一种龙门刨床节电控制系统的制作方法

专利名称：一种龙门刨床节电控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是控制装置，具体的是一种新型龙门刨床节电控制装置。
背景技术：
目前，龙门刨床电气控制装置是由直流发电机组组成，大都由直流发电机组带动 直流电动机转动即(A-G-M)方法，其工作特点是工作台高速往返，用于加工大型工件的各 种平面、端面、斜面和槽体。然而随着技术水平的提高，这些传统的控制方法日趋显示出它 的缺点和不足，诸如设备庞大，能耗高，维修量大，维修周期长，只能靠简单的、固定的机械 进行调速且对电网和机械的本身冲击大，严重影响了龙门刨床的使用寿命和使用精度，特 别是极易发生工件冲出机床床身，造成人身、机械事故等一系列问题，愈来愈不适应现代加 工技术的要求，原有的控制装置亟待改进。

发明内容
本发明的目的在于克服现有龙门刨床控制装置存在的不足，而提供了采用现代交 流传动和自动控制技术，具有任意调节工作台运行速度和故障自诊断性能，提高了刨削能 力和刨削效率，节约电能和维护费用，运行稳定可靠的一种龙门刨床节电控制系统。采用的技术方案是一种龙门刨床节电控制系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括柜体及装在 柜体中的主回路单元、变频器VVVF控制单元、可编程控制器PLC输入与输出单元、抬刀及 指示灯单元和继电器保护单元；所述的主回路单元(见图2)包括主断路器QF、润滑电机断 路器1QF、垂直刀架电机断路器2QF、右刀架电机断路器3QF、左刀架电机断路器4QF、横梁升 降电机断路器5QF、横梁夹紧电机断路器6QF、电机风机断路器7QF和接触器1KM、2KM1和 2KM2、3KM1 禾口 3KM2、4KM1 禾口 4KM2、5KM1 禾口 5KM2、6KM1 禾口 6KM2、7KM ；三才目交流 A、B、C 对应与 主断路器QF的输入端相连接，主断路器QF的输出端L1、L2、L3以相序分别对应与润滑电机 断路器1QF、垂直刀架电机断路器2QF、右刀架电机断路器3QF、左刀架电机断路器4QF、横梁 升降电机断路器5QF、横梁夹紧电机断路器6QF和电机风机断路器7QF的入端相连接，润滑 电机断路器1QF、垂直刀架电机断路器2QF、右刀架电机断路器3QF、左刀架电机断路器4QF、 横梁升降电机断路器5QF、横梁夹紧电机断路器6QF和电机风机断路器7QF的出端分别对 应与接角虫器 1KM、2KM1 禾口 2KM2、3KM1 禾口 3KM2、4KM1 禾口 4KM2、5KM1 禾口 5KM2、6KM1 禾口 6KM2、7KM 的三相入端触点相连；接触器1KM、2KM1和2KM2、3KM1和3KM2、4KM1和4KM2、5KM1和5KM2、 6KM1和6KM2、7KM的三相出端分别对应与润滑电机RB、垂直刀架电机C、右刀架电机Y、左 刀架电机Z、横梁升降电机H、横梁夹紧电机J、电机风机DJ-F的连接端子相连接，润滑电机 RB、垂直刀架电机C、右刀架电机Y、左刀架电机Z、横梁升降电机H、横梁夹紧电机J和电机 风机DJ-F分别装设在龙门刨床相应的位置上；所述的变频器VVVF控制单元(见图3)包括变频器VVVF、工作台电机M、制动机构、 前进速度调节电位器RP1和后退速度调节电位器RP2 ；三相电源经过接触器KM接入变频器VVVF的R、S、T三个输入端，变频器VVVF的U、V、W三个输出端分别对应与工作台电机M相 连；前进速度调节电位器RP1和后退速度调节电位器RP2的两个固定阻值端的一端 同时并联接于变频器WVF的11端脚，另一端分别经过继电器1KA、2KA的常开触点1KA-3、 2KA-3同时接于变频器VVVF的13端脚；前进、后退速度调节电位器RP1、RP2的滑动端分别 经过继电器1KA、2KA的常开触点1KA-2、2KA_2同时接于变频器VVVF的12端脚，变频器频 率指示表HZ的两端分别接到变频器VVVF的11端脚和FMA端脚；上述制动机构包括制动单元BU和制动电阻R ；所述制动单元BU的P端和DB端分 别对应与制动电阻R的P端和DB端相连接，制动电阻R的TH2端与制动单元BU的TH1端相 连接，制动电阻R的2端连接变频器VVVF的CM端脚，制动单元BU的1端连接变频器VVVF 的X7端，制动单元BU的P(+)端连接变频器VVVF的P(+)端，制动单元BU的N(-)端连接变 频器VVVF的N(-)端，制动电阻R和制动单元BU的接地端分别接地；变频器VVVF的P1端 与P(+)端之间连接一扼流圈DK ；变频器VVVF的FWD、REV、X3、X4、和X5端分别经PLC的软 件常开接点01000、01004、01005、01006、01007与变频器VVVF的CM点相连接，变频器VVVF 的X6端经接触器KM的常闭接点KM-1与变频器VVVF的CM相连接；所述可编程控制器PLC输入与输出单元由输入和输出两大部分组成，可编程控制 器PLC的输入部分包括可编程控制器PLC、润滑电机旋钮开关ISA、慢刀切入旋钮2SA、横梁 夹紧放松限位开关1SQ、横梁顶部限位开关2SQ、右刀架自动进给与快速移动转换开关3SQ、 左刀架自动进给与快速移动的转换开关4SQ、垂直刀架自动进给与快速移动转换开关5SQ、 工作台前进减速接近开关6SQ、工作台前进换向接近开关7SQ、工作台后退减速接近开关 8SQ、工作台后退换向接近开关9SQ、横梁与左刀架限位开关12SQ、横梁与右刀架限位开关 13SQ、油压开关P、横梁上升按钮1SB、横梁下降按钮2SB、右刀架快速移动按钮3SB、左刀架 快速移动按钮4SB、垂直刀架快速移动按钮5SB、急停按钮6SB、变频器启动按钮7SB、变频器 停止按钮8SB、工作台停止按钮9SB、工作台前进按钮10SB、工作台后退按钮11SB、工作台步 进按钮12SB、工作台步退按钮13SB、润滑电机断路器1QF的辅助触点1QF-1、垂直刀架电机 断路器2QF的辅助触点2QF-1、右刀架电机断路器3QF的辅助触点3QF-1、左刀架电机断路 器4QF的辅助触点4QF-1和横梁夹紧电流继电器FA ；图4中，可编程控制器PLC的电源部分 与220V的交流电源相连；可编程控制器PLC输入端的公共点COM与直流24V电源中的+24V 相连；控制润滑电机开关的旋钮开关ISA 一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编 程控制器PLC的输入端00000相连；润滑电机断路器1QF的辅助触点1QF-1的一端与直流 24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00001相连；横梁夹紧放松限位 开关1SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00002 相连；横梁顶部限位开关2SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器 PLC的输入点00003相连；横梁上升按钮1SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端 与可编程控制器PLC的输入点00005相连；横梁下降按钮2SB的一端与直流24V电源中的 0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00006相连；判断横梁夹紧与否的电流继电 器FA的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00007相 连；右刀架快速移动按钮3SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器 PLC的输入点00008相连；右刀架自动进给与快速移动的转换开关3SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00009相连；右刀架电机断路器3QF 的辅助触点3QF-1的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入 点00010相连；左刀架快速移动按钮4SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可 编程控制器PLC的输入点00011相连；左刀架自动进给与快速移动的转换开关4SQ的一端 与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00100相连；左刀架电 机断路器4QF的辅助触点4QF-1的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制 器PLC的输入点00101相连；垂直刀架快速移动按钮5SB的一端与直流24V电源中的0V相 连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00102相连；垂直刀架自动进给与快速移动转换开 关5SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00103相 连；垂直刀架电机断路器2QF的辅助触点2QF-1的一端与直流24V电源中的0V相连，另一 