基于plc的龙门刨床控制系统设计(定稿)

滨州学院专科毕业设计 论文 i 基于 PLC 的龙门刨床控制系统设计 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 PLC 龙门刨床 控制系统 滨州学院专科毕业设计 论文 ii Designthe Electric Control Systemof Planers Basedon PLC Abstract The 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 Moreover under the premise of saveing money it is also simple 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 potentionmeters 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 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 PLC cantry planer control system 滨州学院专科毕业设计 论文 I 目 录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 选题背景 1 1 2 龙门刨床的结构特点 1 1 3 本论文的研究目的及意义 2 第二章第二章 可编程控制器工作原理可编程控制器工作原理 3 2 1 可编程序控制器的定义 3 2 2 国内外 PLC 和变频技术的发展现状 4 第第 3 章章 系统硬件电路设计系统硬件电路设计 7 3 1 系统总体方案和主要硬件配置 7 3 2 系统工作流程和控制功能实现 7 3 3 工作台控制电路设计 8 3 4 PLC 控制系统设计 9 第四章第四章 软件设计软件设计 13 4 1 系统流程图设计 13 4 2 系统可靠性分析 13 第五章第五章 结论结论 19 参考文献参考文献 20 致谢致谢 21 滨州学院专科毕业设计 论文 1 第一章 绪论 1 1 选题背景选题背景 传统的龙门刨床可靠性差 维护困难 影响了加工质量及生产效率 本文着重 介绍了利用 PLC 及直流调速器对其电气系统进行的设计 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 1 2 龙门刨床的结构特点龙门刨床的结构特点 龙门刨床主要由七部分组成 如图 1 1 所示 1 7 6 3 5 2 4 1 床身 2 工作台 3 横梁 4 左右垂直刀架 5 左右侧刀架及进给箱 6 立柱 7 龙门顶 1 1 龙门刨床结构简图龙门刨床结构简图 床身是一个箱形体 其上有 V 形和 U 形导轨 工作台或称刨台 下面有齿条 与传动机构齿轮相啮合 可作往复运动 横梁平常加工时严禁动作 只在更换工件 时才移动 以调整刀架的高度 左右垂直刀架可沿横梁导轨在水平方向或沿滑板导 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 滨州学院专科毕业设计 论文 2 移动或自动进给 1 3 本论文的研究目的及意义本论文的研究目的及意义 在龙门刨床的工作过程中 对起动 制动特性要求很高 由于换向快 正反向 起动 制动频繁 其中有很大一部分时间是工作在过渡过程中 为了提高生产效率 显然必须尽量缩短换向过渡时间 但是换向的时间愈短 起 制动电流就愈大 这 样又容易损坏电机 而且换向时速度突变使刨床产生较大的机械冲击 这对工作台 主拖动直流电机和传动机构都有很大的影响 导致传动部件的快速磨损 降低刨削 加工质量 而且 由于现有龙门 1 刨床大多数采用的是 电机扩大机一发电机一电 动机 