龙门刨床的电气控制系统分主传动系统和辅助运动控制系统两部分。PLC用于龙门刨床控制系统改造方案之一就是:主传动系统即工作台电力拖动系统，仍然保留目前最广泛使用的逻辑无环流可逆调速系统，其调速换向控制以及辅助运动控制系统采用可编程序控制器替代旧的继电控制系统，各部分的信号检测、动作执行机构也基本上保留原有的不变。特点是投资小、见效快。
6.2输入/输出分配表
表1 B2012A型龙门刨床PLC的输入/输出点分配表
名称 热继电器 电动机M1停止按钮 电动机M1启动按钮 垂直刀架控制按钮 右侧刀架控制按钮 左侧刀架控制按钮 横梁上升启动按钮 横梁下降启动按钮 工作台步进启动按钮 工作台自动循环启动按钮 工作台自动循环停止按钮 工作台自动循环后退按钮 工作台步进启
输 入 信 号 代号 输出点编号 KR1~KR4 I0.0 SB1 I0.1 SB2 I0.2 SB3 SB4 SB5 I0.3 I0.4 I0.5 SB6 SB7 SB8 I0.6 I0.7 I1.0 SB9 I1.1 SB10 I1.2 SB11 SB12 I1.3 I1.4 名称 交流电动机M1启动接触器 交流电动机M2、M3接触器 交流电动机M1Y启动接触器 交流电动机M1△运行接触器 交流电动机M4接触器 交流电动机M5正转接触器 交流电动机M5反转接触器 交流电机M6正转接触器 交流电动机M6反转接触器 交流电动机M7正转接触器 交流电动机M7反转接触器 交流电动机M8正转接触器 交流电动机26
输 出 信 号 代号 KM1 输出点编号 Q0.0 KM2 Q0.1 KMY Q0.2 KM△ KM3 KM4 Q0.3 Q0.4 Q0.5 KM5 KM6 KM7 Q0.6 Q0.7 Q1.0 KM8 Q1.1 KM9 Q1.2 KM10 KM11 Q1.3 Q1.4 动按钮 工作台循环前进减速行程开关 工作台循环前进换向行程开关 工作台循环后退减速行程开关 工作台循环后退换向行程开关 工作台前进终端限位行程开关 工作台后退终端限位行程开关 横梁上升限位行程开关 横梁下降限位行程开关 横梁下降限位行程开关 横梁放松动作行程开关 工作台低速运行行程开关 工作台低速运行行程开关 自动进刀控制行程开关 自动进刀控制行程开关 自动进刀控制行程开关 润滑泵电动机M4手动控制 润滑泵电动机M4自动控制 磨削控制开关 压力继电器 过电流继电器 过电流继电器 时间继电器 ST1-1 I1.5 ST2 I1.6 M8反转接触器 交流电动机M9正转接触器 交流电动机M9反转接触器 工作台步进控制继电器 工作台自动循环控制继电器 工作台步退控制继电器 工作台后退换向继电器 工作台前进换向继电器 工作台前进减速继电器 工作台低速运行继电器 磨削控制继电器 27 KM12 Q1.5 KM13 Q1.6 ST3 I1.7 K3 Q1.7 ST4 I2.0 K4 Q2.0 ST5 I2.1 K5 Q2.1 ST6 ST7 ST8 ST9 ST10 ST11 ST12 ST13 ST14 ST15 SA7-1 SA7-2 SA8 KP KA1 KA2 KT1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 I4.0 I4.1 I4.2 K6 K7 K8 K9 K10 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 手动控制开关 SA6 I4.3
6.3 PLC类型选定
6.3.1 PLC类型的选择
PLC的设计选型包括运算功能,控制功能,通信功能,编程功能,诊断功能和处理速度等特性的选择. 选择PLC时,应考虑性能价格比.考虑经济性时,应同时考虑应用的可扩展性,可操作性,投入产出比等因素,进行比较和兼顾,最终选出较满意的产品. 输入输出点数对价格有直接影响.每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用.当点数增加到某一数值后,相应的存储器容量,机架,母板等也要相应增加,因此,点数的增加对CPU选用,存储器容量,控制功能范围等选择都有影响.在估算和选用时应充分考虑,使整个控制系统有较合理的性能价格比. 在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： 1. 最大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。 2. 保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
3. 力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
4. 适应发展的需要
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，
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以满足今后生产的发展和工艺的改进。
6.3.2 西门子S7-200 PLC
根据前面对龙门刨床PLC的输入/输出点分配的分析以及以后性能扩展的需要，选用德国西门子公司S7-200系列的CPU224型PLC。
SIMATIC S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列出色表现在以下几个方面： ? 极高的可靠性 ? 极丰富的指令集 ? 易于掌握 ? 便捷的操作
? 丰富的内置集成功能 ? 实时特性 ? 强劲的通讯能力 ? 丰富的扩展模块
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。 S7-200系列PLC一共有4个不同的基本型号的8种CPU可供选择。
本文根据需要只对CPU224型加以介绍： CPU 224集成14输入/10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。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。
6.4 工作台控制流程与程序设计
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为了充分利用PLC的硬件与软件的资源，在程序中设计与确定了I/O点数不可局限于原继电接触器控制线路。应该根据龙门刨床的工艺要求，硬件仅保留知节面向人和设备的输入、输出点，省去一切中间环节软件采用灵活编程方式，主程序用常规的继电器梯形图指令设计。
龙门刨床PLC控制系统主要有:主传动调速换向控制(包括工作台步进、步退)，刀架进给、抬刀和快速移动控制，横梁的移动、夹紧、放松和升降控制，其他系统保障控制等部分组成。系统控制器选用S7-200- CPU224型可编程序控制器，输入点采用24VDC输人，输出点采用继电器输出，可直接驱动22Ov交流接触器或中间继电器。I/O输入输出点分配如表1所示。如前所述，工作台电力拖动系统，仍然保留目前生产中最广泛使用的逻辑无环流可逆调速系统，其调速换向控制采用PLC实现。PLC输出经中间继电器KAI、KAZ、KA3、KA4控制逻辑无环流系统的给定电压发生电路，实现工作台的高速、低速、前进、后退、自动、手动控制。工作台前进为切削行程，开始时低速切人，SQRD复位后进入高速切削行程，接近工件尾端时SQFD动作、减速切出，而后SQFR动作、抬刀、换向，然后加速返回，当SQRR动作时，进刀、落刀、换向，进人下一个切削行程。
龙门刨床有三个刀架，他们是左刀架、右刀67B6和垂直刀架。三个刀架由PLC控制实现各自独立的自动进给、抬刀和落刀动作，并可手动控制快速移动。刀架进经和快速移动的方向是通过调节机械装置改变的。抬刀、落刀动作由PLC控制电磁铁实现。
6.5 PLC控制接线图
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