端与可编程控制器PLC的输入点00104相连；图5中，急停按钮6SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制 器PLC的输入点00105相连；变频器VVVF启动按钮7SB的一端与直流24V电源中的0V相 连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00106相连；变频器VVVF停止按钮8SB的一端与 直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00107相连；工作台停止 按钮9SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00108 相连；工作台前进按钮10SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器 PLC的输入点00109相连；工作台后退按钮11SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一 端与可编程控制器PLC的输入点00110相连；润滑电机油压开关P的一端与直流24V电源 中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00111相连；工作台前进减速接近开关 6SQ的①端与直流24V电源中的+24V相连，6SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，6SQ的 ③端与可编程控制器PLC的输入点00200相连；工作台前进换向接近开关7SQ的①端与直 流24V电源中的+24V相连，7SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，7SQ的③端与可编程 控制器PLC的输入点00201相连；工作台后退减速接近开关8SQ的①端与直流24V电源中 的+24V相连，8SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，8SQ的③端与可编程控制器PLC的 输入点00202相连；工作台后退换向接近开关9SQ的①端与直流24V电源中的+24V相连， 9SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，9SQ的③端与可编程控制器PLC的输入点00203相 连；工作台步进按钮12SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC 的输入点00206相连；工作台步退按钮13SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与 可编程控制器PLC的输入点00207相连；慢刀切入旋钮2SA的一端与直流24V电源中的0V 相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00208相连；横梁与左刀架限位开关12SQ的一 端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00209相连；横梁与 右刀架限位开关13SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的 输入点00210相连；所述可编程控制器PLC输入与输出单元的输出部分包括可编程控制器PLC、接触 器KM、润滑电机接触器1KM、前进速度接通中间继电器1KA、后退速度接通中间继电器2KA、 第一抬刀控制中间继电器3KA、工作台运行中间继电器4KA、垂直刀架进给继电器6KA1、垂 直刀架返回继电器6KA2、右刀架进给继电器7KA1、右刀架返回继电器7KA2、左刀架进给继 电器8KA1、左刀架返回继电器8KA2、横梁上升继电器9KA1、横梁下降继电器9KA2、横梁夹紧继电器10KA1和横梁放松继电器10KA2图6中，可编程控制器PLC输出端的第一个和第八个端脚COM与变频器VVVF端子 的CM相连；可编程控制器PLC输出端01000端脚与变频器VVVF端子FWD相连；可编程控 制器PLC输出端01004端脚与变频器VVVF端子REV相连；可编程控制器PLC输出端01005 端脚与变频器VWF端子X3相连；可编程控制器PLC输出端01006端脚与变频器VVVF端子 X4相连；可编程控制器PLC输出端01007端脚与变频器VVVF端子X5相连；可编程控制器 PLC输出端的第十三个端脚COM与交流220V电源L相连；变频器VVVF接触器KM线圈的一 端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01100相连；润滑电机接触器1KM线 圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01101相连；第一抬刀控制中 间继电器3KA线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01102相连； 工作台运行中间继电器4KA线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出 端01103相连；图7中，可编程控制器PLC输出端的1、6和11的三个COM端都与交流220V电源 L相连；右刀架返回继电器7KA2辅助常闭触点7KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出 端01104相连，另一端与右刀架进给继电器7KA1线圈相连，右刀架进给继电器7KA1线圈 的另一端则与零线N相连；右刀架进给继电器7KA1辅助常闭触点7KA1-1的一端与可编程 控制器PLC的输出端01105相连，另一端与右刀架返回继电器7KA2线圈相连，右刀架返回 继电器7KA2线圈的另一端则与零线N相连；左刀架返回继电器8KA2辅助常闭触点8KA2-1 的一端与可编程控制器PLC的输出端01106相连，另一端与左刀架进给继电器8KA1线圈相 连，左刀架进给继电器8KA1线圈的另一端则与零线N相连；左刀架进给继电器8KA1辅助 常闭触点8KA1-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01107相连，另一端与左刀架返回继 电器8KA2线圈相连，左刀架返回继电器8KA2线圈的另一端则与零线N相连；垂直刀架返 回继电器6KA2辅助常闭触点6KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01200相连，另 一端与垂直刀架进给继电器6KA1线圈相连，垂直刀架进给继电器6KA1线圈的另一端则与 零线N相连；垂直刀架进给继电器6KA1辅助常闭触点6KA1-1的一端与可编程控制器PLC 的输出端01201相连，另一端与垂直刀架返回继电器6KA2线圈相连，垂直刀架返回继电器 6KA2线圈的另一端则与零线N相连；横梁放松继电器辅助常闭触点10KA2-1的一端与可编 程控制器PLC的输出端01202相连，另一端与横梁夹紧继电器10KA1线圈相连，横梁夹紧继 电器10KA1线圈的另一端则与零线N相连；横梁夹紧继电器10KA1辅助常闭触点10KA1-1 的一端与可编程控制器PLC的输出端01203相连，另一端与横梁放松继电器10KA2线圈相 连，横梁放松继电器10KA2线圈的另一端则与零线N相连；横梁下降继电器辅助常闭触点 9KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01204相连，另一端与横梁上升继电器9KA1线 圈相连，横梁上升继电器9KA1线圈的另一端则与零线N相连；横梁上升继电器辅助常闭触 点9KA1-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01205相连，另一端与横梁下降继电器9KA2 线圈相连，横梁下降继电器9KA2线圈的另一端则与零线N相连；前进速度接通继电器1KA 线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01206相连；后退速度接通 继电器2KA线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01207相连；所述的抬刀及指示灯单元包括右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开 关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA、二极管1RF 4RF、抬刀电磁铁线圈1T 4T、电阻R1 R4、电机风机接触器7KM、第二抬刀中间继电器5KA、电源指示 灯HY1、润滑运转指示灯HY2、横梁工作指示灯HY3、工作台运行指示灯HY4和变压器BK ；图 8中，所述二极管1RF和电阻R1串联后与抬刀电磁铁线圈1T并联，再与右侧刀架抬刀控制 开关4SA串联组成第一条支路；二极管2RF和电阻R2串联后与抬刀电磁铁线圈2T并联，再 与右垂刀架抬刀控制开关5SA串联组成第二条支路；二极管3RF和电阻R3串联后与抬刀电 磁铁线圈3T并联，再与左垂刀架抬刀控制开关6SA串联组成第三条支路；二极管4RF和电 