷接觸器km13通電回路，直流電機(jī)斷電停止。3.4 直流調(diào)速電路設(shè)計(jì)3.4.1 電機(jī)拖動(dòng)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)電機(jī)拖動(dòng)電路如圖3.6所示。除主電機(jī)采用直流調(diào)速裝置拖動(dòng)外，其余7個(gè)控制電機(jī)均采用常規(guī)電力拖動(dòng)。l1，l2，l3為三相交流380v進(jìn)線，3ac380/220v為三相變壓器，輸出為三相220v交流電，以提供直

50、流調(diào)速器工作電源，fu為熔斷器，用來對(duì)回路進(jìn)行短路保護(hù)。變壓器2ac380/260v用以提供主拖動(dòng)直流電機(jī)勵(lì)磁電源進(jìn)線，經(jīng)直流調(diào)速器整流后輸出為直流電機(jī)勵(lì)磁電源。qf8為主回路自動(dòng)空氣斷路器，用作交流電路總的短路保護(hù)和過載保護(hù)。它既能在正常工作條件下切斷負(fù)載電流，又能在發(fā)生短路故障時(shí)自動(dòng)切斷短路電流。其余各回路均設(shè)有自動(dòng)控器斷路器保護(hù)(qf7，qf6，qf5，qf4，qf3，qf2，qf1)。m8是直流電機(jī)通風(fēng)機(jī)，用以冷卻運(yùn)時(shí)的直流電機(jī)，km2為其接觸器觸點(diǎn)；m7是油泵電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)油泵上油，km11為其回路接觸器觸點(diǎn)；m6為控制柜通風(fēng)機(jī)，用以冷卻控制柜；m5為垂直刀架控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)垂直刀

51、架水平移動(dòng)和進(jìn)刀、退刀，km3為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)，km4為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；m4為右側(cè)刀架控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)右側(cè)刀架的垂直移動(dòng)和進(jìn)刀、退刀，km5為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)，km6為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；m3為左側(cè)刀架控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)左側(cè)刀架的垂直移動(dòng)和進(jìn)刀退刀，km7為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；km8為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；m2為橫梁升降控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)橫梁的升降運(yùn)動(dòng)，km9為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)，km10為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；m1為橫梁夾緊控制電機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)橫梁的夾緊、放松運(yùn)動(dòng)，km12為其正轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)，km1為其反轉(zhuǎn)回路接觸器觸點(diǎn)；ka為橫梁夾緊電流繼電器線圈，串入夾緊電機(jī)主

52、回路，輔助實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制14。圖3.6 系統(tǒng)電機(jī)拖動(dòng)電路3.4.2 調(diào)速繼電控制邏輯電路設(shè)計(jì)調(diào)速繼電控制邏輯電路如圖3.7所示。圖中，士l0v與0電位為調(diào)速電路工作電源，由外部電源提供，均接至直流調(diào)速器模擬量輸入基準(zhǔn)電壓端子。q為工作臺(tái)前進(jìn)控制線圈觸點(diǎn)，h為工作臺(tái)后退控制線圈觸點(diǎn)，ji為工作臺(tái)自動(dòng)工作控制線圈觸點(diǎn)，j為減速控制線圈觸點(diǎn)。rp1rp4為5k 精密可調(diào)電阻，用來給定速度值，士l0v對(duì)應(yīng)正反向最大速度，0對(duì)應(yīng)0速。 rl，r2為5k精密可調(diào)電阻，用以保護(hù)電路，防止工作電源短路。1v6v為二極管，g為刨臺(tái)速度主給定端，接至直流調(diào)速器模擬量輸入端子主給定端，0接至直流調(diào)速器模擬量輸入

53、端子主給定負(fù)端及參考地端。工作臺(tái)前進(jìn)：q線圈動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。當(dāng)工作臺(tái)自動(dòng)工作時(shí)，線圈ji動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，通過調(diào)速電位計(jì)rp3可接通正向給定回路，圖3.7 調(diào)速繼電控制邏輯電路g端給定輸出模擬量(0-l0v )，模擬量的大小通過調(diào)節(jié)rp3的觸頭來控制，直流調(diào)速器根據(jù)給定模擬量的大小來調(diào)節(jié)主拖動(dòng)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)工作臺(tái)前進(jìn)至觸發(fā)減速接近開關(guān)時(shí)，線圈q，ji，j均處于得電狀態(tài)，其常開觸點(diǎn)均閉合，減速給定回路接通，給定端g輸出0電位至直流調(diào)速器，主電機(jī)隨即減速至零再換向。當(dāng)工作臺(tái)步進(jìn)時(shí)，ji線圈不得電，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，通過調(diào)速電位計(jì)rp1可接通點(diǎn)動(dòng)

54、給定回路，點(diǎn)動(dòng)的速度可通過rp1來調(diào)節(jié)。 工作臺(tái)后退時(shí)原理也一樣。電路還設(shè)置了觸點(diǎn)互鎖，確保某一條給定回路接通時(shí)其余給定回路處于斷開狀態(tài)。3.4.3 直流調(diào)速器及其外圍控制電路設(shè)計(jì)直流調(diào)速器如圖3.8所示。端子1u，1v，1w為三相電源進(jìn)線端，3u1，3w1為勵(lì)磁電源進(jìn)線端，5u1，5w1為電子板電源進(jìn)線端，4u1，4v1，4w1為風(fēng)扇電源端，1c1，1d1輸出220v直流至直流電機(jī)電樞，3c，3d輸出220v直流作為直流電機(jī)勵(lì)磁電源。端子15為模擬量輸入端子，1為基準(zhǔn)電壓0電位端，2為基準(zhǔn)電壓l0v端，3為基準(zhǔn)電壓l0v端，分別接外部電源的0和士l0v端。4為主給定輸入+端，接來自plc的給定端g，5為主給定輸入一端，接外部電源0電位端。1217為模擬量輸出端，接外部數(shù)顯表，用以顯示實(shí)際電流值和速度值，22，23為溫度傳感器輸入端，外接溫度傳感器，用以保護(hù)電路和主電機(jī)。14，15為模擬量輸出端，通過參數(shù)設(shè)置輸出為實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)值，接至可編程控制器的模擬量輸入模塊，以提供實(shí)時(shí)反電動(dòng)勢(shì)值。37為電圖3.8 直流調(diào)速器源的合閘/分閘端，高電平信號(hào)合閘，低電平信號(hào)分閘。38為運(yùn)行使能端，高電平信號(hào)調(diào)節(jié)器使能，低電平信號(hào)調(diào)節(jié)器禁止。34為24v直流電源輸出端