基于PLC控制刨床工作台的系统设计论文.doc

维修电工 技师资格考评论文论文题目：基于 PLC 控制刨床工作台的系统设计单位名称： 南 京 技 师 学 院 作 者： 陈飞宇 2012 年 08 月 28 日维修电工 技师资格考评论文论文题目：基于 PLC 控制刨床工作台的系统设计作 者： 陈飞宇 职业技能鉴定等级： 技 师 单位名称： 南京技师学院 单位地址： 南京市栖霞区学海路 29 号 指导老师： 吴 佑 林 2012 年 08 月 28 日摘要刨床是机械工业主要工作母之一，在工业生产中占有重要地位，早期刨床采用交流感应电动机拖动实现，六七十年代由于微电子科技的发展，出现了由晶闸管直接供电的直流调速系统拖动工作台的方案，但直流电动机本身结构上存在严重问题，他的机械接触式换向器不但结构复杂，而且容易出现故障随着交流调速变频技术的发展，使得交流电动机拖动刨床工作台成为可能PLC（可编程控制器）是以微机技术为核心的通用工业控制装置，它功能强大，环境适应性高，可靠性高，编程简单，体积小，功耗低等优点，在短短几十年里得到迅猛发展，已经成为当代工业自动化得主要支柱之一。

本文则设计了一套使用 PLC 结合变频器控制刨床工作台的控制系统，首先介绍了基于 PLC 控制刨床工作台系统的工艺及相关控制要求以及设计 PLC 控制系统的方案思路，然后按照工艺要求对系统的硬件部分进行设计，对系统的软件部分进行反复的试验，最后设计出符合工艺要求的控制系统，来说明 PLC 在刨床工作台运行中的应用关键词：PLC 变频器 刨床工作台目录摘要………………………………………………………………………………………………1前言………………………………………………………………………………………………1第一章 刨床的概述 ……………………………………………………………………………21.1 刨床的分类………………………………………………………………………………21.2 切削原理…………………………………………………………………………………21.3 加工特点…………………………………………………………………………………3第二章 系统控制要求 …………………………………………………………………………42.1 总体方案确定……………………………………………………………………………42.2 控制要求…………………………………………………………………………………42.3 变频器控制要求…………………………………………………………………………5第三章 系统硬件设计 …………………………………………………………………………63.1 PLC 简介…………………………………………………………………………………63.2 PLC 选型…………………………………………………………………………………73.3 变频器简介………………………………………………………………………………83.4 变频器选型………………………………………………………………………………9第四章 系统软件设计…………………………………………………………………………104.1 I/O 分配表………………………………………………………………………………104.2 外部接线图 ……………………………………………………………………………104.3 状态转移图 ……………………………………………………………………………114.4 梯形图 …………………………………………………………………………………124.5 变频器参数设定 ………………………………………………………………………15第五章 运行调试………………………………………………………………………………165.1 硬件调试 ………………………………………………………………………………165.2 软件调试 ………………………………………………………………………………16总 结……………………………………………………………………………………………17致 谢……………………………………………………………………………………………18参考文献 ………………………………………………………………………………………191前言刨 床 是 用 刨 刀 对 工 件 的 平 面 、 沟 槽 或 成 形 表 面 进 行 刨 削 的 直 线 运 动 机 床 。

使 用刨 床 加 工 ， 刀 具 较 简 单 ， 但 生 产 率 较 低 （ 加 工 长 而 窄 的 平 面 除 外 ） ， 因 而 主 要 用 于单 件 ， 小 批 量 生 产 及 机 修 车 间 ， 在 大 批 量 生 产 中 往 往 被 铣 床 所 代 替 根 据 结 构 和 性能 ， 刨 床 主 要 分 为 牛 头 刨 床 、 龙 门 刨 床 、 单 臂 刨 床 及 专 门 化 刨 床 （ 如 刨 削 大 钢 板边 缘 部 分 的 刨 边 机 、 刨 削 冲 头 和 复 杂 形 状 工 件 的 刨 模 机 ） 等 牛 头 刨 床 因 滑 枕 和 刀架 形 似 牛 头 而 得 名 ， 刨 刀 装 在 滑 枕 的 刀 架 上 作 纵 向 往 复 运 动 ， 多 用 于 切 削 各 种 平 面和 沟 槽 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 （ 尤 其 是 长 而 窄 的 平 面 ） ，也 用 来 加 工 沟 槽 或 同 时 加 工 数 个 中 小 零 件 的 平 面 。

大 型 龙 门 刨 床 往 往 附 有 铣 头 和 磨头 等 部 件 ， 这 样 就 可 以 使 工 件 在 一 次 安 装 后 完 成 刨 、 铣 及 磨 平 面 等 工 作 单 臂 刨 床具 有 单 立 柱 和 悬 臂 ， 工 作 台 沿 床 身 导 轨 作 纵 向 往 复 运 动 ， 多 用 于 加 工 宽 度 较 大 而 又不 需 要 在 整 个 宽 度 上 加 工 的 工 件 本 文 选 用 PLC 和 变 频 器 作 为 刨 床 工 作 台 的 控 制 部 分 ， 将 二 者 有 机 结 合 ， 完 成 刨床 工 作 台 的 功 能 运 行 ， 再 从 硬 件 和 软 件 二 大 方 面 综 合 的 分 析 刨 床 工 作 台 控 制 功 能 第一章 刨床的概述21.1 刨 床 的 分 类牛 头 刨 床适 用 于 刨 削 长 度 不 超 过 1000 毫 米 的 中 小 型 零 件 牛 头 刨 床 的 特 点 是 调 整 方 便 ，但 由 于 是 单 刃 切 削 ， 而 且 切 削 速 度 低 ， 回 程 时 不 工 作 ， 所 以 生 产 效 率 低 ， 适 用 于 单件 小 批 量 生 产 。