阻R4串联后与抬刀电磁铁线圈4T并联，再与左侧刀架抬刀控制开关7SA串联组成第四条 支路；上述四个支路相互并联，即右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开关5SA、 左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA的一端相连接，电阻R1 R4的一 端相连接，并联的四个支路右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开关5SA、左垂 刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA的一端与第二抬刀中间继电器5KA的常 开触点5KA-1串联，220V直流电源的正极V+经过第二抬刀控制中间继电器5KA的常开触点 5KA-1与上述并联的四个支路的右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开关5SA、 左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA连接的一端相串联，220V直流电源 的负极V-经过第二抬刀控制中间继电器5KA的常开触点5KA-2与上述并联的四个支路的 电阻R1 R4连接的一端相串联；图9中，交流220V电源连接变频器接触器的辅助触点KM-2后，再连接电机风机接 触器7KM线圈，接触器7KM线圈的另一端接交流220V电源零线N ；交流220V电源连接第一 抬刀控制中间继电器3KA的辅助触点3KA-1后，再连接第二抬刀控制继电器5KA线圈，第二 抬刀控制继电器5KA线圈的另一端接交流220V电源零线N ；交流220V电源连接变压器BK， 将电压变成交流24V;图10中，电源指示灯HY1的两端分别连接交流24V和0V ；交流24V经润滑电机接 触器辅助触点1KM-1后连接润滑运转指示灯HY2再连接交流24V电源的0V ；交流24V电源 经过横梁上升接触器触点5KM1-1、下降接触器触点5KM2-1和夹紧接触器触点6KM1-1的并 联电路，与横梁工作指示灯HY3串联，再连接交流24V电源的0V ；交流24V电源的24V连接 工作台运转继电器辅助触点4KA-1后连接工作台运行指示灯HY4再连接交流24V电源的 0V ；所述继电器保护单元(见图11)包括垂直刀架进给接触器2KM1、垂直刀架返回接 触器2KM2、右刀架进给接触器3KM1、右刀架返回接触器3KM2、左刀架进给接触器4KM1、左刀 架返回接触器4KM2、横梁上升接触器5KM1、横梁下降接触器5KM2、横梁夹紧接触器6KM1、横 梁放松接触器6KM2 ；交流220V电源L经过垂直刀架进给继电器辅助触点6KA1-2与垂直刀 架进给接触器2KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流220V电源L经过垂直刀架返回 继电器辅助触点6KA2-2与垂直刀架返回接触器2KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N ’交 流220V电源L经过右刀架进给继电器辅助触点7KA1-2与右刀架进给接触器3KM1线圈相 连，线圈另一端连接零线N ；交流220V电源L经过右刀架返回继电器7KA2-2辅助触点与右 刀架返回接触器3KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流220V电源L经过左刀架进给 继电器辅助触点8KA1-2与左刀架进给接触器4KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流 220V电源L经过左刀架返回继电器辅助触点8KA2-2与左刀架返回接触器4KM2线圈相连， 线圈另一端连接零线N ；交流220V电源L经过横梁夹紧继电器辅助触点10KA1-2与横梁夹紧接触器6KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流220V电源L经过横梁放松继电器辅 助触点10KA2-2与横梁放松接触器6KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流220V电源 L经过横梁上升继电器辅助触点9KA1-2与横梁上升接触器5KM1线圈相连，线圈另一端连接 零线N ；交流220V电源L经过横梁下降继电器辅助触点9KA2-2与横梁下降接触器5KM2线 圈相连，线圈另一端连接零线N。图12中，上述润滑电机旋钮开关ISA、慢刀切入旋钮2SA、横梁上升按钮1SB、横梁 下降按钮2SB、右刀架快速移动按钮3SB、左刀架快速移动按钮4SB、垂直刀架快速移动按钮 5SB、急停按钮6SB、变频器启动按钮7SB、变频器停止按钮8SB、工作台停止按钮9SB、工作台 前进按钮10SB、工作台后退按钮11SB、工作台步进按钮12SB、工作台步退按钮13SB、右侧刀 架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬 刀控制开关7SA、电源指示灯HY1、润滑电机运转指示灯HY2、横梁工作指示灯HY3、工作台运 行指示灯HY4、前进速度调节电位器RP1和后退速度调节电位器RP2集中装设在按钮站AZ 上，并通过导线与相关部件对应连接，按钮站AZ安装在龙门刨床的床身上。上述软件部分包括定时控制程序、逻辑控制程序、联锁保护程序；软件装设在可编 程控制器PLC中。本发明系统工作原理本发明是龙门刨床的带有节电性能的一种电气控制装置，龙门刨床的机械部分均 为原组立部件，本发明的外形是一个控制柜，并装设在龙门刨床的床身附近处。本发明使龙 门刨床除具有原工作性能外最大的特点是节电，这是因为首先龙门刨床的主电机由变频器控制而彻底消除了起动电流对电网的冲击，整个 供电过程平稳，即安全又省电。其次由于采用了 PLC作为核心控制，使整个工作过程和各个 环节均可选择最佳工作点，从而降低了电耗，又能保证工作质量。另外调解变频器，使主电 机在允许的范围内实现无级调速，速度变换平稳，能耗没有突升突降的状况发生，自然就会 节省相当的电能。最后龙门刨床的停车由变频器制动机构实施，运行准确、平稳，保证加工 精度，进而又可节约用电。本发明采用变频器VVVF、可编程控制器、接近开关、制动单元和制动电阻构成一个 开环控制的新型龙门刨床节电控制装置。本发明的减速机分为两挡，I挡的速度是6-60米/分钟，II挡的速度是9-90米/ 分钟，I挡的优点是力量大，II挡的优点是速度快，要根据加工的工件特性来判断选择哪一 挡。由图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11可知，在主回路中QF为 主断路器，控制整个柜体的电源通断。1QF-7QF分别为润滑电机、垂直刀架电机、右刀架电 机、左刀架电机、横梁升降电机、横梁夹紧电机、电机风机的电源开关，再经过与之相应的接 触器来决定上述各电机是否工作。三相380V电源经过接触器接入变频器VVVF的输入端，给变频器VVVF供电，通过 对变频器VVVF参数的设定，根据需要对主电机启动或停止。制动电阻和制动单元与变频器 VVVF相连接，使得工作台的换向和停止都能够在最短时间内完成。调节电位器RP1、RP2的 电阻值经过变频器VVVF的11、12、13三点来调节工作台运行时前进、后退的速度。工作台 需要正转时，可编程控制器PLC输出01000点授电，变频器VVVF端子FWD与CM作用，主电机正转；工作台需要反转时，可编程控制器PLC输出01004点授电，变频器VVVF端子REV与 CM作用，主电机反转；在工作台减速及需要慢刀切入的时候，变频器VVVF端子X3与CM作 用，使主电机的转速减慢；在操作者对刀时需要按住操作按钮站上的步进或步退按钮，可编 程控制器PLC输出1006点授电，变频器VVVF端子X4与CM作用，使工作台步进或步退；在 工作台后退时的执行时间与前进时的不一样，所以后退时的时间以X5和CM作用的反应时 间为准；在关闭变频器VVVF或车间、设备瞬时断电时工作台可能因变频器VVVF及制动单元 和电阻断电而冲出轨道，X6和CM连接的作用是防止这种情况发生而进行的约2秒钟的断 电后制动。可编程控制器PLC的输入为主令信号，输出为执行信号。可编程控制器PLC的电 源部分需要220V的交流电源支持，它的输入信号全部是直流24V，输出信号根据要求为直 流24V或是外部接入的220V交流电。龙门刨床在加工工件的过程中，后退是需要将刨刀抬起来的，否则刨刀的后部分 会磨损刨过的工件。将刨刀抬起来就需要使用抬刀电磁铁，由4SA-7SA控制哪个刀架需要 抬起，其动作电源是220V、1500W的直流电源。在接线中，可编程控制器PLC的输出可以直接与交流接触器的线圈连接使用，但 考虑到接触器线圈的触点电流比较大，经常动作会将可编程控制器PLC相应的输出端烧 坏，基于这种情况，我们在可编程控制器PLC输出端与接触器线圈之间加了触点电流较小 的中间继电器，将中间继电器的常开触点与接触器线圈串联使用，避免这种情况的发生。龙门刨床在加工工件的过程中工作台需要具有步进、步退、前进、后退和停止等五 种状态。步进、步退主要用于对刀，需要点动时根据情况按压移动按钮站上的工作台步进 或工作台步退的按钮，它的速度非常慢。按住按钮时工作台会根据指令慢慢移动，松开时工 作台会停止。将移动按钮站中的电位器调节到合适的位置，按一下工作台前进或工作台后退之 后，工作台会处于正常的加工工件状态。在加工过程中，也可调节电位器使变频器VVVF的 频率改变从而改变工作台的速度。加工工件结束或中间有突发事件时，按一下工作台停止按键或急停按键工作台会 立刻停止。本发明的优点和效果由于本发明中，我们采用了先进的现代交流传动和控制技术，选择了比老系统中 采用的更先进的电气装置，使本发明构成的系统具有如下优点和效果。1、调速简单方便，可实现无极调速，调速范围宽，不需要机械换挡。调速比由 2 1，提高到20 1。2、工作台换向平稳，后退速度提高25%换向时间短，对刨床床身冲击小。3、整套装置占地小，仅为0.96M2。4、提高了龙门刨床效率，低速刨削力提高128%，刨削速度提高73%。5、节约电能25%以上。6、系统具有故障自诊断功能，维修量小。7、噪音低、可靠性好。
