龙门刨床电控系统的plc改造-威海职业学院机械制图精品课资料.ppt

学习案例11 龙门刨床电控系统的PLC改造 威海职业学院 学习目标 基本要求： ◆熟悉可编程控制器与变频器通讯协议、通讯指令、通讯参数的设定、编程软件的应用方法、调试方法、监控运行方法。 ◆分配PLC输入输出接口，通讯电缆的连接 ◆硬件连接，外围电路的连接分配PLC输入输出接口，通讯电缆的连接。 重点内容： ◆PLC的综合应用 案例背景 龙门刨床的基本结构 龙门刨床主要由七部分组成，如图所示。其中床身为箱体型零件，其上有V形导轨。工作台安放在床身上，工作台下面有斜齿条与传动机构齿轮相啮合，可作往复运动。横梁用于安装垂直刀架，刨削加工时严禁动作，只在工作台停止运动时才能移动，以调整刀架高度。两个垂直刀架可沿横梁导轨在水平方向，或沿刀架本身的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移动或自动进给。 龙门刨床结构图 龙门刨床的工作特点 龙门刨床的刨削过程是工件与刨刀作相对运动的过程。为此，工件必须与工作台一起频繁地进行往复运动，工件的切削加工仅在工作行程中，返回行程是空行程。在切削过程中只有在工作台由返回行程转到工作行程的期间刀架才进行一定量的进给。其中，机床的主运动是工作台纵向往复运动，而横梁的上下移动，刀架沿横梁的左右移动，以及侧刀架在立柱上的上下往复运动称作辅助运动。 龙门刨床的运动特点 主运动行程以及各阶段的工作状况 图2中LQ为工作行程长度，LH为返回行程长度，VJ，VQ和VH分别为慢速切入速度、切削速度和返回速度。 各时间段的工作状况如下： 0～t1：工作台前进起动阶段 t1～t2：刀具慢速切入阶段 t2～t3：加速至稳定工作速度阶段 t3～t4：稳定工作速度阶段 龙门刨床的运动特点 t4～t5：减速退出工作阶段 t5～t6：反接制动到后退工作阶段 t6～t7：后退稳定速度阶段 t7～t8：后退减速阶段 t8～t9：后退反接制动阶段 其中慢速切入切出，既可防止因撞击而崩坏工件与刀具又可以提高刀具使用寿命，空行程高速返回可以提高加工效率。 龙门刨床的运动特点 龙门刨床的运动特点 横梁运动的特点 横梁只在工作台停止时方可调整，横梁运动属于“点动”性质，为了保证横梁能按要求停在一定的位置上，还设有夹紧机构。 原拖动系统工作状况 主拖动系统以直流发电机－电动机（G-M）及晶闸管－电动机系统为主，如下图所示。以A系列龙门刨床为例，它采用电磁扩大机作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电压来调节输出速度，并采用两级齿轮变速箱变速的机电联合调节方法。其主运动为刨台频繁的往复运动，对速度的控制有一定的要求，采用机械速比为2:1和电气调速范围为10:1的机电联合调速系统。 原拖动系统工作状况 主拖动调速系统的调速特性分析 主拖动系统调速分析如图4所示。其中FM表示最大切削力，V1表示切削速度，PM表示最大切削功率。图中，V2为对应于最大转矩时的最高速度，称为计算速度。在V1~V2范围内要求恒转矩调速；而在V2~V3范围内则要求恒功率调速。 主拖动调速系统的调速特性分析 主拖动调速系统的调速特性分析 机电联合调速与单纯调压调速比较，电动机的设计功率可以缩小一半，但是电动机的功率仍然比负载所需要的功率大接近一倍，因此A系列龙门刨床直流电动机的功率并没有得到充分利用。同时因为进刀机构采用进刀继电器控制进刀，而继电器铁心和圆盘齿因频繁运动而磨损，使精度下降 变频器的基本结构 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。 变频器的分类 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 龙门刨床变频调速系统的设计 变频调速系统组成 工作台的主运动只需一台59KV·A 交－直－交、电压型变频器和能量回馈装置作为主拖动控制装置，实现无级变速。工作台换向制动利用变频器自带的能量反馈装置，使制动速度快，能量又反馈到电网中。对于进刀机构可以采用3台6.5KV