龙门刨床自动化控制毕业设计书

天津职业技术师范大学成人教育专业毕业设计龙门钵台PLC与变频器技术化改造作者：摘要：门形刀架是机械工业的主要机床之一，在工业生产中占有重要地位，是常见的大型机械加工设备，旧门形刀架的拖动系统是交磁放大器的调压调磁闭环系统。 控制部件多繁杂，部件模型老化，使用中控制水平和控制精度滞后，控制系统常出现问题，给维护带来相当大的困难，维护成本增加。 但是，由于数控机床成本过高，对中小企业来说成本过高，更新机床并不容易，因此分析了门式刀架的传动特性、加工性能和要求，在此设计了一种低成本且可有效解决的方案。 龙门刨床的主要拖动采用调速范围广、节能效果显着的变频器，通过PLC (可编程控制器)实现了开关量逻辑控制和变频电机的转速控制。 该方法易学，设计复杂的控制程序，大大节省了设计时间。 本文采用PLC程序设计控制的方法，并用其设计了门式刀架的自动运行程序和梁升降控制程序，介绍了控制系统的硬件，根据传统直流调速系统的实际调速范围和负载，选择变频电机、变频器的型号，并进行功率拖动因此，本设计通过分析机架台的运动特征，以B2012A为例，根据机架台的控制线，用定序器和变频器进行改造。关键词：机架台PLC (可编程控制器)变频器速度abstract : longmenplaneristhemechanicalindustry，oneofthemainmachinetoolsinindustrialproduction， occupiesanimportantpositioniscommonlargemechanicalprocessingequipment old-fashionedlongmenplanrdragsystemisfangdajintothepresss gneticloopsystem.controlelementsandtumul tuo us，components，useofpootinelagingcontrollarcyandcontrollesarrerelativelbackward， andcontrolontsystemoftenappear问题tomanemaintenancebringsconsiderabledifficulty， manemanementcostocontinuetoincrease.mcchementmerforsmallandmedium-simizedenterprisethatcoststobig，soupdameringamerisnoteasy，th itisforthedrivingcharacteristicoflongmenplaner，processing properties， and requirements analysis inthisdesignlow-costrolowandcodeffectivelemetheaboveshortcutomingscheme.longmenplanrlorddragadope 可编程控制器(equ enc y converter remarkableenergysavingwithplc ) toimplementttheswitheshicsquelitylocontrolleandfrequreconfrequali emcontrolcontrolprogrationsdecomplicationcand thisperpatedplo并且使用它的是infitingandbesofthecontrollogrationsystemareintddcomprontingtotheorionhardhardwaredc chose频率变换motor， frequeconfrequeconvertypeelectricdrivesystem，andgivesthemainloopofthecircuitdiagram，plcandinverterexternalhookup.thus， thisdesignthroughthemovementoflongmenplaner，analyzesthecharacteristicwithb 2012 asanaexample according to the control circuit，longmentkeywords : longmenplanerplc (可编程控制器) frequency control一、绪论(1)龙门刨床介绍：铣床是1818年美国人惠特尼创制的卧式铣床，为了铣削加工麻花钻的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一个万能铣床。 这是升降台铣床的原型，1884年前后门形铣床出现的二十世纪二十年代半自动铣床出现，桌子利用挡块完成了“进给-快递”或“快递-快递”的自动转换。图1-1门架台门式刨床是各类机械加工厂常见设备，是门式框架和卧式长床的刨床。 龙门刨床主要用于切削大型工件，也可以在工作台上安装多个零件同时加工。 门形托架的工作台带着工件通过门形框架直线往复运动，空行程速度大于动作行程速度。 横梁上通常安装有两个垂直刀架，刀架的冲杆在垂直面内转动可以改变角度进行横向进给运动。刀架可以垂直或倾斜进给运动的梁可以上下调整为两柱。 一般情况下，在两个立柱上还安装有可沿立柱上下移动的侧刀架，在扩大加工范围的工作台回程中自动提起刀具，以免损伤工件表面。 机床工作台的驱动采用发电机-电动机组或晶闸管直流调速方式，调速范围广，即使在低速下也能获得较大的驱动力。(2)PLC的基本概念：PLC可编程控制器： PLC英语全名可编程逻辑控制器，中文均称为可编程逻辑控制器，定义了：数字运算操作的电子系统，专为在工业环境中的应用而设计。 