本发明整体设计科学、结构紧凑、安装简便，操作简单并智能化，性能稳定、可靠， 安全、保证环节极其可靠，实用性较强，具有较好的发展前景，本发明可广泛用于现有大型 金属切削机械设备，对提高大型装备的现代化，实现节能减排具有重大意义。


图1是本发明外形结构示意图。图2是本发明主回路电路连接示意图。图3是本发明变频器VVVF控制单元电路连接示意图。图4是本发明可编程控制器PLC输入与输出单元输入部分之一的电路连接示意 图。图5是本发明可编程控制器PLC输入与输出单元输入部分之二的电路连接示意 图。图6是本发明可编程控制器PLC输入与输出单元输出部分之一的电路连接示意 图。图7是本发明可编程控制器PLC输入与输出单元输出部分之二的电路连接示意 图。图8是本发明抬刀控制电路连接示意图。图9是本发明风机接触器和第二抬刀中间继电器连接示意图。图10是本发明指示灯电路连接示意图。图11是本发明继电器保护单元电路连接示意图。图12是本发明按钮站面板示意图。
具体实施例方式实施例—种龙门刨床节电控制系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括柜体1及装 在柜体1中的主回路单元、变频器VVVF控制单元、可编程控制器PLC输入与输出单元、抬刀 及指示灯单元和继电器保护单元；所述柜体1的外形尺寸为1600mmX 2000mmX 700mm，柜体 1的下部设有多个输入、输出端子排，外接龙门刨床的相关部件和电源。所述的主回路单元，如图2所示，包括主断路器QF、润滑电机断路器1QF、垂直刀架 电机断路器2QF、右刀架电机断路器3QF、左刀架电机断路器4QF、横梁升降电机断路器5QF、 横梁夹紧电机断路器6QF、电机风机断路器7QF和接触器1KM、2KM1和2KM2、3KM1和3KM2、 4KM1和4KM2、5KM1和5KM2、6KM1和6KM2、7KM ；三相交流A、B、C对应与主断路器QF的输入 端相连接，主断路器QF的输出端LI、L2、L3以相序分别对应与润滑电机断路器1QF、垂直 刀架电机断路器2QF、右刀架电机断路器3QF、左刀架电机断路器4QF、横梁升降电机断路器 5QF、横梁夹紧电机断路器6QF和电机风机断路器7QF的入端相连接，润滑电机断路器1QF、 垂直刀架电机断路器2QF、右刀架电机断路器3QF、左刀架电机断路器4QF、横梁升降电机断 路器5QF、横梁夹紧电机断路器6QF和电机风机断路器7QF的出端分别对应与接触器1KM、 2KM1 禾口 2KM2、3KM1 禾口 3KM2、4KM1 禾口 4KM2、5KM1 禾口 5KM2、6KM1 禾口 6KM2、7KM 的三才目人端角虫点 才目连；接角虫器 1KM、2KM1 禾口 2KM2、3KM1 禾口 3KM2、4KM1 禾口 4KM2、5KM1 禾口 5KM2、6KM1 禾口 6KM2、7KM的三相出端分别对应与润滑电机RB、垂直刀架电机C、右刀架电机Y、左刀架电机Z、横梁升 降电机H、横梁夹紧电机J、电机风机DJ-F的连接端子相连接，润滑电机RB、垂直刀架电机 C、右刀架电机Y、左刀架电机Z、横梁升降电机H、横梁夹紧电机J和电机风机DJ-F分别装设 在龙门刨床相应的位置上；所述的变频器VVVF控制单元，如图3所示，包括变频器VVVF、工作台电机M、制动 机构、前进速度调节电位器RP1和后退速度调节电位器RP2 ；三相电源经过接触器KM接入 变频器VVVF的R、S、T三个输入端，交流变频器VVVF电机选用大连电机厂生产的YVP280M-6 型，电压AC380V，额定功率55KW，额定转速985转份，额定电流104A，基频50HZ。变频器VVVF 的U、V、W三个输出端分别对应与工作台电机M相连；前进速度调节电位器RP1和后退速度调节电位器RP2的两个固定阻值端的一端 同时并联接于变频器WVF的11端脚，另一端分别经过继电器1KA、2KA的常开触点1KA-3、 2KA-3同时接于变频器VVVF的13端脚；前进、后退速度调节电位器RP1、RP2的滑动端分别 经过继电器1KA、2KA的常开触点1KA-2、2KA_2同时接于变频器VVVF的12端脚，变频器频 率指示表HZ的两端分别接到变频器VVVF的11端脚和FMA端脚； 上述制动机构包括制动单元BU和制动电阻R ；所述制动单元BU的P端和DB端分 别对应与制动电阻R的P端和DB端相连接，制动电阻R的TH2端与制动单元BU的TH1端相 连接，制动电阻R的2端连接变频器VVVF的CM端脚，制动单元BU的1端连接变频器VVVF 的X7端，制动单元BU的P(+)端连接变频器VVVF的P(+)端，制动单元BU的N(-)端连接变 频器VVVF的N(-)端，制动电阻R和制动单元BU的接地端分别接地；变频器VVVF的P1端 与P(+)端之间连接一扼流圈DK ；变频器VVVF的FWD、REV、X3、X4、和X5端分别经PLC的软 件常开接点01000、01004、01005、01006、01007与变频器VVVF的CM点相连接，变频器VVVF 的X6端经接触器KM的常闭接点KM-1与变频器VVVF的CM相连接；
所述可编程控制器PLC输入与输出单元由输入和输出两大部分组成，可编程控制 器PLC的输入部分，如图4、5、12所示，包括可编程控制器PLC、润滑电机旋钮开关ISA、慢 刀切入旋钮2SA、横梁夹紧放松限位开关1SQ、横梁顶部限位开关2SQ、右刀架自动进给与快 速移动转换开关3SQ、左刀架自动进给与快速移动的转换开关4SQ、垂直刀架自动进给与快 速移动转换开关5SQ、工作台前进减速接近开关6SQ、工作台前进换向接近开关7SQ、工作台 后退减速接近开关8SQ、工作台后退换向接近开关9SQ、横梁与左刀架限位开关12SQ、横梁 与右刀架限位开关13SQ、油压开关P、横梁上升按钮1SB、横梁下降按钮2SB、右刀架快速移 动按钮3SB、左刀架快速移动按钮4SB、垂直刀架快速移动按钮5SB、急停按钮6SB、变频器 启动按钮7SB、变频器停止按钮8SB、工作台停止按钮9SB、工作台前进按钮10SB、工作台后 退按钮11SB、工作台步进按钮12SB、工作台步退按钮13SB、润滑电机断路器1QF的辅助触 点1QF-1、垂直刀架电机断路器2QF的辅助触点2QF-1、右刀架电机断路器3QF的辅助触点 3QF-1、左刀架电机断路器4QF的辅助触点4QF-1和横梁夹紧电流继电器FA ；可编程控制器 PLC的电源部分与220V的交流电源相连；可编程控制器PLC输入端的公共点COM与直流24V 电源中的+24V相连；控制润滑电机开关的旋钮开关ISA —端与直流24V电源中的0V相连， 另一端与可编程控制器PLC的输入端00000相连；润滑电机断路器1QF的辅助触点1QF-1 的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00001相连；横 梁夹紧放松限位开关1SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00002相连；横梁顶部限位开关2SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端 与可编程控制器PLC的输入点00003相连；横梁上升按钮1SB的一端与直流24V电源中的 0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00005相连；横梁下降按钮2SB的一端与直 流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00006相连；判断横梁夹紧 与否的电流继电器FA的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的 输入点00007相连；右刀架快速移动按钮3SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端 与可编程控制器PLC的输入点00008相连；右刀架自动进给与快速移动的转换开关3SQ的 一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00009相连；右刀 架电机断路器3QF的辅助触点3QF-1的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程 控制器PLC的输入点00010相连；左刀架快速移动按钮4SB的一端与直流24V电源中的0V 