基于變頻器與PLC的刨床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究傳統(tǒng)龍門刨床存在繼電控制線路故障頻發(fā)、生產(chǎn)效率低、加工精度低、操作復(fù)雜等諸多問題。本文采用了PLC、觸摸屏和G120C變頻器對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，對(duì)龍門刨床的電力拖動(dòng)系統(tǒng)、PLC外部接線和系統(tǒng)控制流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分析了工作臺(tái)主拖動(dòng)系統(tǒng)控制的邏輯關(guān)系，繪制了流程圖。工作臺(tái)主拖動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用G120C變頻器進(jìn)行控制，控制電路通過PLC進(jìn)行邏輯控制，上位機(jī)采用觸摸屏，能夠?qū)Ω鱾€(gè)工藝工作狀態(tài)進(jìn)行顯示，方便工作人員操作。改造后的基于G120C變頻器的龍門刨床多段速控制系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定、加工精度高、功能強(qiáng)、操作簡便、運(yùn)行可靠、易于維護(hù)，克服了龍門刨床原控制系統(tǒng)的諸多問題，使得龍門刨床的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益得到了顯著提高。關(guān)鍵詞：龍門刨床；觸摸屏；PLC;電氣改造 1 2 21.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 22龍門刨床系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 42.1龍門刨床工藝流程 42.2基于變頻器與PLC的刨床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 63基于變頻器與PLC的刨床控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 83.1控制器 83.2電源模塊 9 93.4通信模塊 3.5變頻器 3.6編碼器 4基于變頻器與PLC的刨床控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.3系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 5基于變頻器與PLC的刨床控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì) 5.1組態(tài)軟件的介紹 20 23 23 25龍門刨床是機(jī)加工行業(yè)應(yīng)用非常廣泛的一種機(jī)床[1]。而傳統(tǒng)的龍門刨床控制電路以繼電器控制方式為主，調(diào)速系統(tǒng)多采用直流調(diào)速的方法，控制系統(tǒng)復(fù)雜，常年使用后龍門刨床各個(gè)部件出現(xiàn)老化的狀況，導(dǎo)致龍門刨床對(duì)工件的加工精度降低、調(diào)速系統(tǒng)性能差、控制系統(tǒng)電氣故障頻發(fā)且維修難度大，嚴(yán)重影響了工業(yè)生產(chǎn)效率，已不能滿足工業(yè)對(duì)工件的加工要求(李曉東，張文博，王俊宇，2022)。目前，我國工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展。交流調(diào)速取代直流調(diào)速、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢(shì)[1]。變頻器以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性、建立通訊的方便性、控制精度的準(zhǔn)確性迅速應(yīng)用于工業(yè)改造。因此，為提高龍門刨床的加工精度和生產(chǎn)效率，有必要采用變頻器對(duì)傳統(tǒng)的龍門刨床控制系統(tǒng)進(jìn)行改造2。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀龍門刨床最早是用來代替大型導(dǎo)軌磨床，對(duì)機(jī)床大件進(jìn)行加工。但由于龍門刨床的加工精度無法滿足機(jī)床的要求，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的要求，昆明機(jī)床廠先后對(duì)B2016A型及B2025型等大型龍門刨床進(jìn)行改造，修復(fù)并更換了磨損的零件，盡可能減少震動(dòng)對(duì)龍門刨床精度的影響，進(jìn)給機(jī)構(gòu)也由原來的機(jī)械進(jìn)給改為更加穩(wěn)定的液壓進(jìn)給，提高了機(jī)床的幾何精度，這一時(shí)期龍門刨床的調(diào)速系統(tǒng)多采用接觸器、繼電器串入可變電阻改變控制繞組中的電流大小，進(jìn)而改變主拖動(dòng)電機(jī)的電壓來調(diào)節(jié)直流電年代，龍門刨床增加了銑削功能，并通過PLC進(jìn)行控制，從中可以表明提高了龍門刨床加工工件的效率。