刨 削 精 度 一 般 为 IT9-IT7， 表 面 粗 糙 度 Ra 值 为 6.3-3.2um,牛 头 刨床 的 主 参 数 是 最 大 刨 削 长 度 龙 门 刨 床龙 门 刨 床 主 要 加 工 大 型 工 件 或 同 时 加 工 多 个 工 件 与 牛 头 刨 床 相 比 ， 从 结 构 上看 ， 其 形 体 大 ， 结 构 复 杂 ， 刚 性 好 ， 从 机 床 运 动 上 看 ， 龙 门 刨 床 的 主 运 动 是 工 作 台的 直 线 往 复 运 动 ， 而 进 给 运 动 则 是 刨 刀 的 横 向 或 垂 直 间 歇 运 动 ， 这 刚 好 与 牛 头 刨 床的 运 动 相 反 龙 门 刨 床 由 直 流 电 机 带 动 ， 并 可 进 行 无 级 调 速 ， 运 动 平 稳 龙 门 刨 床的 所 有 刀 架 在 水 平 和 垂 直 方 向 都 可 平 动 龙 门 刨 床 主 要 用 来 加 工 大 平 面 ， 尤 其 是 长 而 窄 的 平 面 ， 一 般 可 刨 削 的 工 件 宽 度达 1 米 ， 长 度 在 3 米 以 上 龙 门 刨 床 的 主 参 数 是 最 大 刨 削 宽 度 。

插 床插 床 又 叫 立 式 刨 床 ， 主 要 是 用 来 加 工 工 件 的 内 表 面 它 的 结 构 与 牛 头 刨 床 几 乎完 全 一 样 ， 不 同 点 主 要 是 插 床 的 插 刀 在 垂 直 方 向 上 作 直 线 往 复 运 动 （ 切 削 运 动 ） ，工 作 台 除 了 能 作 纵 、 横 方 向 的 间 歇 进 刀 运 动 外 ， 还 可 以 在 圆 周 房 间 上 做 间 歇 的 回 转进 刀 运 动 按 传 动 方 式 的 不 同 ， 刨 床 有 机 械 传 动 和 液 压 传 动 两 类 ： 有 机 械 传 动 的 牛 头 刨 床 、龙 门 刨 床 和 插 床 ； 液 压 传 动 的 牛 头 刨 床 和 插 床 1.2 切削原理刨 床 是 使 刀 具 和 工 件 之 间 产 生 相 对 的 直 线 往 复 运 动 来 达 到 刨 削 工 件 表 面 的 目 的 往 复 运 动 是 刨 床 上 的 主 运 动 机 床 除 了 有 主 运 动 以 外 ， 还 有 辅 助 运 动 ， 也 叫 进 刀运 动 ， 刨 床 的 进 刀 运 动 是 工 作 台 （ 或 刨 刀 ） 的 间 歇 移 动 。

在 刨 床 上 可 以 刨 削 水 平 面 、 垂 直 面 、 斜 面 、 曲 面 、 台 阶 面 、 燕 尾 形 工 件 、 T形 槽 、 V 形 槽 ， 也 可 以 刨 削 孔 、 齿 轮 和 齿 条 等 如 果 对 刨 床 进 行 适 当 的 改 装 ， 那 么 ，刨 床 的 适 应 范 围 还 可 以 扩 大 1.3 加 工 特 点根 据 切 削 运 动 和 具 体 的 加 工 要 求 ， 刨 床 的 结 构 比 车 床 、 铣 床 简 单 ， 价 格 低 ， 调整 和 操 作 也 较 方 便 所 用 的 单 刃 刨 刀 与 车 刀 基 本 相 同 ， 形 状 简 单 ， 制 造 、 刃 磨 和3安 装 皆 较 方 便 刨 削 的 主 运 动 为 往 复 直 线 运 动 ， 反 向 时 受 惯 性 力 的 影 响 ， 加 之 刀 具切 入 和 切 出 时 有 冲 击 ， 限 制 了 切 削 速 度 的 提 高 单 刃 刨 刀 实 际 参 加 切 削 的 切 削 刃 长度 有 限 ， 一 个 表 面 往 往 要 经 过 多 次 行 程 才 能 加 工 出 来 ， 基 本 工 艺 时 间 较 长 。

刨 刀 返回 行 程 时 不 进 行 切 削 ， 加 工 不 连 续 ， 增 加 了 辅 助 时 间 因 此 ， 刨 削 的 生 产 率 低 于 铣 削 但 是 对 于 狭 长 表 面 (如 导 轨 、 长 槽 等 )的 加 工 ，以 及 在 龙 门 刨 床 上 进 行 多 件 或 多 刀 加 工 时 ， 刨 削 的 生 产 率 可 能 高 于 铣 削 刨 削 的 精度 可 达 IT9～ IT8， 表 面 粗 糙 度 Ra 值 为 3.2μ m～ 1.6 μ m 当 采 用 宽 刃 精 刨 时 ， 即在 龙 门 刨 床 上 用 宽 刃 细 刨 刀 以 很 低 的 切 削 速 度 、 大 进 给 量 和 小 的 切 削 深 度 ， 从 零件 表 面 上 切 去 一 层 极 薄 的 金 属 ， 因 切 削 力 小 ， 切 削 热 少 和 变 形 小 ， 所 以 ， 零 件 的 表面 粗 糙 度 Ra 值 可 达 1.6μ m～ 0.4 μ。