发布时间 : 星期四 文章基于PLC的龙门刨床电气控制系统设计更新完毕开始阅读41d8e93410661ed9ad51f3fc
黑龙江工程学院本科生毕业设计
由外部电源提供，均接至直流调速器模拟量输入端子。当工作台运行触发减速位置开
主设定及斜坡函数发生器转速调节转矩限幅电流限幅电流调节器触发装置电压输出至电枢电枢电压反电动势测量
图2.2 系统调速原理框图
关时，直流调速器获得零速给定，工作台减速(减速时间通过按键设定，由斜坡函数发生器给定)。当可编程控制器检测到Ea为零时，即触发逻辑换向开关，控制电机实现零速换向。刀架、横梁、润滑泵、等设备的控制均由PLC通过内部逻辑完成。
2.3 本章小结
本系统采用接近开关取代原机械撞击式行程开关，利用PLC内部逻辑，实现了工作台的零速换向，可消除原工作台非零速换向时产生的冲击现象，能很好地保护电机和传动机构，大大减少了维护成本和工作量，且系统线路极少，电气原理图简单明了，维护方便。
7
黑龙江工程学院本科生毕业设计
第 3 章 系统硬件电路设计
3.1 PLC控制系统设计
3.1.1 PLC的逻辑控制及接线
针对系统控制特点，KM1、KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8、KM9、KM10、KM11、KM12、KM13采用实际接触器，KM2采用实际继电器，其余控制继电器均采用PLC内部逻辑继电器，所有接触器均只接入一对触点，作为PLC的输入，其余触点均用PLC内部逻辑触点，各个按钮、开关(包括接近开关、行程开关)也均只接入一对点作为PLC的输入，其余都用PLC逻辑触点控制[8]。PLC输入、输出及中间继电器的定义分别见表3.1、表3.2、表3.3。
主模块采用的是CPU224，类型为AC/DC继电器，模块集成14路输入、10路输出共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。内含6个高速计数器，其中4个单相计数器，2个双向计数器，都是20kHz时钟速率。内含256个定时器，可方便地通过程序进行延时、计数控制，处理速度快，准确性高。
数字量扩展模块采用的是EM223，模块共16路DC输入、16路继电器输出。数字量扩展模块为使用除了主模块集成的数字量输入/输出点外更多的输入/输出提供途径，灵活性强，很容易扩展I/O点数，当应用范围扩大，需要更多输入/输出点数时，PLC可以增加扩展模块，即可增加I/O点数。
模拟量扩展模块采用的是EM231，模块共4路模拟输入。模拟量扩展模块具有很好的适应性，可适用于复杂的控制场合，12位的分辨率和多种输入/输出范围使其能够不用外加放大器而与传感器和执行器直接相连，当实际应用变化时，PLC可以相应地进行扩展，并可非常容易地调整用户程序。
本系统一共26路数字量输入，20路数字量输出，加两路模拟输入[9]。系统工作流程都由PLC通过输入点的状态来控制，两路模拟输入来自直流调速器内部反电动势值，用来实时检测工作台速度。所有正反向稳定工作速度值及点动速度值都由PLC通过调速电位计(图3-3)RP1~RP4来给定。二极管V1~V6配合PLC程序用来控制调速电位计的导通。G端为速度给定信号，接至直流调速器模拟量输入端子，直流调速器根据模拟量输入端子地给定信号，经内部补偿运算，自动调节工作台运行速度。
8
黑龙江工程学院本科生毕业设计
表3.1 PLC输入
I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 SA1 SB1 SA2 SB2 SA3 SB3 SA4 SB4 SB5 SQ1 SQ4 SQ3 SQ2 SB6 SB7 KM11 SQ5 SQ6 SB8 SB9 SB10 SA5 SA6 SQ8 SQ9 KA 油泵连续/自动切换 接常开 左侧刀架快速移动按钮 接常开 垂直刀架快移/自动转换开关 接常闭 右侧刀架快速移动按钮 接常开 右侧刀架快移/自动转换开关 接常闭 左侧刀架快速移动按钮 接常开 左侧刀架快移/自动转换开关 接常闭 横梁上升按钮 接常开 横梁下降按钮 接常开 横梁放松行程开关 接常开 横梁上升限位开关 接常闭 左侧刀架限位开关 接常开 右侧刀架限位开关 接常开 工作台停止按钮 接常开 工作台步进按钮 接常开 油压继电器触点 接常开 工作台极限限位行程开关 接常开 工作台极限限位行程开关 接常开 工作台前进按钮 接常开 工作台后退按钮 接常开 工作台步退按钮 接常开 后退减速 接常开 前进减速 接常开 步退限位和进刀行程开关 接常开 步进限位和退刀行程开关 接常开 横梁夹紧电流继电器 接常开
3.1.2 控制系统电源设计
各种电子电路及系统均需要直流电源供电。直流电源为单相小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅度稳定、输出电流为几百毫安以
9
黑龙江工程学院本科生毕业设计
内的直流电源。它一般由电源变压器、整流、滤波、稳压等环节组成，其系统结构框图如图3.1所示。图中各部分的功能如下。
电源 电压 电 源 变压器 整流 滤波器 电路 电路 稳压
uuuuu0t0t0t0t0t
图3.1 小功率直流稳压电源系统结构框图
1.电源变压器
将220V的交流电压变换成符合后面电路所需的交流电压。 2.整流电路
整流电路的作用是将正负交替的正弦交流电压变换成脉动的直流电压。 3.滤波电路
利用储能元件，尽可能的将单相脉动成分滤掉，使输出电压变成比较平滑的直流电压。
4.稳压电路
采取某种措施，使输出的直流电压在电网电压或负载变化时保持稳定。 需要说明的是，由此原理设计的直流稳压电源的控制精度不高，在负载要求功率较大、效率较高的电源时，常采用开关稳压电源 。
本设计选用的直流稳压电源原理图如图3.2所示。其中整流电路采用单相桥式整流电路，在整流电路的输出端接电容滤波。稳压电路部分选用三端集成稳压器CW7824。按照稳压电源的原理换成输出是+24V的直流稳压电源即可。
假设图中整流电路部分的二极管是理想二极管，即正向偏置时，将其作为短路处理；当其反向偏置时，将其作为开路处理。电源变压器选用EI-4126，考虑到整流部分的二极管和稳压器都会产生一部分压降，由计算取变压器二次侧的电压为27.5V，则其变比为8:1。四个二极管相互之间的连接方式必须如图3.2所示，否则可能造成变压器输出短路。图中C1是滤波电容，电容C2、C3用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入高频干扰，它们的容量要小于1μF。电解电容C3用于减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。VD是保护二极管，当输入端短路时给输出电容C3一个放电通路，防止C3两端电压作用于三端集成稳压器内调整管的b-e结而造成b-e结击穿损坏三端集成稳压器。24V直流电压源设计计算如下。
10