相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00011相连；左刀架自动进给与快速移动的转换 开关4SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00100 相连；左刀架电机断路器4QF的辅助触点4QF-1的一端与直流24V电源中的0V相连，另一 端与可编程控制器PLC的输入点00101相连；垂直刀架快速移动按钮5SB的一端与直流24V 电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00102相连；垂直刀架自动进给与 快速移动转换开关5SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的 输入点00103相连；垂直刀架电机断路器2QF的辅助触点2QF-1的一端与直流24V电源中 的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00104相连；急停按钮6SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的 输入点00105相连；变频器VVVF启动按钮7SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端 与可编程控制器PLC的输入点00106相连；变频器VVVF停止按钮8SB的一端与直流24V电 源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00107相连；工作台停止按钮9SB的 一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00108相连；工作 台前进按钮10SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入 点00109相连；工作台后退按钮11SB的一端与直流24V电源中的0V相连；另一端与可编程控制器PLC的输入点00110相连；润滑电机油压开关P的一端与 直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00111相连；工作台前进 减速接近开关6SQ的①端与直流24V电源中的+24V相连，6SQ的②端与直流24V电源中的 0V相连，6SQ的③端与可编程控制器PLC的输入点00200相连；工作台前进换向接近开关 7SQ的①端与直流24V电源中的+24V相连，7SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，7SQ的 ③端与可编程控制器PLC的输入点00201相连；工作台后退减速接近开关8SQ的①端与直 流24V电源中的+24V相连，8SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，8SQ的③端与可编程 控制器PLC的输入点00202相连；工作台后退换向接近开关9SQ的①端与直流24V电源中 的+24V相连，9SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，9SQ的③端与可编程控制器PLC的 输入点00203相连；工作台步进按钮12SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可 编程控制器PLC的输入点00206相连；工作台步退按钮13SB的一端与直流24V电源中的 0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00207相连；慢刀切入旋钮2SA的一端与直 流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00208相连；横梁与左刀架 限位开关12SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00209相连；横梁与右刀架限位开关13SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可 编程控制器PLC的输入点00210相连；所述可编程控制器PLC输入与输出单元的输出部分，如图6、7所示，包括可编程控 制器PLC、接触器KM、润滑电机接触器1KM、前进速度接通中间继电器1KA、后退速度接通中 间继电器2KA、第一抬刀控制中间继电器3KA、工作台运行中间继电器4KA、垂直刀架进给继 电器6KA1、垂直刀架返回继电器6KA2、右刀架进给继电器7KA1、右刀架返回继电器7KA2、 左刀架进给继电器8KA1、左刀架返回继电器8KA2、横梁上升继电器9KA1、横梁下降继电器 9KA2、横梁夹紧继电器10KA1和横梁放松继电器10KA2 ；可编程控制器PLC输出端的第一个和第八个端脚COM与变频器VVVF端子的CM相 连；可编程控制器PLC输出端01000端脚与变频器VVVF端子FWD相连；可编程控制器PLC 输出端01004端脚与变频器VVVF端子REV相连；可编程控制器PLC输出端01005端脚与变 频器VVVF端子X3相连；可编程控制器PLC输出端01006端脚与变频器VVVF端子X4相连； 可编程控制器PLC输出端01007端脚与变频器VVVF端子X5相连；可编程控制器PLC输出 端的第十三个端脚COM与交流220V电源L相连；变频器VVVF接触器KM线圈的一端与零线 N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01100相连；润滑电机接触器1KM线圈的一端 与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01101相连；第一抬刀控制中间继电器 3KA线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01102相连；工作台运 行中间继电器4KA线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01103 相连；可编程控制器PLC输出端的1、6和11的三个COM端都与交流220V电源L相连；右 刀架返回继电器7KA2辅助常闭触点7KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01104相 连，另一端与右刀架进给继电器7KA1线圈相连，右刀架进给继电器7KA1线圈的另一端则与 零线N相连；右刀架进给继电器7KA1辅助常闭触点7KA1-1的一端与可编程控制器PLC的输 出端01105相连，另一端与右刀架返回继电器7KA2线圈相连，右刀架返回继电器7KA2线圈 的另一端则与零线N相连；左刀架返回继电器8KA2辅助常闭触点8KA2-1的一端与可编程 控制器PLC的输出端01106相连，另一端与左刀架进给继电器8KA1线圈相连，左刀架进给 继电器8KA1线圈的另一端则与零线N相连；左刀架进给继电器8KA1辅助常闭触点8KA1-1 的一端与可编程控制器PLC的输出端01107相连，另一端与左刀架返回继电器8KA2线圈相 连，左刀架返回继电器8KA2线圈的另一端则与零线N相连；垂直刀架返回继电器6KA2辅助 常闭触点6KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01200相连，另一端与垂直刀架进给 继电器6KA1线圈相连，垂直刀架进给继电器6KA1线圈的另一端则与零线N相连；垂直刀架 进给继电器6KA1辅助常闭触点6KA1-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01201相连， 另一端与垂直刀架返回继电器6KA2线圈相连，垂直刀架返回继电器6KA2线圈的另一端则 与零线N相连；横梁放松继电器辅助常闭触点10KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出 端01202相连，另一端与横梁夹紧继电器10KA1线圈相连，横梁夹紧继电器10KA1线圈的另 一端则与零线N相连；横梁夹紧继电器10KA1辅助常闭触点10KA1-1的一端与可编程控制 器PLC的输出端01203相连，另一端与横梁放松继电器10KA2线圈相连，横梁放松继电器 10KA2线圈的另一端则与零线N相连；横梁下降继电器辅助常闭触点9KA2-1的一端与可编 程控制器PLC的输出端01204相连，另一端与横梁上升继电器9KA1线圈相连，横梁上升继电器9KA1线圈的另一端则与零线N相连；横梁上升继电器辅助常闭触点9KA1-1的一端与 可编程控制器PLC的输出端01205相连，另一端与横梁下降继电器9KA2线圈相连，横梁下 降继电器9KA2线圈的另一端则与零线N相连；前进速度接通继电器1KA线圈的一端与零线 N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01206相连；后退速度接通继电器2KA线圈的 一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01207相连；所述的抬刀及指示灯单元，如图8、9、10所示，包括右侧刀架抬刀控制开关4SA、右 