K 一 F 一 D 主拖动系统 少数改进为可控硅直流调速系统 SCR D 系统 因此都还存在投资大 用料多 耗电量大 占地面积宽 噪音大 难维护等一系列 缺点 因此 平滑调速 提高调速精度和工作效率 消除换向冲击 保护主电机和 传动机构 并改善操作性能 成为大型龙门刨床期待解决的技术问题 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 在传统龙门刨床中 这种现象尤其明显 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 这对加工性能及成本有 很大的影响 有的甚至无法在一些加工要求稍高的工件场合下使用 2 本科题通过 对原系统以及龙门刨床加工运行性能和要求进行分析研究 设计了一套低成本高性 能的控制方案 已成功应用于实践 可最大限度发挥龙门刨床的加工潜力 提高可 靠性 降低运行成本 对老式龙门刨床的改造提高有很大的实际意义 滨州学院专科毕业设计 论文 3 第二章 可编程控制器工作原理 2 1 可编程序控制器的定义可编程序控制器的定义 可编程序控制器 Programmable Controller 简称 PLC 或 PC 是以微电子 技术为基础的 专为工业环境下应用而设计的一种通用型工业控制设备 它内部具 有存储指令的可编程序的存贮器 允许用户采用编制程序的手段来设置控制功能从 而满足对被控生产设备的不同要求 1968 年 美国最大的汽车制造商 通用汽车公司 GM 为建立柔性生产体 系 取代落后的继电器控制系统而提出了研制 PLC 的基本设想 1969 年 美国 数字设备公司 DEC 研制出了世界上第一台 PLC 特别是上世纪 70 年代初出 现的微处理器很快被应用于 PLC 使这项技术得到了迅速发展 5 10 上世纪 70 年代后期和 80 年代初期 随着微处理器技术的日趋成熟 单片微处理器和半 导体存储器进入了工业化生产 大规模集成电路开始普遍应用 PLC 开始向多处 理器发展 其功能和处理速度大为增强 具有了算 三角函数 列表 查表等 自 诊断和容错技术也得到迅速发展 上世纪 80 年代后期到 90 年代中期 伴随着计算机和网络技术的普及应用 超大规模集成电路 门阵列以及专用集成电路的迅速发展 PLC 的 CPU 已发展 为 由 16 位或 32 位微处理器构成 处理速度得到很大提高 中断 PID 高速计数 运动控制等功能引入了可编程序控制器 这使得 PLC 已完全取代了传统的逻辑控 制装置 模拟量仪表控制装置和以小型机为核心的直接数字控制 DDC 装置 能 够满足工业生产过程的各个领域 6 由于联网功能的增强 PLC 既可与上位计算 机联网 也可以下挂 FLEX I O 或远程 I O 能够比较容易组成分布式控制系统 DCS 同时 在这一时期内 PLC 的梯型图语言 语句表语言完全成熟并基本 上标准化 顺序功能图 SFC 语言逐步普及 专用编程器逐渐被个人计算机和相 应编程软件所替代 人机界面装置日趋完善 已能实现对整个工厂的监控和管理 并发展了冗余技术 使 PLC 的可靠性大大提高 进入 21 世纪以来 PLC 仍保持旺盛的发展势头 其应用领域不断扩大 如 为用户构成柔性制造系统 FMS 和计算机集成制造系统 CIMS 等 目前 滨州学院专科毕业设计 论文 4 PLC 主要向两个方向扩展 一是综合化控制系统 9 它把工厂生产过程控制与信 息管理系统紧密结合起来 甚至向上为 MES 和 ERP 系统准备了技术基础 这种 发展趋势还会让举步为艰的 ERP 系统有了坚实的技术基础 从而会带来工业控制 的一场变革 实现真正意义上的电子信息化工厂 因此 PLC 的综合化控制趋势已 经大大突破了原有可编程序控制器的概念和功能 二是 PLC 的微型化 微型可编 程序控制器异军突起 体积小 价格低廉 