由于PLC以邏輯控制為主，信息處理和調(diào)速器功能相對(duì)薄弱，單獨(dú)還無法完成對(duì)龍門刨床的控制。上世紀(jì)90年代，隨著PLC和變頻技術(shù)的發(fā)展，只需在其外圍增設(shè)一些傳感器等檢測(cè)設(shè)備就可以構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)[2,很大程度上提高了龍門刨床控制系統(tǒng)的可靠性(張志華，李天佑，王怡萱，2021)。到上世紀(jì)90年代中期，我國將全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)和PLC成功地應(yīng)用于龍門刨床電氣系統(tǒng)3]。PLC技術(shù)替換了原來的繼電器邏輯控制系統(tǒng)，大大簡化了龍門刨床的主拖動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)，變頻器的性能也逐漸完善，通過變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，和PLC共同組成了新的控制系統(tǒng)(周逸和，劉思琪，張博文，2021)4]。直到建國70周年，對(duì)于這一結(jié)果與葛飛合教授的研究結(jié)果一致，無論是在設(shè)計(jì)過程還是最終的分析結(jié)果上面，首先在設(shè)計(jì)過程中，采用了系統(tǒng)化的研究方法，確保了從概念形成到方案實(shí)施的每一步驟都能有據(jù)可依。本研究同樣重視理論框架的構(gòu)建，這不僅為具體的設(shè)計(jì)決策提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，還促進(jìn)了對(duì)相關(guān)變量之間復(fù)雜關(guān)系的理解。此外，在設(shè)計(jì)階段本文強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的合作，通過整合不同領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)提高了設(shè)計(jì)方案的全面性和創(chuàng)新性，這種做法使得研究團(tuán)隊(duì)能夠及時(shí)響應(yīng)新出現(xiàn)的問題，并根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整研究路徑。我國對(duì)于龍門刨床的改造已經(jīng)能夠通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周所需的脈沖量來實(shí)現(xiàn)對(duì)刨刀進(jìn)給量的精準(zhǔn)控制，精度可達(dá)0.01mm,并通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)對(duì)刨刀進(jìn)給工作的顯示(王紫萱，陳雪婷，李俊杰，2022)。在造船、汽車制造行業(yè)中，零件的加工大多需要大型機(jī)械，龍門刨床在加工這些大型零件時(shí)具有很好的優(yōu)勢(shì)(李博然，趙思源，王瑾萱，2020)。龍門刨床主要結(jié)構(gòu)可分為：底座a、工作臺(tái)b、固定立柱d、左右刀架e、垂直刀架f、橫梁c、頂梁g。如圖本文就是在這個(gè)基礎(chǔ)之上，更加精準(zhǔn)的控制主拖動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)及垂直、左、右刀架的進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化運(yùn)行(劉凱琳，張宇航，周文博，2019)。具體內(nèi)容如(1)旋轉(zhuǎn)編碼器與電機(jī)同軸連接，電機(jī)轉(zhuǎn)一周編碼器向PLC發(fā)送一周的脈沖；(2)使用PLC的高速計(jì)數(shù)器模塊，接受編碼器發(fā)送的脈沖；(3)使用G120C變頻器對(duì)刀架進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)，并由PLC進(jìn)行控制；(4)利用觸摸屏設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)、報(bào)警顯示畫面；(5)編寫PLC程序，能夠控制整個(gè)工藝流程。2龍門刨床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1龍門刨床工藝流程臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。