重慶龍門刨床plc改造 編程 維修 電話（18580190068）
龍門刨床是機械制造業(yè)中必不可少的機械加工設備，是制造重型設備，如大型軋鋼機、汽輪機、發(fā)電機、礦山設備等不可缺少的工作母機，主要用來加工大型工件的各種平面、斜面和槽。特別適宜于加工大型的、狹長的機械零件，如機床的床身、箱體、導軌等，應用非常廣泛。
國內(nèi)傳統(tǒng)使周的龍門刨床由于使用日久，出現(xiàn)精度降低、調(diào)速性差、生產(chǎn)效率低等問題，需要進行維修和改造�？紤]到原有設備與加工要求調(diào)速比達到40：1以上，可用于刨、銑削，靜差率小于5010，切削力恒定、平穩(wěn)，沖擊小，刀具切人、切出時自動減速，功耗低，安全可靠，易于維護等要求，需采用PLC與變頻器對龍門刨床進行電氣化改造，可使其可靠性提高，故障率降低。
1．設計、改造要求(1)設計B2012A龍門刨床PLC與變頻器控制電路及程序。
(2)安裝和調(diào)試B2012A龍門刨床PLC與變頻器控制系統(tǒng)。
2．設計龍門刨床拖動系統(tǒng)變頻調(diào)速電路及程序利用PLC對B2012A龍門刨床進行電氣化改造，在分析機床技術資料的基礎之上，首先要掌握B2012A龍門刨床拖動系統(tǒng)的工作原理，提出變頻器的改造方案，設計變頻器的控制原理圖，并設置制變頻器的參數(shù)。
(1)分析龍門刨床拖動系統(tǒng)工作原理。對龍門刨床拖動系統(tǒng)變頻調(diào)速電路進行電氣化改造，首先要分析其工作原理，然后確定相應的控制方案，并設計相應的程序。
①B2012A龍門刨床龍門刨床的工藝特點及其對電力拖動系統(tǒng)的要求如下。
a．調(diào)速范圍。采用直流電動機調(diào)壓調(diào)速，并加一級機械變速，使工作臺調(diào)速范圍達到1：20;b．B2012A龍門刨床對靜差率的要求是s≤1。對靜差度的要求實際上也就是對電動杌機械特性硬度的要求，即要求電動機的機械特性越硬越好。
c．工作臺往復循環(huán)中的速度變化。為避免刀具切人工件時的沖擊，工作臺開始前進時速度較慢，以使刀具慢速切人工件，而后再增加到規(guī)定速度。在工作臺前進與后退的末尾，工作臺能自動減速，以使刀具慢速離開工件，防止工件邊緣剝落，同時可減少工作臺反向時的超程和對電動機、機械的沖擊。當工作臺速度低于lOm/min時，減速環(huán)節(jié)不起作用。
B2012A龍門刨床的三種速度圖如圖4-64所示。
d．調(diào)速方案能滿足負載性質(zhì)的要求。工作臺在25m／nun以下時為等切削力區(qū)，希望輸出轉(zhuǎn)矩恒定，在高出25m／min時，則希望功率恒定。所以，B2012A型龍門刨床采用機電配合的調(diào)速方案，以提高電機功率的合理使用。
e．滿足磨削要求，工作臺速度能降到Im／min。
f．必要的聯(lián)鎖，以保證各部件的動作協(xié)調(diào)，避免因機床的誤動作而引起事故。
g．龍門刨床的進給運動與輔助運動應與工作臺的運動有機配合。
h．工作臺正反向過渡要快，以提高生產(chǎn)率，防止刨臺“脫軌”。
②拖動系統(tǒng)的組成。龍門刨床的主拖動系統(tǒng)采用電機擴大機調(diào)速系統(tǒng)。直流電動機M為其控制對象，由直流發(fā)電機Gl供電，通過一級減速帶動工作臺往復運動。擴大機輸出電壓向發(fā)電機的勵磁繞組供電。
該系統(tǒng)具有電壓負反饋、電流正反饋、電流截止負反饋和橋形穩(wěn)定環(huán)節(jié)。擴大機的01控制繞組為橋形穩(wěn)定控制，0Ⅱ繞組為電流正反饋控制，0Ⅲ繞組為給定電壓、電壓負反饋和電流截止負反饋的綜合控制。這種綜合控制方式，既可減少控制繞組的數(shù)量，又可用于改善系統(tǒng)的特性。
③交流控制電路。
a．交流電動機MA拖動直流發(fā)電機Gl、勵磁機G2，構成主拖動機組。主拖動機組對電氣控制的要求：
采用丫_一△降壓啟動；勵磁機G2輸出電壓達到額定值，KT△線圈得電后，主拖動機組才能完成啟動過程。