但其功能仍可覆盖单体设备及整个车间 的控制功能 这种微型化可编程序控制器的广泛应用 使得控制系统的触角延伸到 了工厂的各个角落 随着全球经济一体化进程的不断加快 发达国家在发展技术的 同时 更加注重对可编程序控制器知识产权的保护 4 国际大型 PLC 制造商纷纷 加入了可编程控制器的国际标准化组织 利用许多技术标准建立了符合他们经济利 益的知识和技术保护壁垒 由于 PLC 至产生以来一直处于发展的过程中 所以至今尚未对其下最后的定 义 国际电工学会 IEC 曾先后于 1982 年 11 月 1985 年 1 月和 1987 年 2 月发布了可编程序控制器标准草案的第一 二 三稿 在第三稿中 对 PLC 作了 如下定义 可编程序控制器是一种数字运算 7 8 操作电子系统 专为在工业环境 下应用而设计 它采用了可编程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺 序控制 定时 计数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 控制各种类型的机械或生产过程 可编程序控制器及其有关的外围设备 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 定义强调了 PLC 是 1 数字运算操作的电子系统 也是一种计算机 2 专为在工业环境下 应用而设计 3 面向用户指令 编程方便 4 逻辑运算 顺序控制 定时 计算和算术操作 5 数字量或模拟量输入输出控制 6 易与控制系统联成一 体并易于扩充 2 2 国内外国内外 PLCPLC 和变频技术的发展现状和变频技术的发展现状 第一台可编程控制器 PLC 于 1969 年问世于美国 DEC 公司 随着微电子技 术和计算机技术的发展 70 年代中期出现的微处理器到了 70 年代后期便应用于 PLC 中 使 PLC 的功能大大增强 具有计算机功能 而且做到小型和超小型 自从 1948 年控制器理论的创始人 N Winer 提出他的控制论 科学工作者经过半 滨州学院专科毕业设计 论文 5 个世纪的努力 自动控制装置 或器件 有了飞速发展 从时间顺序的角度来看 控制器经过了继电器装置 电子管器件控制装置 半导体器件控制装置和可编程控 制器的发展过程 虽然这些控制器目前仍有不同程度的应用 但最年轻的 PLC 最 具活力和生命力 大有取代其他控制器之势 上世纪 80 年代初期 PLC 发展的主要目标是提高性能和功能 如 I O 总点 数由几十点发展到上千个点 为了满足一些特殊的要求 PLC 也具备了高速计数 定位 定时等功能单元 到上世纪 80 年代末期 加强 PLC 的联网能力却成了 PLC 的发展趋势 PLC 的联网可分为二类 一类是 PLC 之间的联网通信 各制 造厂家都有自己专有的联网手段 即使数据通道各异 但都能构成分散控制系统和 远程 I O 系统 另一类是 PLC 与计算机之间的通信联网 也可构成拓扑结构 由于大规模集成工艺和计算机技术在上世纪 80 年代得到快速发展 使 PLC 获得 了发展和推广应用的黄金时期 这一时期也是我国发展应用 PLC 技术的初期阶段 各高等院校 科研院所与企业厂家联合开发 PLC 项目 有的集团公司干脆直接与 日本 美国 德国等发达国家的有名 PLC 厂家合作 3 对我国自动化 数字化技 术进步起到积极推动作用 上世纪 90 年代以来 对 PLC 的发展主要表现在更快 的处理速度 多 PLC 结构的容错系统 故障诊断和 PLC 的编程语言与编程工具 向标准化和高级化发展 我国自动化研究和运用起步较晚 上个世纪 50 年代主要采用继电器 接触器 控制 速度调节主要采用直流调速装置控制 从 70 年代末才开始有少数生产 线中采用 PLC 进行控制 到了上世纪 80 年代 