基于PLC对龙门刨床的电气改造摘要龙门刨床主要用来加工大型工件的各种平面、斜面、凹槽等，特别适应于加工大型的、狭长的机械零件，是常见的大型机械加工设备。
传统的龙门刨床的主拖动采用电机扩大机-发电机-电动机（A-G-M）调速系统，电控部分采用继电器逻辑控制，线路复杂，故障率高，检修、维修困难。
本论文根据B2010A型3m龙门刨床的工艺对控制系统的要求，对电气控制系统进行总体的设计。
主拖动采用调速范围宽、节能效果显著的变频器，用PLC取代传统继电器控制方式，实现开关量逻辑控制和变频电动机的转速控制，充分发挥PLC可靠性高、功耗低、维修方便等优势，对龙门刨床进行电气改造，以达到投资小、改造周期短、降低能量损耗等目的，弥补继电器控制方式的不足和缺点，以提高龙门刨床的生产效率，满足加工工艺的要求。
通过对B2010A龙门刨床进行PLC电气改造设计，大大提高了刨床的效率和加工精度，加强了刨床的可靠性和稳定性。
关键词可编程序控制器，龙门刨床，变频器，电气改造ABSTRACTDouble housing planer is a common huge machine tool, which mainly used in processing huge workpieces, various plane, bevel face, notch, etc, especially adapts to process huge and long and narrow machine spare part. The main drive of the traditional planer utilizes amplidyne-generator-electromotor drive whichis noisy, energy-consuming room-taking. Relay logic control is used in traditional planer, and its circuitry is complicated, so the malfunction rate is high, and it is difficult to find out the malfunction.The dissertation designs an outline of the electric control system based on the requirement of the technology of the B2010A planer for the control system. The main drive of the planer’s converter, for it has a wide speed regulation range and well effect in saving energy. The planer utilizes PLC instead of the traditional relay controlling way to achieve the logical control, and to control the speed of converter motor. Giving full play to PLC ability of the advantage of high reliability, low energy consumption and convenient maintenance. Transforming electric of the planer to achieve small investment, short transformation cycle and reduced energy consumption, make up the disadvantage and weakness of relay controlling way to improve productivity of the planer, and to sactisfy the need of processing workpieces.After the electrical rebuilding and improvement with PLC of B2010A frame planer, the efficiency and processing accuracy are greatly improved and the reliability and stability of the planer is enhanced.Key Words: PLC, Frame planer, Frequency Converter, Electrical rebuilding目录1. 绪论 (4)1.1 课题的研究背景及意义 (4)1.2 课题的提出 (4)1.3 PLC与继电器控制系统的比较 (5)1.4 龙门刨床控制系统的发展 (6)1.5 论文的主要工作 (7)2. 龙门刨床的结构及电气分析 (7)2.1 刨床的作用及分类 (7)2.2 龙门刨床的结构 (8)2.3 龙门刨床的加工工艺特点 (9)2.4 龙门刨床的工艺流程对控制系统的要求 (9)3. 