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PLC和直流驱动控制的龙门刨控制系统改造
摘要:随着现代材料和控制技术的发展,龙门刨床的实时控制
有了许多技术改进。文章主要研究龙门刨控制系统的改造,利用plc
控制调速系统对龙门刨控制系统进行改造,最后通过实际应用验
证,龙门刨控制系统控制功能得到了增强,同时整个龙门刨系统的
可靠性和稳定性有了很大的提高。
关键词:直流调速;plc;龙门刨
1引言
龙门刨床是用途比较广泛的一种大型关键设备。龙门刨的工作特
点是将工件放在刨台上,刨刀在刨台上对工件进行来回的的刨削,
此时刨台在做频率很高的往复运动。一般情况下刨台的运动可以设
置为两种:人工点动运行模式和自动往复循环运行模式。龙门刨其
控制系统动作频繁,导致工作台工作故障,维修工作量大,影响生
产;因此存在着耗能高、精度低、控制线路复杂、故障率高、稳定
性差等一系列问题。为解决以上问题,我们做出以plc为核心,采
用全数字式直流驱动器,利用它为调速单元的直流调速控制方案,
对龙门刨床的电控系统进行了具有针对性的改造和修缮。
2系统改造可行分析
龙门刨床运动可分为:主运动形式、进给运动及辅助运动形式。
主运动:龙门刨床工作台始终是进行重复往返运动;进给运动:通
常是指刨床左右刀架的进给;辅助运动:主要是为了调整刀具,如
横梁的夹紧、放松,横梁的上、下移动等。龙门刨床刨床前进时为
工作行程,此时带动工作台的电机有负载。龙门刨床后退时为返回
行程,返回过程刀具抬起,电机为空载。改变电动机电枢电压的大
小和方向,就改变了刨台的运行速度和方向。进行机床改造的总体
设计时,需要考虑到控制系统和驱动系统的协调。本机床的动作控
制绝大部分属于逻辑控制,因此选择可编程序控制器(plc)来完
成机床的动作控制,可使各电机的运行,各刀架的移动、抬刀、横
梁夹紧等,主传动电磁制动器的动作实现程序控制。针对老式交磁
扩大机组和老式可控硅组件龙门刨床的改造,采用了最新的控制技
术和电机驱动系统,具有节电、降噪、控制逻辑灵活、换向平稳、
使用可靠等特点,大大提高了设备自身的实用价值。
改造后的设备能实现刨、铣、磨多种功能。其控制水平能提高到
数控、伺服控制系统,达到当前大型机床控制的先进水平。控制精
度高,调速范围大,具有液晶屏幕显示。操作简化,数控系统具有
编程和自动运行功能。对于相同加工件,可以一次编程,多次重复
工作。实用新型控制系统可达到节电50%的效果。能降低故障率,
新系统采用了plc控制,结构大大简化,可靠性得以提高,可减少
停机时间,且调试、实用、维护方便。
3系统改造硬件组成
3.1硬件系统方案
根据系统需求分析,确定出整个控制、调速系统的硬件方案如下
图1。
3.2硬件设计方案
本系统的输入输出全部是数字量,其中,数字量输入点总计68
个,数字量输出点总计40个,因此选择西门子plccpu224(ac/dc/
继电器)为主机,并扩展5个数字量扩展模块,它们分别是一个em223
(16di/16do,继电器输出)、一个em223(16di/16do晶体管输出)、
三个em221(8di)。plc系统硬件采用gefanuc90-70plc和field
control组成分布式i/o控制系统。plc用于全线顺序控制、位置
控制、速度张力控制等。
为了便于操作变频器,采用外部端口连接,实现远程控制。可实
现正转、反转、正转点动和反转点动,外部异常,通过rst报警。
直流驱动器采用abb公司的dc800来控制直流电机的转速和转矩,
dc800直流调速器性能稳定,控制精度高。
4软件设计
龙门刨床的软件流程由plc控制主变频器驱动交流电动机来实
现。在整个工艺过程中我们可以实现自动方式,也可以实现人工操
作方式,具体还包括刨台运动、横梁控制、刀架升降以及互相联锁
和显示等功能都可以由plc来实现。通常我们为了方便操作,可以
在控制柜上装有
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