文档介绍：西安文理学院机械电子工程系
本科毕业设计（论文）
题 目
专业班级
学 号
学生姓名
指导教师
设计所在单位
龙门刨床PLC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，成产效率低。如今P
1. 2 PID参数的整定 21
1. 3 FX2N 的 PID 指令 22
2速度初始化子程序 23
3电流检测子程序 24
4转速检测子程序 25
26
结束语 27
致谢 28
参考文献 29
附录 30
第一章绪论
龙门刨床因有一个由顶梁和立柱组成的龙门式框架结构而得名，工作台带着工 件通过龙门框架作直线往复运动，多用于加工大平面工件。选题目的在于通过PLC 技术，以直流电动机为核心对龙门刨床驱动系统进行设计，采用了 PLC控制的电流、 速度双闭环逻辑无环流可逆直流调速系统以实现刨床的无级调速。如果PLC控制系 统设计得当，包括分析系统要求，选型和程序设计，不仅能够提高工作效率，节约 生产成本，还可以延长龙门刨床的使用寿命。
龙门刨床是各类机加工厂中较为常见的设备，是具有门式框架和卧式长床身的
刨床。龙门刨床主要用于刨削大型工件， 也可在工作台上装夹多个零件同时加工。 龙门刨床的工作台带着工件通过门式框 架作直线往复运动，空行程速度大于工作 行程速度。横梁上一般装有两个垂直刀 架，刀架滑座可在垂直面内回转一个角 度，并可沿横梁作横向进给运动；刨刀可 在刀架上作垂直或斜向进给运动；横梁可 在两立柱上作上下调整。一般在两个立柱 上还安装可沿立柱上下移动的侧刀架，以 扩大加工范围工作台回程时能机动抬刀， 以免划伤工件表面。机床工作台的驱动可 用发电机一电动机组或用可控硅直流调 速方式，调速范围较大,在低速时也能获得较大的驱动力。
龙门刨床的电力传动系统由始至今一般有以下两种方式：
1）工作台主传动系统在历史上曾经采用电机扩大机--直流发电机-直流电动机组 成的直流调速系统，简称K-F-D系统。利用这种直流机组传动克服了古老刨床机械 结构复杂、难以调速的毛病，系统可靠性相对较高一些，调速范围较宽，因它只受 电枢压降的影响，但K-F-D系统有扩大机组和发电机组，故成本高，占地面积大， 噪音大，且K-F-D系统是机组变流，变流过程损耗大，效率低，其系统的惯性除受 直流电动机影响外，还受到发电机和电机扩大机电磁惯性的影响，故惯性大，换向 时冲击大。
2）随着电力电子技术的发展，从上世纪七八十年代起，工作台主传动系统是以 可控硅--直流电动机系统，简称SCR-D系统为主。SCR-D系统可省掉扩大机组和 发电机组，节省成本，其系统的效率几乎与负载无关，适宜于负载变动较大的情况, 且可控硅基本上属于无惯性环节，反应速度较快，电磁惯性可以减到很少，但SCR-D 系统可靠性稍差。因可控硅电压与电流过载能力小，在过压、过流、电压和电流上 升率太大的情况下容易损坏，且受温度影响，特性易变化，触发部分用的半导体元 件其特性受温度影响也易发生变化，受外界干扰，易产生误动作。另外，SCR-D系 统的调速范围，除了受电动机电枢压降影响外，还受可控整流线路参数的影响，在 低速时可控硅控制角增大，管压降增大，致使静差度增大，调速范围低。
龙门刨床的主拖动系统在加工过程中起主要作用，而现有的龙门刨床主拖动系 统都存在着投资大、消耗量大、调节精度不高、换向冲击大等一系列缺点，因此对 龙门刨床电控系统进行改造势在必行。近些年来，随着科学技术的高度发展，控制 领域的数字化进程加快，全数字直流调速技术不断完善，部分龙门刨床己改造成各 种各样的数控机床，工作效率大大提高，老式龙门刨床的电控系统将逐步被淘汰， 最终将被全数字控制系统完全取代。
利用PLC对龙门刨床的直流电动机调速系统进行设计。首先讨论PLC基本构成 和工作原理。接着讨论直流电机双闭环调速系统组成、数学模型和动态性能。并对 可控硅整流电路进行讨论。最后讨论利用PLC的PID功能指令来实现直流电机速度 的闭环控制。
第二章系统总体设计方案
1几种可行性方案的比较
1. 1理想的速度运行曲线
龙门刨床横梁、刀架等部件的控制可以用可编程控制器来完成，而要提高龙门 刨床的工作效率，解决工作台的换向冲击等问题，必须平滑精确地调节工作台运行 速度及过渡过程的加、减速，使其实现可逆运行。其理想的速度运行图［3~7］ 所示：
图中：
LQ——工作行程；
LH——返回行程；
VQ——切削速度；
VH——返回速度；
O-tl——工作台前进