龙门刨床的主回路设计及变频器的选择 (11)3.1 龙门刨床电力拖动系统主回路设计 (11)3.2 主拖动电机的选型 (12)3.3 变频器的选择 (13)3.3.1 调速系统简述 (13)3.3.2 变频器选型 (14)3.3.3 主拖动与变频器的连接 (14)3.3.4 变频器的基本运行配线图 (16)4. PLC的选型及控制接线 (17)4.1 龙门刨床PLC控制系统构成 (17)4.2 PLC的选型及输入输出点的分配 (17)4.2.1 PLC的选型 (17)4.2.2 PLC I/O输入点数分配表 (18)4.2.3 PLC I/O输出点数分配表 (20)4.3 PLC控制接线图 (22)5. PLC的控制程序设计 (24)5.1 PLC程序设计概述 (24)5.2 梯形图编程语言的特点 (24)5.3 控制程序设计分析 (25)5.3.1 工作台控制程序设计分析 (25)5.3.2 风机油泵控制程序设计分析 (26)5.3.3 横梁升降控制程序设计分析 (26)5.3.4 刀架运行控制程序设计分析 (27)5.4 故障控制分析 (27)5.4.1 辅助设备常见故障及措施 (28)5.4.2 工作台常见故障及措施 (28)5.4.3 横梁常见故障及措施 (28)5.5 控制程序梯形图编制 (29)5.6 PLC控制程序指令 (32)6. 保护和抗干扰措施设计 (35)7. 结论和展望 (37)7.1 论文总结 (37)7.2 展望 (38)参考文献 (39)致谢 (40)1. 绪论1.1 课题的研究背景及意义随着工业科技的飞速发展，数控技术的发展在一定程度上代表了一个国家先进的科学技术水平。
就目前而言，我国是世界上机床产量最多的国家，虽然我国科技水平在世界上稍有一席之地，但生产的数控机床的产品竞争力在国际市场中任处于较低的水平，生产的普通数控机床比重大，生产效率低，大部分采用继电器控制，存在着易故障，难检修等弊端，对加工业的发展有很大的制约和限制性。
随着计算机技术的高速发展，推动了工业科技发展的步伐，给机械制造业带来根本性的变化。
近几年来，我国在普通机床改造方面取得了很大的成就，普通机床的控制系统逐步被PLC控制的高效率，高精度的数控机床所代替，产生了巨大的生产力，然而在机械加工制造中被广泛使用的用来加工大型工件的设备—龙门刨床的改造却少之又少，在一定程度上影响着制造业的发展。
1.2 课题的提出传统龙门刨床的电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，其改造或增加功能较为困难，而且继电器控制系统依靠机械触点的动作实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题，很大程度上提高了故障发生率，且由于使用大量的机械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等问题，寿命短，系统的大量连线使得机床的可靠性和可维护性较差。
本设计提出通过采用PLC对其传统的龙门刨床进行电气改造改造是因为PLC很容易实现比较复杂的控制逻辑，与其传统的继电器实现同样的功能则需要大量的控制继电器，在同种要求下，PLC可省去大量的控制继电器，节能降耗，降低运行成本，且改变工艺控制简便易行，而且PLC是无触点电路，反应快、噪音小、寿命长等优点，在实现同样功能的基础上还可以弥补继电器逻辑控制的不足，可以大大提高机床的工作效率，完全可以达到预期电气改造的目的。
1.3 PLC与继电器控制系统的比较[1]在PLC出现以前，继电器硬件接线电路是逻辑、顺序控制的唯一执行者，它结构简单、价格低廉，一直被广泛应用。
PLC出现之后，在几乎所有方面都大大超过了继电器控制，两者的性能比较如表（1）所示。
表（1） PLC与继电器控制系统的比较1.4 龙门刨床控制系统的发展在机械加工业中，龙门刨床是加工大型工件时必不可少的加工设备，是一种广泛使用的金属切削加工机床，是许多大型企业不可缺少的设备。
我国的第一台龙门刨床于1953年4月在济南第二机床厂问世。
龙门刨床的电气系统主要分为主拖动和控制系统两部分。
就目前而言，龙门刨床的主拖动系统可概括为四类：A-G-M调速系统、晶闸管-直流电动机（SCR-D）模拟直流调速系统、全数字直流系统和交流变频调速系统。
控制系统有继电器逻辑控制系统或继电器与PLC结合的控制系统[2]。
20世纪60年代，龙门刨床广泛采用A-G-M调速系统，目前该系统在国有大中型企业仍占有相当大的比重，A-G-M主要通过交换放大机控制直流发电机的励磁电压，励磁电压控制直流发电机的输出电压，从而控制直流电动机的电枢电压，以达到控制直流电动机转速的目的，但是A-G-M龙门刨床的电气系统占地面积大、噪音大、耗电量大、效率低，由于采用的是继电器逻辑控制系统，其故障率高、可靠性差、检修难度大等不足[3]。
20世纪80年代，随着工业生产的需要，许多企业对龙门刨床进行了电气改造，用SCR-D模拟直流调速系统取代A-G-M调速系统，虽然进行改造之后系统缩小了占地面积，减少了噪音，在节能等方面有了很大的改善，但由于仍采用的是继电器逻辑控制系统，其故障率仍较大，可靠性低，仍存在维护和检修难度大的问题。
随着半导体和计算机技术的不断发展，晶闸管全数字直流调速系统得到推广并成功地应用在工业实践中，但由于系统低速性能不好，且所有的电气参数均英文显示，在其应用过程中对工作人员的技术水平提出很高的要求。