主拖動機組啟動后，工作臺直流電動機M才能投入運行。
交流電動機MA、M。、M陽中任一臺過載時，均能使工作臺停在后退結(jié)束的位置。
b．刀架控制電路。B2012A型龍門刨床裝有垂直刀架、右側(cè)刀架和左側(cè)刀架，分別由電動機Mc、M。和Mz來拖動。刀架控制電路能實現(xiàn)刀架快速移動和自動進刀。刀架的快速移動與自動進刀、刀架運動方向由裝在刀架箱上的機械手柄來選擇。
c．橫梁控制電路。在加工過程中橫梁是不準移動的，只有在加工完一個工件、準備加工另一個工件時，才需要根據(jù)工件的高矮調(diào)整刀架的高度而移動橫梁。橫梁可上升和下降控制，其過程為：放松→上升→夾緊；放松→下降→夾緊（回升）→夾緊。
④工作臺控制電路。
a．對工作臺的控制的要求。配合直流部分，能完成多種控制和自動工作。按照機械加工工藝的要求，它必須有較多的工作狀態(tài)，如步進、步退、前進、后退的自動循環(huán)，減速，換向等。
刨臺的往復運動必須能夠滿足每個往復周期的轉(zhuǎn)速變化和控制程序。
刨臺的刨削速率和高速返回的速率都必須能夠十分方便地進行調(diào)節(jié)。
刨臺必須能夠點動，常稱為“刨臺步進”和“刨臺步退”，以利于切削前的調(diào)整。
與橫梁、刀架的聯(lián)鎖刨臺的往復運動與橫梁的移動、刀架的運動之間，必須有可靠的聯(lián)鎖；與油泵電動機要聯(lián)鎖。
b．工作臺的“步進”或“步退”。主驅(qū)動電動機MA啟動完畢，接觸器K△得電，K△常開觸點(13-7/8)閉合，為工作臺控制電路的工作做好準備，控制電路如圖4-68所示。
(2)確定龍門刨床拖動系統(tǒng)變頻器調(diào)速控制方案。
①刨臺調(diào)速方案的確定。通過前面的分析可知，龍門刨床工作臺在25m/min以下時為等切削力區(qū)，希望輸出轉(zhuǎn)矩恒定，負載具有恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)；龍門刨床工作臺在25m/min以上時希望輸出功率恒定，負載具有恒功率性質(zhì)。為滿足技術要求，龍門刨床的主傳動采用了機電聯(lián)合調(diào)速方案，即采用機械傳動比為2:1的齒輪變速與直流電動機的調(diào)壓調(diào)速配合。其中，齒輪變速具有恒功率調(diào)速特性。
采用交流變頻調(diào)速拖動系統(tǒng)，可以通過靈活地預置恒轉(zhuǎn)矩與恒功率調(diào)速的轉(zhuǎn)換點，使調(diào)速系統(tǒng)的特性更好地滿足龍門刨床主拖動負載的調(diào)速特性要求，實現(xiàn)無級調(diào)速。工作臺換向制動采用能量回饋裝置，制動速度怏，能量又回饋給電網(wǎng)，還可降低主拖動電動機的設計功率。
②刀架變頻調(diào)速方案。
a．龍門刨床的刀架結(jié)構。
(a)垂直刀架。垂直刀架有兩個，裝在橫梁上，由同一臺電動機拖動，只能左右移動。
(b)側(cè)刀架。側(cè)刀架有兩個，左右各一個，裝在立柱上，各自有一臺電動機拖動，只能上下移動。
b．對刀架運動的基本要求。
(a)刀架既可以自動進給，也可以TLE4241G快速移動，由進刀箱上的機械手柄的位置來決定。快速移動與自動進給不能同時進行。
(b)自動進給在每次刨臺后退結(jié)束時進行，進刀量的多少由機械機構控制。
(c)在刨臺自動循環(huán)時，刀架不能快速移動。
(d)刀架的移動都有限位控制。
(e)刀架在切削完畢、返回之前，必須“抬刀”，以免刨刀在返回過程中在工件上留下劃痕，影響光潔度。抬刀動作由抬刀電磁鐵來完成。
c．變頻調(diào)速方案。由于變頻器能夠準確地控制運行頻率和升降時間，而PLC又計時精確，所以，利用PLC配合變頻器控制進刀量，不但簡化了系統(tǒng)的機械機構，還能控制進刀量的精度。
因此，采用垂直刀架和左、右側(cè)刀架分別由變頻器驅(qū)動進刀電動機實現(xiàn)進刀量的無級調(diào)速方案。