PLC 和变频器在我国才逐步得 到广泛应用 越来越多的生产线采用了 PLC 和交流调速控制 这使我国工业控制 的自动化水平得到较快的提高 生产线的控制精度 故障率等明显改善 但是 PLC 还以逻辑控制为主 信息处理功能相对较差 而调速器功能也比较单调 还 需要专用装置进行调节 上世纪 90 年代 随着 PLC 和变频器技术的进一步发展 只需在其外围增设一些检测设备就可以构成一个较为复杂的控制系统 从而大大提 高了系统的性能指标 PLC 具有以下特点 1 可靠性高 抗干扰能力强 2 配套齐全 功能完善 适用性强 滨州学院专科毕业设计 论文 6 3 易学易用 深受工程技术人员欢迎 4 系统的设计 建造工作量小 维护方便 容易改造 5 体积小 重量轻 能耗低 PLC 具有功能强大 使用可靠 维修简便等许多优点 对于传统的继电器电路 来说 它难以实现复杂逻辑功能的和数字式控制 而且要实现一定规模的逻辑控制 功能不仅设计繁琐 难以实现升级 并易发故障 维修复杂 现在已被大中型设备 的控制系统所抛弃 而 PLC 正被广泛的应用并且已逐步取代了继电器电路的逻辑 控制 随着科学技术不断的飞跃发展 PLC 也不断得到完善和强大 同时它的功能 也大大超过了逻辑控制的范围 如联网通信功能和自诊断功能等 我国可编程控制器的引进 应用 研制 生产是伴随着改革开放开始的 最初 是在引进设备中大量使用了可编程控制器 接下来在各种企业的生产设备及产品中 不断扩大了 PLC 的应用 目前 我国自己已可以生产中小型可编程控制器 上海 东屋电气有限公司生产的 CF 系列 杭州机床电器厂生产的 DKK 及 D 系列 大连 组合机床研究所生产的 S 系列 苏州电子计算机厂生产的 YZ 系列等多种产品已具 备了一定的规模并在工业产品中获得了应用 滨州学院专科毕业设计 论文 7 第三章 系统硬件电路设计 3 1 系统总体方案和主要硬件配置系统总体方案和主要硬件配置 针对原系统的缺陷和改造要求实现的功能 本文设计了以可编程控制器为核 心的直流调速控制系统 系统电路结构图见硬件图所示 系统通过全数字直流调速 装置实现对工作台主拖动直流电机的自动调速 采用可编程控制器进行运行逻辑控 制和工作台零速换向控制 采用电位计作为调速元件 用以给定工作台速度 针对原系统特点 经分析和研究 系统采用如下配置 主拖动直流电机采用型 号为 Z4 200 31 额定电枢电压为 220V 额定直流电流为 305A 其余的交流电动 机采用型号为 JB 2 4 额定电压为 380V 主电机全数字直流调速装置 6RA7081 装置额定直流电压为 420V 额定直流电流为 400A 额定功率为 168KW 接三相 交流 380V 电源时 额定输出直流电压为 420V 接三相交流 220V 电源时 额定输 出直流电压为 220V 控制功能强大 过载能力强 设置使用方便 6 可编程控制 器采用西门子的 S7 200 系列 包括主模块 CPU224 AC DC 继电器 数字量 I 0 扩展模块 EM223 和模拟量扩展模块 EM231 运行可靠 可在通用计算机系统及 WINDOWS 平台上方便编程 电位计采用 5K 特种导电塑料电位器 调速线性度 好 采用直流三线制电感式接近开关替代常规的工作台行程开关 用三位半数字面 板表显示输出电流 速度 代替常规的指针式电流 速度表 直观性好 主回路用 变压器 三相交流 380V 220V 励磁回路用变压器两相交流 380V 260V 7 设置了 主电机出现故障时的声光报警装置 其他常规低压电器及相关器件供电电源 3 2 系统工作流程和控制功能实现系统工作流程和控制功能实现 本系统主拖动直流电机的电枢工作电源和励磁电源都由直流调速器提供 该装 置具有反电动势控制的无测速机系统 反电动势控制不需要测速装置 只需测量直 流调速器的输出电枢电压 