淺談用PLC對B2012A系列龍門刨床的電氣控制改造

王現(xiàn)富 張冰林

（青島市技師學(xué)院，山東 青島 266229）

一、課題的提出

傳統(tǒng)的B2012A系列龍門刨床的電氣控制系統(tǒng)是上世紀(jì)50年代研制的，是傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，硬件接線，工作臺采用了G-M-G調(diào)速系統(tǒng)。其連線多而復(fù)雜，體積大，功耗大，交磁擴(kuò)大機(jī)噪音大，故障率高等諸多弊端，現(xiàn)在企業(yè)中的B2012A系列龍門刨床已經(jīng)大部分進(jìn)行了改造，作為職業(yè)學(xué)校的龍門刨床電氣控制柜急需改造更新，跟上企業(yè)的步伐。

本設(shè)計(jì)提出通過采用PLC對其龍門刨床進(jìn)行電氣改造改造是因?yàn)镻LC很容易實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制邏輯，可省去大量的控制繼電器，節(jié)能降耗，降低運(yùn)行成本，且改變工藝控制簡便易行，而且PLC是無觸點(diǎn)電路，反應(yīng)快、噪音小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)同樣功能的基礎(chǔ)上彌補(bǔ)了繼電器邏輯控制的不足，大大提高機(jī)床的工作效率，達(dá)到預(yù)期電氣改造的目的。

二、B2012A系列龍門刨床的電氣控制基本要求

龍門刨床是大型機(jī)加工機(jī)床，它主要由床身、工作臺、立柱、橫梁、左右側(cè)及垂直刀架組成。龍門刨床的工作臺帶著工件作直線往復(fù)運(yùn)動。橫梁上裝有兩個垂直刀架，刀架可沿橫梁作橫向進(jìn)給運(yùn)動，橫梁通過絲杠可沿立柱做上下運(yùn)動，一般在兩個立柱上還安裝有可沿立柱上下移動的左、右側(cè)刀架。工作臺回程時(shí)刨刀復(fù)位，刀架通過抬刀電磁鐵抬起。

龍門刨床工作臺是頻繁往復(fù)運(yùn)動的。根據(jù)工藝要求前進(jìn)進(jìn)程是切削行程，后退不作切削，只讓工作臺為下一步切 削做準(zhǔn)備，由于不同的金屬材料和不同的加工工藝，在實(shí)際工作中為了提高生產(chǎn)的效率，工作臺的運(yùn)動需要具有慢速切入—工作速度—慢速退出—快速返回—慢速回到原點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)將根據(jù)龍門刨床加工工藝的特點(diǎn)，以及控制系統(tǒng)所具備的要求，運(yùn)用所學(xué)的電氣控制方面的專業(yè)知識，采用PLC對其B2010A型龍門刨床傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行簡單的改造，以達(dá)到投資小、改造周期短、節(jié)能降耗等目的，彌補(bǔ)繼電器控制的不足，充分發(fā)揮PLC的優(yōu)勢，以提高龍門刨床的生產(chǎn)效率。

三、用PLC和變頻器對龍門刨床電氣控制線路改造

1 龍門刨床控制柜改造步驟

（1）通過對B2012A系列龍門刨床的研究，根據(jù)龍門刨床加工工藝分析其對電氣控制系統(tǒng)的要求。（2）改造整體方案的選定，討論的方案：①主要邏輯控制線路用PLC，工作臺的拖動用變頻器帶動三相異步電動機(jī)代替原來的G-M-G調(diào)速系統(tǒng)。②主要邏輯控制線路用PLC，工作臺的拖動用伺服驅(qū)動器帶動伺服電機(jī)代替原來的G-M-G調(diào)速系統(tǒng)。這樣兩個方案都是把原來龍門刨床一共13臺電機(jī)改為8臺電機(jī)。每個方案各有利弊，方案一造價(jià)低，改造設(shè)備成本低，在實(shí)際中存在低速輸出轉(zhuǎn)矩小的問題需要變速箱配合，另外適合刨削大工件，高速刨削小工件時(shí)工作臺快速往返，會出現(xiàn)變頻器相應(yīng)慢的問題。方案二用大功率的伺服系統(tǒng)，造價(jià)昂貴。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備的實(shí)際情況和教育教學(xué)的需要選用方案一。（3）根據(jù)通用變頻器的選型原則（可查閱電工手冊），確定變頻器的型號：TD3000-4T0550G變頻器。（4）根據(jù)PLC選型的原則和功能要求，兼顧性價(jià)比等各種因素確定PLC的型號為：三菱FX2N-80MR-001。（5）PLC的I/O分配和接線圖（6）PLC的程序設(shè)計(jì)（基本控制編程和相應(yīng)的保護(hù)以及抗干擾措施設(shè)計(jì)）（7）設(shè)備改造的接線、調(diào)試、試運(yùn)行。（8）驗(yàn)收、交付

2 控制系統(tǒng)改造后的效果

根據(jù)工藝對控制系統(tǒng)的要求，對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)。主拖動采用調(diào)速范圍寬、節(jié)能效果顯著的變頻器，用PLC取代傳統(tǒng)繼電器控制方式，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量邏輯控制和變頻電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，充分發(fā)揮PLC可靠性高、功耗低、維修方便等優(yōu)勢，對龍門刨床進(jìn)行電氣改造，以達(dá)到投資小、改造周期短、降低能量損耗等目的，彌補(bǔ)繼電器控制方式的不足和缺點(diǎn)，以提高龍門刨床的生產(chǎn)效率，滿足加工工藝的要求，大大提高了刨床的效率和加工精度，加強(qiáng)了刨床的可靠性和穩(wěn)定性。

圖1 設(shè)備技改前

圖2 設(shè)備技改后

四、展望

通過采用PLC對龍門刨床的電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，突現(xiàn)了PLC性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，具有簡單易懂，便于安裝，體積小，低耗能等優(yōu)點(diǎn)，控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單，通用性強(qiáng)，深受廣大使用者的歡迎。目前，以PLC為核心的控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于石油、冶金、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕工、環(huán)保等行業(yè)。隨著技術(shù)的發(fā)展PLC功能更加強(qiáng)大，性能更加穩(wěn)定，價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大。

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