内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，采用通过数字或模拟的输入输出控制各种机械和生产过程的可编程存储器。 可编程控制系统(Programmable Logic Controller )是专门为在工业环境中的应用而设计的数字运算操作电子系统。 采用可编程存储器，内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等操作的指令，通过数字或模拟的输入输出控制各种机械设备和制造过程。可编程控制器是结合计算机技术和自动控制技术开发的适用于产业环境的新型通用自动控制装置，作为传统继电器的替代品出现。 随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，可编程控制器不仅具有更多的计算机功能，能够实现逻辑控制，还具有数据处理、通信、网络等功能。 由于软件可以改变控制过程，且体积小，组装维护方便，编程简单，可靠性高，抗干扰能力强等特点，广泛应用于工业控制各领域，大大推进了机电工艺过程。(3)本课题研究的目的和意义目前，许多国内龙门台的电气控制系统包括工作台的主传动和进给机构的逻辑控制两大部分。 机床主传动系统主要分为两类： 50年代的电动机扩展装置发电机电动单元(AGM )系统；80年代少量改造的直流晶闸管调速系统(SCRD系统)。 这两类系统的逻辑控制一般是继电器控制，故障率高，低速损耗大，电力元件低，对电网和机械的冲击大，维护麻烦。 近年来，PLC在工业自动化、机电一体化、传统产业改造等方面得到了广泛应用。 学习、PLC技术的掌握和应用对提高我国工业自动化水平和生产效率具有十分重要的意义。 随着变频技术高速发展的不断更新，它为龙门台提供了更好的控制系统。 该系统控制的龙门台不仅克服了上述其他控制系统的各个缺点，还大大提高了控制精度和加工质量，并且主要节约了大量能源。 因此，龙门台控制系统的变频器和PLC改造成为必然趋势。 采用交流变频调速技术和可编程控制器(PLC )，改造了B2012A型机架台，介绍了改造后系统运行可靠稳定。二、龙门钵台(B2012A )的基本情况(一)主要构成；龙门刀架(B2012A )主要由七大部分构成，床生、桌子、梁、垂直刀架、侧刀架、柱、龙门顶梁。 如图2-1所示，(1)床为箱型部件，其上有v形导轨和凹形导轨。 (2)桌子b放在床上，(2)桌子下方有斜齿条，可以往复运动。 (3)梁用于(4)安装垂直刀架，在切削加工时锁定而无法移动，(2)仅在工作台停止时移动而调整刀架的高度。 两个(4)垂直刀架可沿光束导轨在水平方向上或沿刀架本身的滑轨在垂直方向上快速移动或动作进给。 (5)左右侧刀架和进给箱能够沿着(6)立柱导轨上下快速移动或自动进给。图2-1龙门结构图(二)工作方法；龙门刨床的加工过程是工件和刨床相对运动的过程。 因此，工件必须与工作台一起在床上频繁地往复运动，工件的切削加工仅是工件行程，返回行程无负荷地不进行切削加工。 只有在切削过程中工作台从返回行程移至动作行程的期间，才进行一定量的进给。 其中，机床的主要运动是工作台的纵向往复运动，梁的上下移动、刀架沿着梁的左右移动、侧刀架在立柱上的上下往复运动称为往复运动。图2-2工作台运动(3)运动分析1 .主运动行程和各阶段的工作情况我国目前生产的门形齿轮台主要以直流发电机电动机组和晶闸管电动机系统为主，以a系列门形齿轮台为例，采用以电磁放大器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的电压来调节输出速度，采用双级齿轮变速器的机电联合调节方法。 主要运动是锯齿台的频繁往复运动，往复一个周期对速度的控制有一定的要求，如图2-3所示的：图2-3龙门行程图t1阶段表示工作台启动，工作台陷入工件的阶段，为了减少工作台陷入工件的瞬间，防止刀具受到的冲击和工件崩溃的阶段是低速的。t2段为刮削段，刮削台加速至正常刮削速度t3段是刀刃退出工件的段，为了防止边缘崩塌，同样要求速度低。t4段为返回段，返回中刀刃不切削工件，为节约时间，提高加工效率，返回速度必须尽量加快。t5段是缓冲区。 在返回行程结束、再次返回动作速度之前，为了减小对传动机械的冲击，请降低速度后再进入下一个循环。2 .工作台运动的机械特性曲线与其他机床一样，工作台运动特性分为两种情况进行分析。低速区域如果刀具台的运动速度较低，则此时刀具台的切削力由电动机的最大转矩决定。 确定电机后，确定低速加工时的最大切削力。 因此，在低速加工区域中，电动机成为恒定转矩输出。高速区在速度高的情况下，切削力受机械结构的强度限制，允许的最大切削力与速度成反比，因此电动机成为恒功率输出。由此，主拖动系统的电动机的运转机械特性曲线如图2-4所示分为2部分。图2-4负载机械特性3 .梁运动的特点光束只有在工作台停止时才能调整，光束的移动是“点动”的性质。 为了使梁能够根据需要停止在一定位置，还设置了夹紧机构。4 .传动系统龙门档(B2012A )的主要拖动系统以三相交流异步电动机为主，通过变频控制量的变化调节其输出速度，采用双级齿轮变速器变速的机电调节方法。 其主要运动是工作台的频繁往复运动，对速度的控制有一定要求，采用了机械比为2:1和电调速范围为10:1的机电调速系统。主拖动系统的调速分析如图2-5所示。 Fm表示最大切削力，Vl表示切削速度，Pm表示最大切削力。 在图中，与最大转矩对应时的最高速度称为计算速度。 在V1-V2范围内要求恒定转矩调速在V2-V3的范围内要求恒定功率调速.图2-5龙门主拖动调速系统的调速特性三、对龙门刨床控制系统的要求龙门刀架(B2012A )的工作台往复交替地进行直线运动，工件被固定在工作台上与刀具进行