龍門刨床主拖動(dòng)運(yùn)行曲線如圖2-1所示：(1)0~t1龍門刨床控制系統(tǒng)啟動(dòng)，工作臺(tái)慢速前進(jìn)，垂直刀架，左右刀架進(jìn)給(2)t1~t2工作臺(tái)勻速前進(jìn)，垂直刀架電磁閥關(guān)，刨刀加工工件；(3)t2~t3工件加工完成，工作臺(tái)減速換向；(5)t4~t5工作臺(tái)后退減速，到初始位置，準(zhǔn)備下一步加工。由于工作臺(tái)在工作時(shí)需要幾種不同階段的速度，傳統(tǒng)的龍門刨床是用繼電器進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)復(fù)雜，維修困難，基于G120C變頻器的龍門刨床多段速控制系統(tǒng)采用變頻器的多段調(diào)速功能實(shí)現(xiàn)對(duì)龍門刨床的速度調(diào)節(jié)，由PLC進(jìn)行邏輯控制，操作簡單方便(李星宇，周佳怡，張曉馮，2022)。啟動(dòng)工作臺(tái)前需先啟動(dòng)潤滑油泵。從中可以表明工作臺(tái)的動(dòng)作設(shè)有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種工作方式，為保障研究結(jié)果的可靠性和可信度，本文首先通過廣泛搜集和審閱國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)典與前沿文獻(xiàn)構(gòu)建了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的研究背景框架。這不僅幫助本文明確了研究問題的獨(dú)特貢獻(xiàn)點(diǎn)，也確保了本文的研究建立在充分理解現(xiàn)有知識(shí)的基礎(chǔ)上，本文精心挑選了多種來源的第一手和第二手資料包括但不限于類似文獻(xiàn)、官方報(bào)告等。這些資料的選擇基于其權(quán)威性、時(shí)效性和代表性，以確保能夠從多個(gè)角度全面地反映研究主題發(fā)展的真實(shí)情況。其中手動(dòng)控制通過控制主電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)來調(diào)整工作臺(tái)位置；自動(dòng)控制則是以PLC、變頻器和編碼器為核心，配合各按鈕、加在工作臺(tái)兩端相應(yīng)位置的限位開關(guān)、保護(hù)行程開關(guān)和PLC程序來共同完成(劉思遠(yuǎn)，王文龍門刨床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指左右刀架、垂直刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，各刀架有慢速進(jìn)給和快速退出兩種工作狀態(tài)。各刀架慢速進(jìn)給工作臺(tái)前進(jìn)，刨刀加工工件；各刀架快速退龍門刨床的輔助運(yùn)動(dòng)是指橫梁的夾緊放松、上下移動(dòng)和抬刀等動(dòng)作。這些動(dòng)作都與進(jìn)給往復(fù)運(yùn)動(dòng)配合，并通過PLC編寫的程序來實(shí)現(xiàn)控制(王子涵，劉玉婷，張啟航，2022)。龍門刨床工作臺(tái)工藝流程如圖2-2所示：開始開始返回NYYNNYYNY2.2基于G120C變頻器的龍門刨床多段速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)通過使用西門子的PLC對(duì)龍門刨床的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行邏輯控制，通過變頻器來實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)、左側(cè)刀架、右側(cè)刀架和垂直刀架的控制，結(jié)合PLC程序?qū)崿F(xiàn)刀架的進(jìn)給、抬刀、退刀和快速移動(dòng)，橫梁的夾緊、放松、升降，工作臺(tái)的步進(jìn)、步退，油泵、風(fēng)機(jī)的啟停等功能，能夠提高龍門刨床控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和龍門刨床的工作效率(李浩宇，陳嘉琪，周晨曦，2022)。