全數(shù)字直流調(diào)速和PLC在機床電氣系統(tǒng)改造中的應用研究

趙亞高

（茂名華粵機電設備有限公司，廣東茂名525000）

全數(shù)字直流調(diào)速和PLC在機床電氣系統(tǒng)改造中的應用研究

趙亞高

（茂名華粵機電設備有限公司，廣東茂名525000）

在機床加工中，機床電氣系統(tǒng)時常會出現(xiàn)控制故障。基于這種情況，以龍門刨床電氣系統(tǒng)為例，提出了機床電氣系統(tǒng)改造的方案，詳細介紹全數(shù)字直流調(diào)速和PLC在機床電氣系統(tǒng)改造中的應用，說明了全數(shù)字直流調(diào)速和PLC在機床電氣系統(tǒng)改造方面值得進一步推廣應用。

全數(shù)字直流調(diào)速；PLC；機床電氣系統(tǒng)；改造

引言

在機械工業(yè)中，龍門刨床是具有一定代表性的機床設備，擁有復雜的電氣控制系統(tǒng)。而該種系統(tǒng)更具有效率低、設備多、電能浪費嚴重的問題，經(jīng)過長期使用后會頻繁發(fā)生故障，不利于加工生產(chǎn)工作的開展。隨著電控技術的發(fā)展，全數(shù)字直流調(diào)速和PLC技術得以出現(xiàn)，從而為實現(xiàn)系統(tǒng)技術改造提供了可能。因此，相關人員還應該加強這些技術在機床電氣系統(tǒng)改造中的應用，以便更好地促進機械工業(yè)的發(fā)展。

1　機床電氣系統(tǒng)改造方案的提出

目前，龍門刨床多使用直流發(fā)電機組和交磁擴大機構成的電氣系統(tǒng)，并使用由繼電器和交流接觸器等元件構成的控制系統(tǒng)實現(xiàn)機床動作的控制。而這些技術已然落后，存在著故障率高、效率低、可靠性差和能耗大等問題。針對機床電氣系統(tǒng)結構和改造需求，可使用全數(shù)字直流調(diào)速裝置進行發(fā)電機組的改造。因為，機床主拖動直流電動機仍具有較長使用年限，且擁有較好技術指標，可得到保留使用。而使用直流調(diào)速裝置進行磁擴大機的替代，則能夠?qū)l(fā)電機組輸出電壓改變，從而滿足刨床啟動和制動快的控制要求，并使機床速度調(diào)節(jié)范圍變寬。在進行裝置選用時，可以選用歐陸590型號。該裝置為利用三相交流電壓直接供電的裝置，能夠為直流電動機供電[1]。同時，該裝置擁有參數(shù)設定功能，可直接實現(xiàn)參數(shù)設定，無需進行其他附加設備配備，并且能夠利用16位微處理器及軟件實現(xiàn)系統(tǒng)控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)控，動態(tài)控制性能良好。在系統(tǒng)控制上，需選用三菱公司生產(chǎn)的FX2N-80MRPLC。應用該種可編程控制器，可進行機床工作臺和左右刀架的運動邏輯控制。

2　全數(shù)字直流調(diào)速和PLC在機床電氣系統(tǒng)改造中的應用

2.1全數(shù)字直流調(diào)速技術的應用

在機床電氣系統(tǒng)改造過程中，需利用直流調(diào)速裝置的比例—積分調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)主拖動電氣控制。該裝置擁有完全匹配電流環(huán)，可達到最佳動態(tài)運行性能。在裝置內(nèi)部，擁有電流反饋傳感器，具有自整定和積分分離等功能。使用模擬測速機實現(xiàn)裝置反饋，則能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。而在電樞電壓反饋上，則能實現(xiàn)IR補償。利用串行口或面板控制系統(tǒng)，則能夠完成所有參數(shù)的設置。為確保主拖動系統(tǒng)能夠擁有較好的動態(tài)調(diào)速性能，需要使用光電編碼器實現(xiàn)系統(tǒng)改造，以便實現(xiàn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)控制[2]。考慮到系統(tǒng)直流電機為220 V供電，想要進行電網(wǎng)380 V供電電壓的適應，還應該接入3相自耦變壓器。此外，直流調(diào)速控制部分還具有保護監(jiān)視器和電機勵磁電路，可以為直流電機提供勵磁電流，并為勵磁欠流和過流器提供保護。

