在二十世纪前后，变频器不断发展起来，随着变频器性能的逐渐完善，很多的企业都试着将变频器应用到机床的主拖动系统中。经过多次反复的尝试，成功的将PLC和变频器技术运用在了龙门刨床的控制系统中，这大大的提高了龙门刨床的电气性能以及各项参数指标。当然，这一系统也存在着许多的问题，比如在低速开环运行时，龙门刨床的机械特性较软等。

目前，由于PLC技术的完善和推广，用PLC设计刨床的控制系统已经变得可行。

1.3 本论文的设计方法

本次设计中，将PLC作为控制系统的核心，把变频器加入到系统中，完成PLC和变频器的选型，设计好PLC和变频器的外部接线后，设计出工作台、横梁、左右侧刀架的运行控制以及故障排查程序。PLC接收来自于操作站的指令和现场输入的信号，根据程序输出相应的功能，通过控制变频器来完成主运动，辅助运动通过对其余电机接触器的控制的控制来完成。本次设计的是一个多输入多输出的控制系统，输入量和输出量多为开关量，可以通过变频器外接的滑变电阻器来调节工作台的速度，实现无极调速。  

2 系统硬件电路设计

2.1 龙门刨床对控制系统的要求

主拖动系统在龙门刨床中的应用要求很高，系统的刨削功率不仅要大，而且它的调速范围还要足够的宽；系统还要按照生产工艺的要求，实现速度的自动循环效果。通过与控制电器的配合来实现垂直刀架和左右侧刀架的抬刀、进给和快速移动，横梁的放松、夹紧和升降以及工作台的前进、后退等功能。

总的来说，龙门刨床对控制系统有如下几方面的要求：

(1) 调速范围

对于不同的工件，它的加工要求使用的刀具也是不一样的，对于机床来说，它需要系统能有切换不同的速度去满足在生产工艺中的要求。JF-D 调速系统的速度最小为 100rpm/min，最大高达1000rpm/min，调速范围为1：10；而带磨削功能的 JF-D 调速系统的最小速度可以低至 25rpm/min，调速范围宽至 1：40。

(2) 静差率

实际的生产过程中，由于工件表面的不平整，加工材料也有一定的不均匀性，会引起刨削力的波动，从而引起工作台的速度产生不同程度的波动。为了确保工作台的速度保持相对平稳，对系统的静差率也会有一定范围的要求。一般是要求系统的静差率能保持在0.05到0.1之间，也就是5%到10%之间。

(3) 工作台的自动循环往返运动

龙门刨床的运动可以分为主运动、进给运动和辅助运动。主运动是指工作台的重复往返运动，进给运动指的是刀架的进刀退刀，辅助运动是为了调整刀具位置到一个最佳位置而设置的。工件的加工过程中，工作台应作自动往复运动，工作行程中工作台前进，主拖动电机有负载；返回行程时，工作台后退抬刀，电机空载。

刨削加工时，为了防止工件边缘的崩溃，切削速度比较高的时候，工作台应该作降速运行，使刀具慢速切入工件，从而减小刀具切入是产生的冲击；而在刀具与工件分离开之前，工作台的速度也应该做一定降低，使刀具慢速切出。返回时，工件不需要再加工，为了减少返回时间，加快生产，运行速度应该在合适的范围内提升到最高。工作台在工作行程和返回行程快要结束的时候，为了减小工作台换向时产生的反向冲击和停车的超程，也要在很短时间内作减速运行，再反向加快速度或减速直至停车，这样既可以增加成产过程中的准确性也可以减少对传动机械部分和电机的冲击。