本設(shè)計(jì)還采用觸摸屏技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)龍門刨床左右刀架進(jìn)給量的控制和對(duì)主拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)、垂直刀架工作狀態(tài)的監(jiān)控，對(duì)于這一部分的創(chuàng)作借鑒了章和寧教授的相關(guān)主題油壓開關(guān)急停油泵啟動(dòng)油泵停止風(fēng)機(jī)啟動(dòng)硬件設(shè)計(jì)組態(tài)完成后，需將PLC接入工業(yè)以太網(wǎng)，建立通訊，具體詳情如圖3-1以太網(wǎng)地址接口連接到添加新子網(wǎng)IP協(xié)議◎在項(xiàng)目中設(shè)置IP地址子網(wǎng)掩碼：□使用路由器路由器地址：PROFINET設(shè)備名稱：轉(zhuǎn)換的名稱：設(shè)備編號(hào)：〇在設(shè)備中直接設(shè)定IP地址□在設(shè)備中直接設(shè)定PROFINET設(shè)備名稱龍門刨床控制系統(tǒng)xn-jcr2a900fv7eloob8mcit2d03.5變頻器本系統(tǒng)是針對(duì)龍門刨床進(jìn)行設(shè)計(jì)，在龍門刨床進(jìn)行工作時(shí)，當(dāng)刨刀接觸工件的瞬間，變頻器的負(fù)載將發(fā)生突然的變化，為確保在刨刀接觸工件的瞬間變頻器仍能保持一致的高驅(qū)動(dòng)、快速反應(yīng)和精確定位功能，從這些活動(dòng)中看出保證在沒有編碼器的情況下仍能移動(dòng)到目的地位置，從而選擇了高矢量控制系統(tǒng)的變頻器(周俊杰，張子琪，李凱琳，2022)。而西門子的MICROMASTER440變頻器具有以上功能，能保證工作的開始開始PLC運(yùn)行YNYNY故障報(bào)警限位?N狀態(tài)判斷轉(zhuǎn)自動(dòng)運(yùn)行程序結(jié)束工作臺(tái)停止位置調(diào)整自動(dòng)運(yùn)行圖4-3龍門刨床系統(tǒng)控制流程圖礎(chǔ)上，而最終獲得的結(jié)果與預(yù)期相符，進(jìn)一步驗(yàn)證了這些研究的有效性。這一結(jié)果的吻合證明了本文所采用的研究方法和工具是恰當(dāng)且有效的。研究過程中，本文嚴(yán)格遵循學(xué)術(shù)規(guī)范，采用了多種驗(yàn)證手段來保證結(jié)論的準(zhǔn)確性。從中可以表明系統(tǒng)的編寫語言是結(jié)構(gòu)清晰的梯形圖。龍門刨床控制系統(tǒng)的主程序包括(張宇和，李雪珂，趙天宇，2022):風(fēng)機(jī)油泵運(yùn)行程序、手動(dòng)控制程序、刀架電磁閥控制程序、刀架進(jìn)給控制程序。油泵風(fēng)機(jī)控制程序如圖4-4所示："系統(tǒng)運(yùn)行“油泵啟動(dòng)“油泵停止"油泵控制“油泵控制"系統(tǒng)運(yùn)行"風(fēng)機(jī)啟動(dòng)"風(fēng)機(jī)停止"風(fēng)機(jī)電機(jī)故障"風(fēng)機(jī)控制"風(fēng)機(jī)控制工作臺(tái)手動(dòng)控制程序如圖4-5所示：工作臺(tái)前進(jìn)極限工作臺(tái)電機(jī)故障"自動(dòng)控制前進(jìn)工作臺(tái)后退極限‘工作臺(tái)電機(jī)故障"自動(dòng)控制后退“橫梁上升控制“橫梁上升控制“橫梁下降控制主電機(jī)正轉(zhuǎn)”主電機(jī)反轉(zhuǎn)"主電機(jī)正轉(zhuǎn)"主電機(jī)反轉(zhuǎn)"工作臺(tái)步進(jìn)工作臺(tái)步退高速計(jì)數(shù)脈沖選用A/B相交叉的工作模式，當(dāng)實(shí)際值與參考值相等時(shí)產(chǎn)生中斷事件，A/B相分別接%I0.0/%0.1,功能模塊如圖4-6所示：計(jì)數(shù)類型：計(jì)數(shù)圖4-6功能模塊事件組態(tài)如圖4-7所示：?為計(jì)數(shù)器值等于參考值這一事件生成中斷。事件名稱：:計(jì)數(shù)器值等于參考值1(2)硬件中斷：:hsc1_垂直刀架圖4-7事件組態(tài)輸入分配如圖4-8所示：>硬件輸入100kHz板載輸入時(shí)鐘發(fā)生器A100kHz板載輸入100kHz板載輸入100kHz板載輸入圖4-8硬件輸入通過高速計(jì)數(shù)器對(duì)龍門刨床垂直刀架進(jìn)給控制程序如圖4-9所示："垂直刀架進(jìn)刀位移輸入開始'—RV‘垂直刀架進(jìn)刀位'垂直刀架前進(jìn)""系統(tǒng)運(yùn)行圖4-9高速計(jì)數(shù)器程序當(dāng)龍門刨床工作臺(tái)在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止刨刀損壞切削過的工件，造成加工精度的不準(zhǔn)，需要控制電磁閥的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)垂直刀架的抬頭和低頭。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)前進(jìn)時(shí)，電磁閥關(guān)，垂直刀架低頭，刨刀加工工件(王子翔，劉雪婷，張怡當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)后退時(shí)，電磁閥開，垂直刀架抬頭，防止刨刀刮碰工件。