测出的电枢电压经电机内阻压降补偿处理 补偿量的大 小在电流调节器优化过程中自动确定 系统将得到的反电动势反馈到转速调节器 滨州学院专科毕业设计 论文 8 转速调节器比较由反电动势表征的实际速度值与速度给定值的大小 根据偏差自动 调节电枢电压与电流 从而实现平滑调节电机转速 系统采用可编程控制器进行逻辑控制和电机反电动势 Ea 过零的实时检测 以 实现零速换向 可编程控制器的模拟量输入端口 直接与直流调速器反电动势 Ea 输出端子连接 以获得实时信号 并对信号进行实时监测 可编程控制器 I O 扩展模块的公共端 用以输出速度给定控制信号 接至直流调速器模拟量输入端子工作台运行时的速度 给定由电位计的预给定通过可编程控制器的控制来提供 调速电路工作电源由外部 电源提供 均接至直流调速器模拟量输入端子 当工作台运行触发减速位置开 3 3 工作台控制电路设计 工作台控制电路包括自动循环工作 步进 步退 以及抬刀电磁铁控制电路 其控制逻辑电路原理图如图3 1所示 滨州学院专科毕业设计 论文 9 速度为零时接通 PLC内部程序实现 AC220 4RL H Q SB7 SQ7 JI 2 SB8 1 SQ5SQ6 KM12 KM1 JI SB9 2 1Q KM11 1H JI 1 SB6 SA7 4RL JI 4 1Q SB8 2 SB9 1 JI 3 SA5 1 SA6 1 SA5 2 Q SA6 2 H DC220V H 2H 2 5RL 2H 1 Q 1KK 2KK 3KK 4KK KM2 4RF6V 4T 3RF 3T 5V 4V 2RF 2T 1RF 1T 3V 2H 5RL 3H J 1H 1Q H Q 步进 前进 工作台前进 工作台后退 SB10步退 SQ8 后退换向时接通 前进换向时接通 减速接通 后退行程抬刀 右侧刀架 右垂刀架 左垂刀架 左侧刀架 停止 图图 3 13 1 工作台控制逻辑电路原理图工作台控制逻辑电路原理图 滨州学院专科毕业设计 论文 10 3 4 PLC 控制系统设计控制系统设计 针对系统控制特点 KM1 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM8 KM9 KM10 KM11 KM12 KM13 采用实际接触器 KM2 采用实际继电器 其余控制继电器均采用 PLC 内部 逻辑继电器 所有接触器均只接入一对触点 作为 PLC 的输入 其余触点均用 PLC 内部逻辑触点 各个按钮 开关 包括接近开关 行程开关 也均只接入一对点 作为 PLC 的输入 其余都用 PLC 逻辑触点控制 8 PLC 输入 输出分别见表 3 1 表 3 2 主模块采用的是 CPU224 类型为 AC DC 继电器 模块集成 14 路输入 10 路输出共 24 个数字量 I O 点 可连接 7 个扩展模块 最大扩展至 168 路数字量 I O 点或 35 路模拟量 I O 点 13K 字节程序和数据存储空间 内含 6 个高速计数 器 其中 4 个单相计数器 2 个双向计数器 都是 20kHz 时钟速率 内含 256 个定 时器 可方便地通过程序进行延时 计数控制 处理速度快 准确性高 数字量扩展模块采用的是 EM223 模块共 16 路 DC 输入 16 路继电器输出 数字量扩展模块为使用除了主模块集成的数字量输入 输出点外更多的输入 输出提 供途径 灵活性强 很容易扩展 I O 点数 当应用范围扩大 需要更多输入 输出 点数时 PLC 可以增加扩展模块 即可增加 I O 点数 模拟量扩展模块采用的是 EM231 模块共 4 路模拟输入 模拟量扩展模块具 有很好的适应性 可适用于复杂的控制场合 12 位的分辨率和多种输入 输出范围 使其能够不用外加放大器而与传感器和执行器直接相连 当实际应用变化时 PLC 可以相应地进行扩展 并可非常容易地调整用户程序 本系统一共 