基于PLC的龙门刨床直流调速系统改造

摘 要:通过对龙门刨床工作台的工作原理和原调速系统的工作特性的分析,提出应用PLC和可逆直流调速器改造龙门刨床电气控制系统的实现方案,将发电机组及扩大机控制的龙门刨床改造成全数字智能化的直流PLC电气控制系统,适用于各种型号的老式刨床控制。

关键词:龙门刨床 直流调速 PLC

中图分类号:TP31文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)11(c)-0013-01

龙门刨床是各类机加工厂广泛使用的切削加工机床,主要用于刨削大型工件。老式龙门刨床的电气控制系统大多采用直流发电机组和交磁扩大机组成,控制系统采用继电器、交流接触器等分离元件,来控制工作台换向、刀架进给、横梁升降等动作。设备效率低、能耗较大、故障率高、可靠性差、维修难度大,使用技术已落后。为此,我们采用新型直流调速和PLC可编程控制技术对老式龙门刨床的电气控制线路进行了技术改造。

1 电力拖动系统的设计

1.1 改造方案

根据对原龙门刨床控制系统的分析和改造要求的分析,设计了以PLC为核心的直流调速控制系统。综合考虑节约成本及直流电动机良好的机械特性及调速性能,在对BJ2020A龙门刨床的改造中原有拖动结构形式不变,仍保留原60kW直流电机ZBD-93-BL。采用BD590直流可逆调速器代替交磁放大和直流发电机组控制电路,龙门刨床的动作控制(横梁、横梁夹紧、垂直刀架、左右侧刀架、手动移动及自动进给等动作)及工作台换向采用PLC可编程;采用位置检测无触点式接近开关替代常规的工作台行程开关;采用ZYS-1A测速发电机作为速度检测元件,把工作台电机转速信号送到全数字直流调速装置中去,与PLC传输到全数字直流调速装置的速度给定信号进行比较,其差值信号输入到全数字直流调速装置中的速度环,用来调整主轴电机的转速使其达到稳定运转。控制系统框图见图1所示。

设备电气部分由操作控制柜、手持操作站及工作台控制部分等组成。其中操作控制柜包括继电控制系统、直流电机调速系统、继电操作面板、直流调速操作面板。继电控制部分包括PLC、接触器、继电器及过流过热继电器等控制器件组成。直流调速控制部分包括可控硅、可控硅触发板、积分板及保护控制板、测速反馈电机等部分。工作台控制部分包括直流电机、横梁升降电机、左侧刀架电机、右侧刀架电机、垂直刀架电机、夹紧电机电气控制部件及各限位开关组成。除紧急停机外,刨床所有输入输出信号及逻辑运算均受PLC控制。

1.2 直流调速系统

直流调速控制部分包括进线自偶变压器、可控硅模块、可控硅触发板、系统主控板、积分给定板及保护监视板、电流互感器、测速发电机及电机励磁电路等组成,如图2所示。原系统动力直流电机为220V供电,为适应电网380V供电电压,接入一个3相自偶变压器。可控硅触发板用来进行触发脉冲同步控制;主控制板和积分给定板,由给定电位器、速度调节器、电流调节器、电压调节器引入电流、电压、速度反馈构成多闭环控制机制以提高运行的稳定性;电机励磁电路由励磁整流桥和励磁电压、电流表分流器组成,为直流电机提供励磁电流;保护监视板则对激磁欠流、过流器保护作用。

1.3 PLC控制

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,适用于工业现场工作,通用性强的自动控制设备,它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。采用它来控制龙门刨床的各种操作,运行可靠性高,同时可以方便的实现与数字调速器的通讯。本系统PLC选用LG公司S200型可编程序控制器,负责工作台、横梁、刀架电机的控制。

2 结语

采用PLC和全数字直流调速装置对BJ2020A龙门刨床系统进行技术改造, 克服了原控制系统中的缺点,将传统的基于接触器、继电器的有触点控制方式改变为基于数字控制的无触点控制方式系统。改造后,既保持了原有调速系统的功能,又提高了技术指标,简化了硬件线路,易于维护,改善了系统静态、动态特性,其稳态精度和可靠性得以提高,降低了能源消耗量,提高了工作效率。

参考文献

[1]罗辑等.机床设备电气与PLC控制[M].重庆大学出版社,2004.

[2]梁述明,刘惠康,黄开知.龙门刨床全数字直流调速系统[J].武汉科技大学学报(自然科学版),1998(2).

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