程序如圖4-10所示："工作臺(tái)前進(jìn)換向工作臺(tái)后退換向工作臺(tái)前進(jìn)換向""垂直刀架低頭"垂直刀架抬頭“系統(tǒng)運(yùn)行工作臺(tái)自動(dòng)控制程序如圖4-11所示："系統(tǒng)運(yùn)行"工作臺(tái)前進(jìn)"工作臺(tái)前進(jìn)換向“觸摸屏后退工作臺(tái)后退"自動(dòng)控制前進(jìn)"自動(dòng)控制前進(jìn)"工作臺(tái)后退換向“觸摸屏前進(jìn)"自動(dòng)控制前進(jìn)自動(dòng)后退時(shí)減速控制”“自動(dòng)控制前進(jìn)"工作臺(tái)前進(jìn)減速自動(dòng)前進(jìn)時(shí)減速控制”控制”自動(dòng)前進(jìn)時(shí)減速"自動(dòng)控制前進(jìn)自動(dòng)前進(jìn)時(shí)減速自動(dòng)后退時(shí)減速速退快速圖4-11工作臺(tái)自動(dòng)控制5基于G120C變頻器的龍門刨床多段速控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)PN具有觸屏操作，一個(gè)PROFINET端口。龍門刨床控制系統(tǒng)中的各5.2觸摸屏與PLC的通訊觸摸屏和PLC的通訊首先要在硬件組態(tài)時(shí)將PLC和觸摸屏的IP地址設(shè)置在同一網(wǎng)段，并通過PROFINET接口連接，其次還要進(jìn)行HMI連接，否則PLC和觸摸屏5-1所示：PROFINET接口[X1]以太網(wǎng)地址添加新子網(wǎng)□使用路由器節(jié)點(diǎn)在線注釋2>ⅢHMI時(shí)間同步模式無無工作站5.3變量數(shù)據(jù)庫PLC和觸摸屏的硬件通訊、變量連接功能設(shè)定好后，還需要通過變量數(shù)據(jù)庫才能實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與控制器的數(shù)據(jù)交換。變量數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)著PLC和觸摸屏的數(shù)據(jù)信息，觸摸屏每隔一段時(shí)間采集PLC的變量數(shù)據(jù)，觸摸屏可通過采集到的變量信息的變化來顯示龍門刨床的工藝流程和刨刀的進(jìn)給量，本文在行為思路上也有所創(chuàng)新，作者創(chuàng)新性地融入了前人關(guān)于此主題已有的研究成果，在研究深度上有所加強(qiáng)，首先通過綜合分析現(xiàn)有文獻(xiàn)中的關(guān)鍵理論和實(shí)證發(fā)現(xiàn)，本文構(gòu)建了一個(gè)更為系統(tǒng)且全面的框架，旨在為該領(lǐng)域的研究提供新的視角和方法論指導(dǎo)。其次，為了確保研究的有效性和可靠性不僅驗(yàn)證了前期理論假設(shè)，還進(jìn)一步探索了未被充分關(guān)注的研究空白。并通過按鈕控制PLC程序的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)龍門刨床整個(gè)控制流程的仿真，這在某種程度上驗(yàn)證了其中要保證觸摸屏的變量地址與PLC中的變量地址相同(張宸妍，劉建華，王子涵，2022)。變量數(shù)據(jù)庫中還存在著觸摸屏的內(nèi)部變量負(fù)責(zé)畫面的切換，其特點(diǎn)就是與PLC沒有連接。本系統(tǒng)變量數(shù)據(jù)庫如表5-1所示(李昊天，周紫薇，趙文華，2022):HMI變量名PLC變量名數(shù)據(jù)類型采集時(shí)間工作臺(tái)啟動(dòng)HMI_連接_1工作臺(tái)啟動(dòng)工作臺(tái)停止HMI_連接_1工作臺(tái)停止HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1工作臺(tái)前進(jìn)極限HMI_連接_1工作臺(tái)前進(jìn)極限工作臺(tái)后退極限HMI_連接_1工作臺(tái)后退極限工作臺(tái)前進(jìn)換向HMI_連接_1工作臺(tái)前進(jìn)換向工作臺(tái)后退換向HMI_連接_1工作臺(tái)后退換向HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1左側(cè)刀架下移HMI_連接_1左側(cè)刀架下移左側(cè)刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1左側(cè)刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1右側(cè)刀架下移HMI_連接_1右側(cè)刀架下移右側(cè)刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1右側(cè)刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1垂