26 路数字量输入 20 路数字量输出 加两路模拟输入 系统工作 流程都由 PLC 通过输入点的状态来控制 两路模拟输入来自直流调速器内部反电 动势值 用来实时检测工作台速度 所有正反向稳定工作速度值及点动速度值都由 PLC 通过调速电位计 图 3 2 RP1 RP4 来给定 二极管 V1 V6 配合 PLC 程序用来 控制调速电位计的导通 G 端为速度给定信号 接至直流调速器模拟量输入端子 直流调速器根据模拟量输入端子地给定信号 经内部补偿运算 自动调节工作台运 行速度 滨州学院专科毕业设计 论文 11 表表 3 1 PLC 输入输入的定义的定义 I0 0 SA1油泵连续 自动切换 接常开 I0 1 SB1左侧刀架快速移动按钮 接常开 I0 2 SA2垂直刀架快移 自动转换开关 接常闭 I0 3 SB2右侧刀架快速移动按钮 接常开 I0 4 SA3右侧刀架快移 自动转换开关 接常闭 I0 5 SB3左侧刀架快速移动按钮 接常开 I0 6 SA4左侧刀架快移 自动转换开关 接常闭 I0 7 SB4横梁上升按钮 接常开 I1 0 SB5横梁下降按钮 接常开 I1 1 SQ1横梁放松行程开关 接常开 I1 2 SQ4横梁上升限位开关 接常闭 I1 3 SQ3左侧刀架限位开关 接常开 I1 4 SQ2右侧刀架限位开关 接常开 I1 5 SB6工作台停止按钮 接常开 I2 1 SB7工作台步进按钮 接常开 I2 2 KM11油压继电器触点 接常开 I2 3 SQ5工作台极限限位行程开关 接常开 I2 4 SQ6工作台极限限位行程开关 接常开 I2 5 SB8工作台前进按钮 接常开 I2 6 SB9工作台后退按钮 接常开 I2 7 SB10工作台步退按钮 接常开 I3 0 SA5后退减速 接常开 I3 1 SA6前进减速 接常开 I3 2 SQ8步退限位和进刀行程开关 接常开 I3 3 SQ9步进限位和退刀行程开关 接常开 I3 4 KA横梁夹紧电流继电器 接常开 滨州学院专科毕业设计 论文 12 表表 3 2 PLC 输出的定义输出的定义 Q0 0 KM11油泵 Q0 1 KM3垂直刀架正转 Q0 2 KM4垂直刀架反转 Q0 3 KM5右侧刀架正转 Q0 4 KM6右侧刀架反转 Q0 5 KM7左侧刀架正转 Q0 6 KM8左侧刀架反转 Q0 7 KM9横梁上升 Q1 0 KM10横梁下升 Q1 1 KM12横梁夹紧 Q2 0 HL2横梁运行指示灯 Q2 1 KM1横梁放松 Q2 4 KM2后退抬刀继电器 Q2 5 RP3正向给定 Q2 6 R1正向减速 Q2 7 RP1正向点动 Q3 0 RP2反向点动 Q3 1 R2反向减速 Q3 2 RP4反向给定 滨州学院专科毕业设计 论文 13 Q3 3 0 线0 电位 0 00 20 1 G 10V 0 10V 5KR25KR1 RP4RP3 RP2RP1 6V 5V 4V 3V 2V 1V L M 2 1 0 33L 7 6 52L 2 1 0 1LL1N1 11 00 7 3L0 6 1 51 41 31 2L M L 1M 1 2 3 4 5 6 7 2M 0 1 2 3 4 RA A A M 2L0 30 50 4 1 11 01M2M0 70 60 50 40 2 0 30 10 0 1L PLC AC220V AC220V DC24V DC24V DC24V DC24V KM2 SB1SB2 SB3 SB4 SB5 KM11 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM8KM9 KM10 KM12KM1 HL2 SQ4SQ2SB6 SB7KM11 SQ6SB8 SB9 SB10 SA6 SQ7 主模块扩展模块 模拟 输入块 直流调速器 SA1 图图 3 2 PLC 接线原理图接线原理图 