2.2PLC的應用

PLC作為數(shù)字運算操作系統(tǒng)，具有較強通用性，能實現(xiàn)自動控制。在PLC內(nèi)部，擁有可編程序的存貯器，可在內(nèi)部存貯執(zhí)行實時運算、邏輯運算和定時控制等操作指令，并完成數(shù)字/模擬輸出。利用PLC，可以完成各種機械或生產(chǎn)過程控制。在刨床改造中應用PLC，則能使機床電氣系統(tǒng)的運行可靠性得到提高，并能實現(xiàn)與數(shù)字調(diào)速器的通訊。在機床動作控制上，需利用PLC完成手動移動、自動進給和工作臺換向等控制內(nèi)容編程，然后利用位置檢測無觸點開關進行常規(guī)工作臺開關的替代，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。在工作臺電機轉(zhuǎn)速檢測上，需使用測速發(fā)電機完成速度檢測，然后將檢測結果輸送到直流調(diào)速裝置中，將轉(zhuǎn)速信號與PLC傳輸?shù)窖b置的速度給定信號進行比較，然后將差值信號輸入調(diào)速裝置中，就可以完成主軸電機轉(zhuǎn)速的調(diào)整，從而使系統(tǒng)保持穩(wěn)定運轉(zhuǎn)[3]。因此從電氣系統(tǒng)的控制上來看，除了機床緊急停機，PLC將完成所有輸入輸出信號機邏輯運算的控制。

2.3系統(tǒng)控制實現(xiàn)

對經(jīng)過改造的龍門刨床電氣系統(tǒng)控制過程進行分析可以發(fā)現(xiàn)，在機床運行前的準備階段，主控器斷路器將會合上。此時將總的啟動按鈕按下，系統(tǒng)繼電器將在PLC控制下得電。按照預先編好的程序，直流調(diào)速器端子將獲電，主電源合閘輸出端將輸出交流電壓，使繼電器線圈獲電。在繼電器動合觸點閉合后，主接觸器線圈電路將被接通，其動合觸點將閉合，直流調(diào)速器主電路則會導通。在工作臺點動運行的過程中，在將前進點按鈕按下后，PLC將使繼電器動合觸點閉合，調(diào)速器則將運行[4]。按照預先編制的程序，PLC將使斜坡輸入端子有正電壓輸入，調(diào)速器則會為直流電動機電樞供電，直流電動機勵磁電路會由勵磁電壓輸出，電動機開始運轉(zhuǎn)。將前進點動按鈕被松開，繼電器動合觸點將斷開。由于無電壓輸入，電動機將停止運轉(zhuǎn)。在按下后退點動按鈕時，PLC將把負電壓輸入定端子上，所以直流電動機將會反轉(zhuǎn)。在工作臺自動運行的過程中，將前進按鈕按下，繼電器動合觸點將會在PLC控制下閉合。此時，調(diào)速器將開始運行，給定端子上將有正電壓輸入，調(diào)速器會輸出點數(shù)電壓，勵磁電路則會輸出電壓，工作臺則會在電動機拖動下向前運行。到達所調(diào)行程后，開關將獲得感應，PLC則會控制工作臺減速[5]。此時，定端子上將輸入負電壓，從而導致電樞電路電壓極性改變，繼而導致電動機反轉(zhuǎn)。在工作臺后退到所調(diào)行程后，PLC又會控制工作臺后退減速或換向。通過往復運行，工作臺則可以正常工作。

3　結語

經(jīng)過改造，龍門刨床電氣系統(tǒng)結構得到了簡化。利用全數(shù)字直流調(diào)速裝置和PLC進行發(fā)電機組和繼電器控制系統(tǒng)的代替，不僅降低了系統(tǒng)噪聲，還使系統(tǒng)的可靠性得到了有效提高。而由于數(shù)字直流傳遞裝置能耗較低，所以系統(tǒng)能耗也得到了明顯降低。由此可見，在機床電氣系統(tǒng)改造方面，全數(shù)字直流調(diào)速和PLC值得進一步推廣應用。

[1]殷佳琳.基于直流調(diào)速裝置的單臂刨床改造研究[J].控制工程, 2013(3):573-576.

[2]沈玉梅.全數(shù)字直流調(diào)速器在龍門刨床改造中的應用[J].制造技術與機床,2010(3):146-148.

[3]秦剛.歐陸590+全數(shù)字直流調(diào)速器在龍門刨床改造中的應用[J].機床電器,2011(6):22-25.

[4]梁志宏,王懷學.基于PLC的龍門刨床直流調(diào)速系統(tǒng)改造[J].科技創(chuàng)新導報,2011(3):13.

[5]徐艮.B2010A龍門刨床電氣系統(tǒng)改造[J].設備管理與維修,2014 (2):48-50.

（編輯：賈娟）

App lication of Full Digital DC Speed Regulation and PLC in Transformation of Electrical System of M achine Tool

Zhao Yagao
(M aom ing Huayue M aching Equipments Co.,Ltd.,M aom ing Guangdong 525000)

In themachining process,the electric system of themachine tool often appears control fault.Based on this situation,taking Longmen planer electrical system as an example,the reform scheme for electrical system ofmachine tool is put forward.The application of full digital DC speed regulation and PLC in the transformation of electric system ofmachine tool are elaborated.It is indicated that the application of full digital DC speed and PLC in the reconstruction of the electrical system ofmachine tool is worthy of further popularization and application.

full digital DC speed regulation;PLC;electrical system ofmachine tool;transformation

TG535

A

2095-0748(2016)21-0039-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.21.17

2016-10-21

趙亞高（1980—），男，廣東茂名人，助理工程師，研究方向：機電一體化。