垂刀架抬刀控制开关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA、二极管 1RF 4RF、抬刀电磁铁线圈1T 4T、电阻R1 R4、电机风机接触器7KM、第二抬刀中间继 电器5KA、电源指示灯HY1、润滑运转指示灯HY2、横梁工作指示灯HY3、工作台运行指示灯 HY4和变压器BK ；所述二极管1RF和电阻R1串联后与抬刀电磁铁线圈1T并联，再与右侧刀 架抬刀控制开关4SA串联组成第一条支路；二极管2RF和电阻R2串联后与抬刀电磁铁线 圈2T并联，再与右垂刀架抬刀控制开关5SA串联组成第二条支路；二极管3RF和电阻R3串 联后与抬刀电磁铁线圈3T并联，再与左垂刀架抬刀控制开关6SA串联组成第三条支路；二 极管4RF和电阻R4串联后与抬刀电磁铁线圈4T并联，再与左侧刀架抬刀控制开关7SA串 联组成第四条支路；上述四个支路相互并联，即右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀 控制开关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA的一端相连接，电阻 R1 R4的一端相连接，并联的四个支路右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开 关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA的一端与第二抬刀中间继 电器5KA的常开触点5KA-1串联，220V直流电源的正极V+经过第二抬刀控制中间继电器 5KA的常开触点5KA-1与上述并联的四个支路的右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀 控制开关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA连接的一端相串联， 220V直流电源的负极V-经过第二抬刀控制中间继电器5KA的常开触点5KA-2与上述并联 的四个支路的电阻R1 R4连接的一端相串联；交流220V电源连接变频器接触器的辅助触 点KM-2后，再连接电机风机接触器7KM线圈，接触器7KM线圈的另一端接交流220V电源零 线N ；交流220V电源连接第一抬刀控制中间继电器3KA的辅助触点3KA-1后，再连接第二 抬刀控制继电器5KA线圈，第二抬刀控制继电器5KA线圈的另一端接交流220V电源零线N ； 交流220V电源连接变压器BK，将电压变成交流24V ；电源指示灯HY1的两端分别连接交流24V和0V ；交流24V经润滑电机接触器辅助 触点1KM-1后连接润滑运转指示灯HY2再连接交流24V电源的0V ；交流24V电源经过横梁 上升接触器触点5KM1-1、下降接触器触点5KM2-1和夹紧接触器触点6KM1-1的并联电路，与 横梁工作指示灯HY3串联，再连接交流24V电源的0V ；交流24V电源的24V连接工作台运 转继电器辅助触点4KA-1后连接工作台运行指示灯HY4再连接交流24V电源的0V ；所述继电器保护单元，如图11所示，包括垂直刀架进给接触器2KM1、垂直刀架返 回接触器2KM2、右刀架进给接触器3KM1、右刀架返回接触器3KM2、左刀架进给接触器4KM1、 左刀架返回接触器4KM2、横梁上升接触器5KM1、横梁下降接触器5KM2、横梁夹紧接触器 6KM1、横梁放松接触器6KM2 交流220V电源L经过垂直刀架进给继电器辅助触点6KA1-2与 垂直刀架进给接触器2KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流220V电源L经过垂直刀 架返回继电器辅助触点6KA2-2与垂直刀架返回接触器2KM2线圈相连，线圈另一端连接零 线N ；交流220V电源L经过右刀架进给继电器辅助触点7KA1-2与右刀架进给接触器3KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流220V电源L经过右刀架返回继电器7KA2-2辅助触 点与右刀架返回接触器3KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流220V电源L经过左刀 架进给继电器辅助触点8KA1-2与左刀架进给接触器4KM1线圈相连，线圈另一端连接零线 N ；交流220V电源L经过左刀架返回继电器辅助触点8KA2-2与左刀架返回接触器4KM2线 圈相连，线圈另一端连接零线N;交流220V电源L经过横梁夹紧继电器辅助触点10KA1-2 与横梁夹紧接触器6KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流220V电源L经过横梁放松 继电器辅助触点10KA2-2与横梁放松接触器6KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N ；交流 220V电源L经过横梁上升继电器辅助触点9KA1-2与横梁上升接触器5KM1线圈相连，线圈 另一端连接零线N ；交流220V电源L经过横梁下降继电器辅助触点9KA2-2与横梁下降接 触器5KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N。上述润滑电机旋钮开关ISA、慢刀切入旋钮2SA、横梁上升按钮1SB、横梁下降按钮2SB、右刀架快速移动按钮3SB、左刀架快速移动按钮4SB、垂直刀架快速移动按钮5SB、急停 按钮6SB、变频器启动按钮7SB、变频器停止按钮8SB、工作台停止按钮9SB、工作台前进按钮 10SB、工作台后退按钮11SB、工作台步进按钮12SB、工作台步退按钮13SB、右侧刀架抬刀控 制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开 关7SA、电源指示灯HY1、润滑电机运转指示灯HY2、横梁工作指示灯HY3、工作台运行指示灯 HY4、前进速度调节电位器RPl和后退速度调节电位器RP2集中装设在按钮站AZ上，并通过 导线与相关部件对应连接，按钮站AZ安装在龙门刨床的床身上。上述软件部分包括定时控制程序、逻辑控制程序、联锁保护程序；软件装设在可编 程控制器PLC中。
权利要求
一种龙门刨床节电控制系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括柜体(1)及装在柜体(1)中的主回路单元、变频器VVVF控制单元、可编程控制器PLC输入与输出单元、抬刀及指示灯单元和继电器保护单元；其特征在于1)、所述的主回路单元，包括主断路器QF、润滑电机断路器1QF、垂直刀架电机断路器2QF、右刀架电机断路器3QF、左刀架电机断路器4QF、横梁升降电机断路器5QF、横梁夹紧电机断路器6QF、电机风机断路器7QF和接触器1KM、2KM1和2KM2、3KM1和3KM2、4KM1和4KM2、5KM1和5KM2、6KM1和6KM2、7KM；三相交流A、B、C对应与主断路器QF的输入端相连接，主断路器QF的输出端L1、L2、L3以相序分别对应与润滑电机断路器1QF、垂直刀架电机断路器2QF、右刀架电机断路器3QF、左刀架电机断路器4QF、横梁升降电机断路器5QF、横梁夹紧电机断路器6QF和电机风机断路器7QF的入端相连接，润滑电机断路器1QF、垂直刀架电机断路器2QF、右刀架电机断路器3QF、左刀架电机断路器4QF、横梁升降电机断路器5QF、横梁夹紧电机断路器6QF和电机风机断路器7QF的出端分别对应与接触器1KM、2KM1和2KM2、3KM1和3KM2、4KM1和4KM2、5KM1和5KM2、6KM1和6KM2、7KM的三相入端触点相连；接触器1KM、2KM1和2KM2、3KM1和3KM2、4KM1和4KM2、5KM1和5KM2、6KM1和6KM2、7KM的三相出端分别对应与润滑电机RB、垂直刀架电机C、右刀架电机Y、左刀架电机Z、横梁升降电机H、横梁夹紧电机J、电机风机DJ-F的连接端子相连接，润滑电机RB、垂直刀架电机C、右刀架电机Y、左刀架电机Z、横梁升降电机H、横梁夹紧电机J和电机风机DJ-F分别装设在龙门刨床相应的位置上；2)、所述的变频器VVVF控制单元包括变频器VVVF、工作台电机M、制动机构、前进速度调节电位器RP1和后退速度调节电位器RP2；三相电源经过接触器KM接入变频器VVVF的R、S、T三个输入端，变频器VVVF的U、V、W三个输出端分别对应与工作台电机M相连；前进速度调节电位器RP1和后退速度调节电位器RP2的两个固定阻值端的一端同时并联接于变频器VVVF的11端脚，另一端分别经过继电器1KA、2KA的常开触点1KA-3、2KA-3同时接于变频器VVVF的13端脚；前进、后退速度调节电位器RP1、RP2的滑动端分别经过继电器1KA、2KA的常开触点1KA-2、2KA-2同时接于变频器VVVF的12端脚，变频器频率指示表HZ的两端分别接到变频器VVVF的11端脚和FMA端脚；上述制动机构包括制动单元BU和制动电阻R；所述制动单元BU的P端和DB端分别对应与制动电阻R的P端和DB端相连接，制动电阻R的TH2端与制动单元BU的TH1端相连接，制动电阻R的2端连接变频器VVVF的CM端脚，制动单元BU的1端连接变频器VVVF的X7端，制动单元BU的P(+)端连接变频器VVVF的P(+)端，制动单