滨州学院专科毕业设计 论文 14 第四章 软件设计 4 1 系统流程图设计系统流程图设计 系统的主控制程序流程图如图 4 1 所示 初始化 是否故障 故障处理 故障显示 报警 选择 停机 工 作 台 移 动 横 梁 移 动 刀 架 移 动 位置调整 自动循环 加工 加工行程 测算 是 否 启动 停机 特 殊 情 况 位 置 有 误 一 切 正 常 工作状态 图图 4 1 主控制程序流程图主控制程序流程图 滨州学院专科毕业设计 论文 15 4 2 系统可靠性分析系统可靠性分析 采用接近开关取代原机械撞击式行程开关 利用 PLC 内部逻辑 实现了工作 台的零速换向 可消除原工作台非零速换向时产生的冲击现象 能很好地保护电机 和传动机构 大大减少了维护成本和工作量 采用工作可靠 编程灵活 方便的可编程控制器取代原系统众多的中间继电器 和时间继电器 能准确无误地控制直流调速系统工作 且系统线路极少 电气原理 图简单明了 维护方便 数据窗口实时显示龙门刨床运行中的特征参数 直观性好 为操作及维护人员 掌握刨床的工作状态提供了极大的方便 可靠性和可维修性高 不仅故障率低 且保护功能强 具有较强的故障诊断能 力和显示功能 并容易维修和购买备件 本系统采用直流调速装置和 PLC 控制 可靠性高 软硬件多层保护 且直流调速器具有故障检测和诊断显示功能 滨州学院专科毕业设计 论文 16 附 录 系统程序梯形图 刀架进刀 I3 2 右侧刀架正转 右侧刀架反转 左侧刀架正转 左侧刀架反转 横梁上升 下降 夹紧 运行指示灯 横梁部分 油泵自动 连续工作 M0 0I0 0Q0 0 I0 0 M2 5 I3 3 M2 6 M0 0I0 1I0 2Q0 2 Q0 1 垂直刀架正转 I0 2M2 5 垂直刀架反转 I0 2M2 6Q0 1Q0 2 M0 3M0 4M0 0I0 3I0 4Q0 4Q0 3 I0 4 M2 5 M0 3M0 4 M0 0I0 5I0 6 I0 4M2 6Q0 3Q0 4 Q0 5Q0 6M0 3M0 4 I0 6M2 5 M0 3M0 4I0 4M2 6Q0 3Q0 4 M0 0I0 7M0 1 I1 0 I1 1I1 0I1 2 M0 1 Q1 0Q0 7 M0 5 Q1 1M0 2 I0 7M0 1M0 3M0 4Q0 7 Q1 0 M0 1Q2 1Q1 1 Q2 0 M2 0 滨州学院专科毕业设计 论文 17 N IN PT TON IN PT TON R T32 I1 3 M0 3 I1 4M0 4 N S IN PT TON S 1000 R T32 工作台前进 工作台控制 横梁夹紧控制 横梁上升时间0 5秒 PLC 内部触点实现电气延时1秒 横梁下降延时 横梁放松 I1 1 M0 1Q2 1Q2 1 Q2 1 Q1 0 M0 6 M0 6M2 3 1 M2 3 T96 T96M0 2 S M0 2M2 3 R 1 1 M0 2 M0 2 I1 1 M2 1 1 M2 1 T36 500 I3 4 1000 M2 1M0 5 M0 2 1 M0 5 I2 6M1 0 M2 0I1 5M1 6 M0 0M1 7M1 5 I3 3I2 1 滨州学院专科毕业设计 论文 18 EN IN ENO OUTVW0 D D 工作台自动工作 工作台自动工作冗余逻辑 工作台后退 模拟量输入 工作台零速检测后换向 减速接通 抬刀电磁铁线圈 M1 2Q2 4 M1 2 M1 7M1 5M1 2 I3 1M1 7 I3 0M1 5M1 1 M1 5M1 0 M1 6VD0VD0M0 0M1 7M0 7 30000000 30000000 M1 6M0 0 MOV W M1 6M0 7I2 5M0 0M1 5M1 7 I2 5I3 2I2 7 M3 0 M0 0M1 6M3 0 M0 7I2 5I2 6 M3 0 M1 6M