基于plc技术的龙门刨床系统改造

基于plc技术的龙门刨床系统改造内容摘要：

龙门刨床主要涉及的有：主拖动、油泵、风机、横梁升降、横梁夹紧，垂直及左、右侧刀架等电机。 油泵和风机只有在主拖动电机启动运行时才可启动，其余电机在正反向运行之间形成电气互锁，主回路如图 3所示。 变频器M13～M23～L1L2L3L11L21L31L12L22L32FR2FR1S TRKM1M43～M53～M33～FR3L33L23L13KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7横梁升降油泵 横梁松紧主拖动电机 风机翁阳：轮机工程专业毕业论文 5 L1L2L3M63～M73～L34L24L14KM8 KM9M83～KM10 KM11 KM12 KM13垂直刀架 左侧刀架 右侧刀架 图 3 电力拖动系统主回路设计 3. PLC的选型及控制接线 龙门刨床 PLC控制系统构成 龙门刨床 PLC控制系统构成主要有：主传动调速换向控制，刀架进给、抬刀和快速移动控制，以及横梁的移动、夹紧、放松、升降等部分组成 [2]。 PLC 的选型 目前，国内外众多生产厂家提供了多种系列功能各异的 PLC产品，但不管选择那种系列的 PLC，要以满足系统功能需要为宗旨，不可以盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。 机型的选择应以几个方面考虑 [3]： 1）对输入 /输出点的选择 盲目 选择点数多的机型会造成一定的浪费，要先弄清控制系统的输入 /输出点数，再按实际所需点数的 15％～ 20％留以备用量，为系统的改造留有余地，且一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60％ [4]。 翁阳：轮机工程专业毕业论文 6 2）对存储容量的选择 一般按估算容量的 50％～ 100％留有裕量，对缺乏经验的设计者选择容量时留有裕量要大一些 [5]。 3）按输入 /输出响应时间选择 对开关量的系统， PLC的输入 /输出响应时间一般都满足实际工程的要求，可不必考虑响应问题，但对模拟量控制的系统特别是闭环系统就要考虑这个问题。 本设计通过以上几方面的考虑和比较，根据所需 PLC的输入 /输出点数，并留有一定的余地，本设计中输入点数为 39个，输出点数为 24个。 所以选择 PLC的基本单元的型号为 FX2N80MR001。 FX2N系列是 FX系列中功能最强，速度最高的微型可编程序控制器，它的基本指令执行时间每条 ，远远超过许多大型可编程序控制器；用户存储容量可扩展到 16K步，最大可扩展到 256个 I/O点，有多种模拟量输入 /输出模块及功能各异的模块 [6]。 FX2N80MR001 的电源电压为 AC220V，有 40 个开关量输入点和 40 个继电器型开关量输出点。 输入电压为 DC24V，输入点 X0～ X7 的输入电流为 7mA，其余的输入点的输入电流为 5mA，当有电阻负载时输出点的额定输出电流为 2A/AC220V[7]。 PLC I/O 输入点数分配表 表 2 PLC I/O输入点数分配 PLC输入 HMGN接口 功能 控制按钮 X001 启动 SB1 X002 停止 SB2 X003 横梁上升按钮 SB3 X004 垂直刀架快移按钮 SB4 X005 右侧刀架快移按钮 SB5 X006 左侧刀架快移按钮 SB6 X007 横梁下降按钮 SB7 X010 工作台步进 SB8 X011 工作台前进 SB9 X012 停止 SB10 X013 工作台步退 SB11 翁阳：轮机工程专业毕业论文 7 X014 工作台后退 SB12 X015 慢速切入控制 SA6 X016 润滑液压泵控制开关 SA7 X017 前进换向 SQ1 X020 后退换向 SQ2 X021 前进减速 SQ3 X022 后退减速 SQ4 X023 限位行程开关 SQ5 X024 限位行程开关 SQ6 X025 工作台速度调节 SQ7 X026 工作 台速度调节 SQ8 X027 横梁放松限位行程开关 SQ16 X030 衡量顶端极限限位开关 SQ17 X031 右侧刀架对应的横梁限位开关 SQ18 X032 左侧刀架对应的横梁限位开关 SQ19 X033 右侧刀架抬刀控制 SA1 X034 右垂直刀架抬刀控制 SA2 X035 左侧刀架抬刀控制 SA3 X036 左垂直刀架抬刀控制 SA4 X037 垂直刀架进给转换开关 SA20 X040 右侧刀架进给转换开关 SA21 X041 左侧刀架进给转换开关 SA22 X042 过电 流继电器 KI 磨削状态 M5 X043 润滑油道压力继电器 KP X044 工作台磨削控制 SA8 X045 热继电器触点 FR1 X047 热继电器触点 FR2 X046 热继电器触点 FR3 翁阳：轮机工程专业毕业论文 8 表 3 PLC I/O输出点数分配 PLC输出接口 功能 动作元件 Y000 接变频器 FWD端口控制正转 变频器端口连接 Y001 接变频器 REV端口控制反转 Y002 接变频器高速控制端口 Y003 接变频器中速控制端口 Y004 接变频器低速控制端口 Y005 控制变频器电源 KM13 Y007 变频器报警 ML1 Y010 通风机控制接触器 KM1 Y011 横梁上升控制接触器 KM2 Y012 横梁下降控制接触器 KM3 Y013 垂直刀架电动机正传控制接触器 KM4 Y014 垂直刀架电动机反传控制接触器 KM5 Y015 右侧刀架电动机正传控制接触器 KM6 Y016 右侧刀架电动机反传控制接触器 KM7 Y017 左侧刀架电动机正传控制接触器 KM8 Y020 左侧刀架电动机反传控制接触器 KM9 Y021 横梁夹紧控制接 触器 KM10 Y022 横梁放松控制接触器 KM11 Y006 润滑液压泵电动机控制接触器 KM12 Y023 右侧刀架 YA1 Y024 右垂直刀架 YA2 Y025 左垂直刀架 YA3 Y026 左侧刀架 YA4 Y027 后退抬刀 KM17 PLC控制接线图 如图 4是系统的硬件接线图，图 5是 PLC外部输入输出硬件接线图。 翁阳：轮机工程专业毕业论文 9 图 4 系统硬件接线图 翁阳：轮机工程专业毕业论文 10 图 5 输入输出外部接线图 翁阳：轮机工程专业毕业论文 11 4 PLC 的控制程序设计 PLC 程序设计概述 设计 PLC 程序有三种方法：经验设计 法、继电器电路转换法和顺序控制设计 [8]。 本论文采用继电器电路转换法，这种方法用于将继电器控制系统改造为 PLC 控制。 由于原有的继电器控制系统经长期的使用和考验，已被证明能完成系统要求的控制功能，因此可以将继电器电路图“翻译”成梯形。