直刀架前移HMI_連接_1垂直刀架前移垂直刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1垂直刀架快速移動(dòng)HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1工作臺(tái)電機(jī)故障HMI_連接_1工作臺(tái)電機(jī)故障HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1油泵電機(jī)故障HMI_連接_1油泵電機(jī)故障HMI_連接_1油壓開關(guān)HMI_連接_1油壓開關(guān)故障復(fù)位HMI_連接_1故障復(fù)位急停HMI_連接_1急停系統(tǒng)運(yùn)行HMI_連接_1系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)故障HMI_連接_1系統(tǒng)故障HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1HMI_連接_1左側(cè)刀架上升HMI_連接_1左側(cè)刀架上升左側(cè)刀架下降HMI_連接_1左側(cè)刀架下降右側(cè)刀架上升HMI_連接_1右側(cè)刀架上升右側(cè)刀架下降HMI_連接_1右側(cè)刀架下降HMI_連接_1HMI_連接_1橫梁上升控制HMI_連接_1橫梁上升控制橫梁下降控制HMI_連接_1橫梁下降控制油泵控制HMI_連接_1油泵控制風(fēng)機(jī)控制HMI_連接_1風(fēng)機(jī)控制垂直刀架抬頭HMI_連接_1垂直刀架抬頭垂直刀架低頭HMI_連接_1垂直刀架低頭左側(cè)刀架抬頭HMI_連接_1左側(cè)刀架抬頭左側(cè)刀架低頭HMI_連接_1左側(cè)刀架低頭右側(cè)刀架抬頭HMI_連接_1右側(cè)刀架抬頭右側(cè)刀架低頭HMI_連接_1右側(cè)刀架低頭風(fēng)機(jī)啟動(dòng)HMI_連接_1風(fēng)機(jī)啟動(dòng)HMI_連接_1左側(cè)刀架進(jìn)刀位移HMI_連接_1左側(cè)刀架進(jìn)刀位移右側(cè)刀架進(jìn)刀位移HMI_連接_1右側(cè)刀架進(jìn)刀位移垂直刀架進(jìn)刀位移HMI_連接_1垂直刀架進(jìn)刀位移急停指示HMI_連接_1急停指示5.4系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試是為了保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。主要包括程序測(cè)試和HMI測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試是對(duì)程序和觸摸屏仿真界面不斷修改的過程，以實(shí)現(xiàn)最終的工藝要求。本設(shè)計(jì)的程序編寫采用TIAPortalV14,所以使用S7-PLCSIMV14仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試。首先將編寫的程序下載到虛擬PLC中，啟動(dòng)PLC并打開監(jiān)控表對(duì)龍門刨床的刀架進(jìn)給量進(jìn)行監(jiān)控，一定意義上展現(xiàn)了測(cè)試過程通過觸摸屏上的按鈕能夠?qū)崿F(xiàn)龍門刨床工作臺(tái)的前進(jìn)后退、自動(dòng)控制和手動(dòng)進(jìn)給，油泵、風(fēng)機(jī)的啟停，在觸摸屏也可以通過將監(jiān)控表中的系統(tǒng)啟動(dòng)、工作臺(tái)前進(jìn)、后退等置為1、0來實(shí)現(xiàn)程序的通斷。測(cè)試結(jié)果，系統(tǒng)運(yùn)行正常、高效。龍門刨床控制系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面主要有主拖動(dòng)、垂直刀架、左右刀架、油泵、風(fēng)機(jī)、橫梁升降、報(bào)警。在監(jiān)控系統(tǒng)畫面顯示的有工作臺(tái)工作流程、刀架移動(dòng)進(jìn)給、工藝顯示、橫梁升降、油泵風(fēng)機(jī)、故障等。各個(gè)刀架進(jìn)給位移畫面如圖5-2所示(張文左側(cè)刀架上升顯示右側(cè)刀架原點(diǎn)位置原點(diǎn)位置原點(diǎn)位置下降快速移動(dòng)下降顯示上升顯示前移快速移動(dòng)下降顯示前限位下降圖5-2刀架進(jìn)給量報(bào)警畫面如圖5-3所示：圖5-3報(bào)警顯示畫面5.4.3小結(jié)本文對(duì)龍門刨床控制的系統(tǒng)做出了較為完善的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要采用了西門子1200系列的PLC進(jìn)行控制，采用觸摸屏進(jìn)行仿真測(cè)試，可以對(duì)龍門刨床實(shí)現(xiàn)較好的模擬控制效果。