基于FXINPLC控制的軋輥磨床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

李 煒

（天津冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300400）

1 引言

在鋼鐵企業(yè)中，軋輥磨床用于將軋鋼后的軋輥修磨到所需精度后，再送回軋機反復(fù)使用?；贔XINPLC控制的軋輥磨床電氣控制系統(tǒng)，具有自動化、連續(xù)化、精度高、故障率低等特點，能夠在很短的時間內(nèi)將軋輥表面誤差加工到μm級,增加了柔性，大大降低了維護費用，提高了生產(chǎn)效率，采用變頻器提高了軋輥磨床的精度。

2 軋輥磨床對電氣控制系統(tǒng)的要求

依據(jù)行星內(nèi)圓軋輥磨床的工藝及操作要求，整個電氣控制系統(tǒng)分為三大功能。

2.1 調(diào)整功能

2.1.1 點動及微動控制方式

點動控制方式是為了精確調(diào)整機床的起始工作點而設(shè)置的。其中主軸運行、主軸箱升降運動以及工作臺前進、后退運行都采用了這種控制方式。根據(jù)磨床加工的實際需求，在點動控制方式中又設(shè)置了微動這一特殊功能。在點動控制的硬件條件下，配合PLC的軟件編程來實現(xiàn)微動功能。

2.1.2 自鎖控制方式

行星內(nèi)圓軋輥磨床電氣控制系統(tǒng)中，砂輪運行、主軸運行、工作臺前進及后退運行也采用了自鎖控制方式。這種控制方式是為了粗調(diào)機床的起始工作點而設(shè)置的。

2.2 自動功能

為了減輕生產(chǎn)工人的勞動強度，提高行星內(nèi)圓軋輥磨床的自動化水平，電氣控制部分設(shè)置了整個加工過程的自動循環(huán)功能。

2.2.1 預(yù)置循環(huán)數(shù)

電氣控制部分設(shè)置了一個預(yù)置循環(huán)數(shù)按鈕，在PLC的內(nèi)部使用了一個計數(shù)器。該計數(shù)器用來存放通過預(yù)置循環(huán)數(shù)按鈕輸入的實際循環(huán)數(shù)。同時，選用了一個外部可逆計數(shù)器，與PLC的內(nèi)部計數(shù)器同步工作。預(yù)置循環(huán)數(shù)為自動循環(huán)的實現(xiàn)做好準備工作。

2.2.2 自動循環(huán)

自動循環(huán)的工作過程如下:預(yù)置循環(huán)數(shù)后，按自動循環(huán)起動按鈕，電氣控制首先啟動砂輪電動機，經(jīng)過延時后，啟動主軸電動機，再延時，啟動工作臺移動電動機使工作臺以設(shè)定的速度前進，經(jīng)一段時間運行后，碰限位行程開關(guān)1，計數(shù)器動作，作一次計數(shù)，同時工作臺后退，又經(jīng)一段時間運行后，碰限位行程開關(guān)2，計數(shù)器動作，又作一次計數(shù)，同時工作臺由后退變?yōu)榍斑M，即工作臺按照事先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)作周而復(fù)始的往復(fù)運動。

2.3 顯示功能

顯示功能設(shè)置的目的是讓操作者和維修人員能夠清晰地了解機床的整個運行狀態(tài)，以利于操作者正確的操作及維修人員快速檢修。行星內(nèi)圓磨床電氣控制系統(tǒng)中，所有的控制動作都設(shè)有指示燈顯示。這些動作包括砂輪運行、主軸運行、主軸箱點動、工作臺運行等。外接可逆計數(shù)器具有顯示功能，它明確地指示了工作循環(huán)的設(shè)定次數(shù)，以及在自動循環(huán)過程中預(yù)置數(shù)的變化，它指明了具體的工作進程。

3 軋輥磨床電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

3.1 PLC 硬件設(shè)計

選用性能價格比高的三菱FXIN系列的PLC。根據(jù)設(shè)計要求，選用FXIN-40MR型PLC。

輸入口設(shè)計：砂輪啟動SB0—X0；砂輪停止SB1（常閉）—X1；主軸啟動SB2—X2；主軸停止SB3（常閉）—X3；工作臺前進SB4—X4；工作臺后退SB5—X5；工作臺停止SB6（常閉）—X6；自動模式SB7—X7；自動循環(huán)數(shù)預(yù)置SB8—X10；自動啟動SB9—X11；自動停止SB10（常閉）—X12；主軸點動SB11—X13；工作臺前進點動SB12—X14；工作臺后退點動SB13—X15；主軸箱上升點動SB14—X16；主軸箱下降點動SB15—X17；砂輪電機保護ZB1—X22；主軸電機保護ZB2—X23；工作臺電機保護ZB3—X24；主軸箱電機保護ZB4—X25；紙帶過濾機啟動SB16—X26；紙帶過濾機停止SB17—X27。

輸出口設(shè)計：砂輪運行—Y0；主軸運行—Y1；主軸箱升—Y2；主軸箱降—Y3；紙帶過濾機—Y4；報警—Y5；工作臺前進—Y10；工作臺后退—Y11；工作臺點動—Y12；加計數(shù)—Y14；減計數(shù)—Y15。

輸入口各個停止按鈕設(shè)置為常閉點是必要的。如果停止按鈕線脫落，工作前會開不開車，工作中會自動停車。若停止按鈕設(shè)置為常開點，就不會有上述功能，遇到緊急情況便停不了車，這是很危險的。

3.2 變頻器設(shè)計

考慮到與PLC的配合使用，選用了三菱公司生產(chǎn)的多功能、通用型FR-A500變頻器。調(diào)速比可達1:120；柔性PWM，實現(xiàn)更低噪音運行；PID等多種功能適合多種應(yīng)用場合。變頻器端子接線如圖1所示。STF和JOG同時有效實現(xiàn)正向點動，STR和JOG同時有效實現(xiàn)反向點動。

圖1 變頻器接線

3.3 主電路設(shè)計

主電路如圖2所示。M1、M2、M3分別為砂輪、冷卻泵、液壓泵電動機。接觸器KM1、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運行，接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運行。

圖2 主電路圖

3.4 控制電路設(shè)計

為了保護PLC，PLC輸出端不直接與接觸器連接。在PLC輸出端和交流接觸器之間引入中間繼電器，中間繼電器控制接觸器線圈的得電/失電，控制電機的動作，可延長系統(tǒng)壽命，增強系統(tǒng)可靠性。

4 結(jié)束語

基于FXINPLC控制的軋輥磨床電氣控制系統(tǒng)，具有可靠性高、抗干擾能力強、體積小、重量輕、功耗低、維護方便、控制程序可變、使用方便等諸多優(yōu)點。系統(tǒng)已經(jīng)運行近一年，與過去同期比較，生產(chǎn)率提高了21.2%，能耗降低12.1%，故障率減少23%，設(shè)備維修費用減少了23.8。

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