元BU的N(-)端连接变频器VVVF的N(-)端，制动电阻R和制动单元BU的接地端分别接地；变频器VVVF的P1端与P(+)端之间连接一扼流圈DK；变频器VVVF的FWD、REV、X3、X4、和X5端分别经PLC的软件常开接点01000、01004、01005、01006、01007与变频器VVVF的CM点相连接，变频器VVVF的X6端经接触器KM的常闭接点KM-1与变频器VVVF的CM相连接；3)、所述可编程控制器PLC输入与输出单元由输入和输出两大部分组成，可编程控制器PLC的输入部分包括可编程控制器PLC、润滑电机旋钮开关1SA、慢刀切入旋钮2SA、横梁夹紧放松限位开关1SQ、横梁顶部限位开关2SQ、右刀架自动进给与快速移动转换开关3SQ、左刀架自动进给与快速移动的转换开关4SQ、垂直刀架自动进给与快速移动转换开关5SQ、工作台前进减速接近开关6SQ、工作台前进换向接近开关7SQ、工作台后退减速接近开关8SQ、工作台后退换向接近开关9SQ、横梁与左刀架限位开关12SQ、横梁与右刀架限位开关13SQ、油压开关P、横梁上升按钮1SB、横梁下降按钮2SB、右刀架快速移动按钮3SB、左刀架快速移动按钮4SB、垂直刀架快速移动按钮5SB、急停按钮6SB、变频器启动按钮7SB、变频器停止按钮8SB、工作台停止按钮9SB、工作台前进按钮10SB、工作台后退按钮11SB、工作台步进按钮12SB、工作台步退按钮13SB、润滑电机断路器1QF的辅助触点1QF-1、垂直刀架电机断路器2QF的辅助触点2QF-1、右刀架电机断路器3QF的辅助触点3QF-1、左刀架电机断路器4QF的辅助触点4QF-1和横梁夹紧电流继电器FA；可编程控制器PLC的电源部分与220V的交流电源相连；可编程控制器PLC输入端的公共点COM与直流24V电源中的+24V相连；控制润滑电机开关的旋钮开关1SA一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入端00000相连；润滑电机断路器1QF的辅助触点1QF-1的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00001相连；横梁夹紧放松限位开关1SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00002相连；横梁顶部限位开关2SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00003相连；横梁上升按钮1SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00005相连；横梁下降按钮2SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00006相连；判断横梁夹紧与否的电流继电器FA的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00007相连；右刀架快速移动按钮3SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00008相连；右刀架自动进给与快速移动的转换开关3SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00009相连；右刀架电机断路器3QF的辅助触点3QF-1的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00010相连；左刀架快速移动按钮4SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00011相连；左刀架自动进给与快速移动的转换开关4SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00100相连；左刀架电机断路器4QF的辅助触点4QF-1的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00101相连；垂直刀架快速移动按钮5SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00102相连；垂直刀架自动进给与快速移动转换开关5SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00103相连；垂直刀架电机断路器2QF的辅助触点2QF-1的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00104相连；急停按钮6SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00105相连；变频器VVVF启动按钮7SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00106相连；变频器VVVF停止按钮8SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00107相连；工作台停止按钮9SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00108相连；工作台前进按钮10SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00109相连；工作台后退按钮11SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00110相连；润滑电机油压开关P的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00111相连；工作台前进减速接近开关6SQ的①端与直流24V电源中的+24V相连，6SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，6SQ的③端与可编程控制器PLC的输入点00200相连；工作台前进换向接近开关7SQ的①端与直流24V电源中的+24V相连，7SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，7SQ的③端与可编程控制器PLC的输入点00201相连；工作台后退减速接近开关8SQ的①端与直流24V电源中的+24V相连，8SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，8SQ的③端与可编程控制器PLC的输入点00202相连；工作台后退换向接近开关9SQ的①端与直流24V电源中的+24V相连，9SQ的②端与直流24V电源中的0V相连，9SQ的③端与可编程控制器PLC的输入点00203相连；工作台步进按钮12SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00206相连；工作台步退按钮13SB的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00207相连；慢刀切入旋钮2SA的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00208相连；横梁与左刀架限位开关12SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00209相连；横梁与右刀架限位开关13SQ的一端与直流24V电源中的0V相连，另一端与可编程控制器PLC的输入点00210相连；4)、所述可编程控制器PLC输入与输出单元的输出部分包括可编程控制器PLC、接触器KM、润滑电机接触器1KM、前进速度接通中间继电器1KA、后退速度接通中间继电器2KA、第一抬刀控制中间继电器3KA、工作台运行中间继电器4KA、垂直刀架进给继电器6KA1、垂直刀架返回继电器6KA2、右刀架进给继电器7KA1、右刀架返回继电器7KA2、左刀架进给继电器8KA1、左刀架返回继电器8KA2、横梁上升继电器9KA1、横梁下降继电器9KA2、横梁夹紧继电器10KA1和横梁放松继电器10KA2；可编程控制器PLC输出端的第一个和第八个端脚COM与变频器VVVF端子的CM相连；可编程控制器PLC输出端01000端脚与变频器VVVF端子FWD相连；可编程控制器PLC输出端01004端脚与变频器VVVF端子REV相连；可编程控制器PLC输出端01005端脚与变频器VVVF端子X3相连；可编程控制器PLC输出端01006端脚与变频器VVVF端子X4相连；可编程控制器PLC输出端01007端脚与变频器VVVF端子X5相连；可编程控制器PLC输出端的第十三个端脚COM与交流220V电源L相连；变频器VVVF接触器KM线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01100相连；润滑电机接触器1KM线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01101相连；第一抬刀控制中间继电器3KA线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01102相连；工作台运行中间继电器4KA