同時(shí)本設(shè)計(jì)還使用了編碼器、變頻器、電磁閥、油泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備，當(dāng)使用者在觸摸屏上輸入垂直刀架、左右刀架進(jìn)給量后通過以太網(wǎng)把信息傳送到PLC上，旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)時(shí)發(fā)送脈沖到PLC的高速計(jì)數(shù)器，此時(shí)PLC自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)并控制G120C變頻器調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)刀架進(jìn)給速度和位移的時(shí)，PLC還對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)問題時(shí)，這在一定程度上昭示系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止，報(bào)警燈會(huì)自動(dòng)亮起，在觸摸屏上會(huì)顯示故障位置，以及故障原因，操作人員可以根據(jù)觸摸屏上顯示的數(shù)據(jù)快速鎖定問題來源，第一時(shí)間進(jìn)行處理，提高了龍門刨床對(duì)龍門刨床控制系統(tǒng)的測(cè)試主要有五個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)自動(dòng)控制環(huán)節(jié)：通過給定的刀架進(jìn)給參數(shù)，對(duì)龍門刨床刀架的進(jìn)給量進(jìn)行控制；第二個(gè)手動(dòng)控制環(huán)節(jié)：手動(dòng)控制工作臺(tái)的前進(jìn)、后退；第三個(gè)油泵風(fēng)機(jī)啟動(dòng)環(huán)節(jié)；第四個(gè)參數(shù)設(shè)置環(huán)節(jié)：這里我們可以設(shè)定不同的參數(shù)，這在一定程度上預(yù)示了查看龍門刨床控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況；第五個(gè)故障報(bào)警顯示環(huán)節(jié)。經(jīng)過測(cè)試，龍門刨床控制系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，可以安全有效的6結(jié)束語隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，龍門刨床控制系統(tǒng)也更加智能化、自動(dòng)化。本文依托西門子1200系列的控制器，采用了G120C變頻器，充分考慮了龍門刨床控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程，根據(jù)龍門刨床控制系統(tǒng)的工藝要求，并通過G120C變頻器、編碼器、控制器等設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)了龍門刨床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中龍門刨床的垂直刀架、左右刀架電機(jī)均與G120C變頻器相連，其次結(jié)合旋轉(zhuǎn)增量式編碼器、變頻器和PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)刀架進(jìn)給量進(jìn)行控制?；贕120C變頻器的龍門刨床多段速控制系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)了各個(gè)刀架進(jìn)給量控制程序，利用觸摸屏進(jìn)行操作，簡化了操作流程。觸摸屏畫面顯示龍門刨床改造后的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息，更好的實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互。采用本系統(tǒng)進(jìn)行龍門刨床的工件加工，不僅提高了工作效率，還符合工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，提高本文的基于G120C變頻器的龍門刨床多段速控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在仿真中可以實(shí)現(xiàn)所要求的控制功能，但是由于此龍門刨床控制系統(tǒng)是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，缺少工程經(jīng)驗(yàn)，在與工廠中其他設(shè)備協(xié)同工作時(shí)可能會(huì)存在一定的局限性。當(dāng)今社會(huì)大數(shù)