线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01103相连；可编程控制器PLC输出端的1、6和11的三个COM端都与交流220V电源L相连；右刀架返回继电器7KA2辅助常闭触点7KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01104相连，另一端与右刀架进给继电器7KA1线圈相连，右刀架进给继电器7KA1线圈的另一端则与零线N相连；右刀架进给继电器7KA1辅助常闭触点7KA1-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01105相连，另一端与右刀架返回继电器7KA2线圈相连，右刀架返回继电器7KA2线圈的另一端则与零线N相连；左刀架返回继电器8KA2辅助常闭触点8KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01106相连，另一端与左刀架进给继电器8KA1线圈相连，左刀架进给继电器8KA1线圈的另一端则与零线N相连；左刀架进给继电器8KA1辅助常闭触点8KA1-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01107相连，另一端与左刀架返回继电器8KA2线圈相连，左刀架返回继电器8KA2线圈的另一端则与零线N相连；垂直刀架返回继电器6KA2辅助常闭触点6KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01200相连，另一端与垂直刀架进给继电器6KA1线圈相连，垂直刀架进给继电器6KA1线圈的另一端则与零线N相连；垂直刀架进给继电器6KA1辅助常闭触点6KA1-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01201相连，另一端与垂直刀架返回继电器6KA2线圈相连，垂直刀架返回继电器6KA2线圈的另一端则与零线N相连；横梁放松继电器辅助常闭触点10KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01202相连，另一端与横梁夹紧继电器10KA1线圈相连，横梁夹紧继电器10KA1线圈的另一端则与零线N相连；横梁夹紧继电器10KA1辅助常闭触点10KA1-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01203相连，另一端与横梁放松继电器10KA2线圈相连，横梁放松继电器10KA2线圈的另一端则与零线N相连；横梁下降继电器辅助常闭触点9KA2-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01204相连，另一端与横梁上升继电器9KA1线圈相连，横梁上升继电器9KA1线圈的另一端则与零线N相连；横梁上升继电器辅助常闭触点9KA1-1的一端与可编程控制器PLC的输出端01205相连，另一端与横梁下降继电器9KA2线圈相连，横梁下降继电器9KA2线圈的另一端则与零线N相连；前进速度接通继电器1KA线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01206相连；后退速度接通继电器2KA线圈的一端与零线N相连，另一端与可编程控制器PLC的输出端01207相连；5)、所述的抬刀及指示灯单元包括右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA、二极管1RF～4RF、抬刀电磁铁线圈1T～4T、电阻R1～R4、电机风机接触器7KM、第二抬刀中间继电器5KA、电源指示灯HY1、润滑运转指示灯HY2、横梁工作指示灯HY3、工作台运行指示灯HY4和变压器BK；所述二极管1RF和电阻R1串联后与抬刀电磁铁线圈1T并联，再与右侧刀架抬刀控制开关4SA串联组成第一条支路；二极管2RF和电阻R2串联后与抬刀电磁铁线圈2T并联，再与右垂刀架抬刀控制开关5SA串联组成第二条支路；二极管3RF和电阻R3串联后与抬刀电磁铁线圈3T并联，再与左垂刀架抬刀控制开关6SA串联组成第三条支路；二极管4RF和电阻R4串联后与抬刀电磁铁线圈4T并联，再与左侧刀架抬刀控制开关7SA串联组成第四条支路；上述四个支路相互并联，即右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA的一端相连接，电阻R1～R4的一端相连接，并联的四个支路右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA的一端与第二抬刀中间继电器5KA的常开触点5KA-1串联，220V直流电源的正极V+经过第二抬刀控制中间继电器5KA的常开触点5KA-1与上述并联的四个支路的右侧刀架抬刀控制开关4SA、右垂刀架抬刀控制开关5SA、左垂刀架抬刀控制开关6SA、左侧刀架抬刀控制开关7SA连接的一端相串联，220V直流电源的负极V-经过第二抬刀控制中间继电器5KA的常开触点5KA-2与上述并联的四个支路的电阻R1～R4连接的一端相串联；交流220V电源连接变频器接触器的辅助触点KM-2后，再连接电机风机接触器7KM线圈，接触器7KM线圈的另一端接交流220V电源零线N；交流220V电源连接第一抬刀控制中间继电器3KA的辅助触点3KA-1后，再连接第二抬刀控制继电器5KA线圈，第二抬刀控制继电器5KA线圈的另一端接交流220V电源零线N；交流220V电源连接变压器BK，将电压变成交流24V；电源指示灯HY1的两端分别连接交流24V和0V；交流24V经润滑电机接触器辅助触点1KM-1后连接润滑运转指示灯HY2再连接交流24V电源的0V；交流24V电源经过横梁上升接触器触点5KM1-1、下降接触器触点5KM2-1和夹紧接触器触点6KM1-1的并联电路，与横梁工作指示灯HY3串联，再连接交流24V电源的0V；交流24V电源的24V连接工作台运转继电器辅助触点4KA-1后连接工作台运行指示灯HY4再连接交流24V电源的0V；6)、所述继电器保护单元包括垂直刀架进给接触器2KM1、垂直刀架返回接触器2KM2、右刀架进给接触器3KM1、右刀架返回接触器3KM2、左刀架进给接触器4KM1、左刀架返回接触器4KM2、横梁上升接触器5KM1、横梁下降接触器5KM2、横梁夹紧接触器6KM1、横梁放松接触器6KM2交流220V电源L经过垂直刀架进给继电器辅助触点6KA1-2与垂直刀架进给接触器2KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N；交流220V电源L经过垂直刀架返回继电器辅助触点6KA2-2与垂直刀架返回接触器2KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N；交流220V电源L经过右刀架进给继电器辅助触点7KA1-2与右刀架进给接触器3KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N；交流220V电源L经过右刀架返回继电器7KA2-2辅助触点与右刀架返回接触器3KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N；交流220V电源L经过左刀架进给继电器辅助触点8KA1-2与左刀架进给接触器4KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N；交流220V电源L经过左刀架返回继电器辅助触点8KA2-2与左刀架返回接触器4KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N；交流220V电源L经过横梁夹紧继电器辅助触点10KA1-2与横梁夹紧接触器6KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N；交流220V电源L经过横梁放松继电器辅助触点10KA2-2与横梁放松接触器6KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N；交流220V电源L经过横梁上升继电器辅助触点9KA1-2与横梁上升接触器5KM1线圈相连，线圈另一端连接零线N；交流220V电源L经过横梁下降继电器辅助触点9KA2-2与横梁下降接触器5KM2线圈相连，线圈另一端连接零线N。
全文摘要
一种龙门刨床节电控制系统，包括柜体及装设在柜体内的主回路单元、变频器VVVF控制单元、可编程控制器PLC输入与输出单元、抬刀及指示灯单元和继电器保护单元；主电路经断路器1QF-7QF和接触器1KM分别与润滑电机RB、垂直刀架电机C、右刀架电机Y、左刀架电机Z、横梁升降电机H、横梁夹紧电机J相连接；变频器VVVF输出接到主电机M上；可编程控制器PLC输入与输出单元由输入和输出两大部分组成；本发明结构简单，可靠性强，调速方便，节约能源，提高了运行速度和切削效率。本发明可广泛用于切削机械设备上使用。
文档编号B23D11/00GK101829806SQ20091001063
公开日2010年9月15日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者王耀成, 石征锦 申请人:沈阳理工大学