③銑頭（磨頭）的變頻調(diào)速方案。對B2012A龍門刨床的銑磨削運動采用變頻調(diào)速，利用變頻器控制銑磨頭的速度。
(3)變頻器的選擇。
①主拖動控制裝置變頻器的選擇。
a．主拖動電動機的選擇。由于龍門刨床原來所用的直流電動機為60kW，現(xiàn)改用交流異步電動機，首先要對其容量進行選擇，然后選擇其類型。
龍門刨床的主運動在采用變頻調(diào)速以后，電動機的容量可減少為直流電劫機的3／4，即45kW就已經(jīng)足夠，為留有余地，選擇55kW的電動機，其最高工作頻率為75Hz。
由于本系統(tǒng)是改造直流調(diào)速系統(tǒng)，即用交流電動機的變頻調(diào)速替代直流電動機的調(diào)壓調(diào)速，故選用專用于變頻調(diào)速的交流電動機，需用YVP250M-4型異步電動機，主要參數(shù)為：
Pmn=55kW,Lmn=105A,Tmn=350.lN.m。
b．變頻器的選擇。
(a)變頻器型號的選擇。選用FR-A740-75-CHT型變頻器。該變頻器可在無反饋矢量控制的情況下，也能在0.3Hz時運行，其輸出轉(zhuǎn)矩達到額定轉(zhuǎn)矩的150%，能夠滿足拖動的要求。
(b)變頻器容量的選擇。變頻器的容量只需和配用電動機容量相符即可。因電動機為55kW，則變頻器選擇75kVA。
②刀架變頻器的選擇。
a．刀架電動機的選擇。刀架的運動都是在不切削時進行的，因此，刀架電動機的負載大小是基本恒定的，變化很小。
此外，刀架電動機屬于短時工作，在工作期間，電動機的發(fā)熱不可能達到一定的溫升，因此，電動機可以工作在過載狀態(tài)下。選用Y90L-4異步電動機為刀架電動機，刀架電動機的功率為1.5kW，1400r/min，380V，3.7A。
b．刀架變頻器的選擇。選用兩臺FR-A740-2.2-CHT型小型變頻器控制左右側(cè)和垂直刀架電動機。
③銑磨頭變頻器的選擇。
a．銑磨頭電動機的選擇。根據(jù)加工要求，選用Y160M-6電動機，功率7.5kW，轉(zhuǎn)速960r/min，380V，17A。
b．銑磨頭變頻器的選擇。根據(jù)銑磨頭電動機的容量和加工性能要求，銑磨削加工可能出現(xiàn)過載，故選用容量為llkW昀FR-A740-11-CHT型變頻器控制銑磨頭電動機。
(4)設計變頻器的控制電路。在選擇好變頻器及配套的電動機之后，對變頻器的控制電路要進行設計，具體的內(nèi)容如下。
①設計龍門刨床工作臺的變頻調(diào)速控制電路。工作臺的驅(qū)動系統(tǒng)采用變頻調(diào)速后，主驅(qū)動系統(tǒng)只需要一臺異步電動機就可以了，與直流電動機調(diào)速系統(tǒng)相比，系統(tǒng)結(jié)構變得簡單多了，龍門刨床工作臺的變頻調(diào)速控制電路。全部工藝過程及聯(lián)鎖、信號、報警均由一臺PLC控制。由專用接近開關得到的信號，接至PLC的輸入端；PLC的輸出端接至變頻器控制端，以調(diào)整工作臺在各時間段的轉(zhuǎn)速。
PLC的輸入輸出設備和輸入輸出端子的分配。
②變頻調(diào)速系統(tǒng)控制電路分析。
a．變頻器的通電。斷路器合閘后，由按鈕SB1和SB2控制中間繼電器K。，的接通和斷開，再由K。，控制交流接觸器K。，的通斷，進而控制變頻器的通電與斷電，并由指示燈HLM作為變頻器工作指示。
b．速度調(diào)節(jié)。工作臺的刨削速度和返回速度分別通過電位器RP1和RP2來調(diào)節(jié)；工作臺步進和步退的轉(zhuǎn)速由變頻器預置的點動頻率決定。
c．往復運動的啟動通過工作臺前進和后退按鈕SF2和SR2來控制，具體按哪個按鈕，需根據(jù)工作臺的初始位置來決定。
d．故障處理。一旦變頻器發(fā)生故障，觸點KF1閉合，切斷變頻器的電源，同時，指示燈HLT亮，進行報警。
e．油泵故障處理。一旦油泵發(fā)生故障，油壓繼電器KP閉合，PLC將使工作臺在往復周期結(jié)束之后再停止運行，同時，指示燈HLP亮，進行報警。
f．停機處理。正常情況下按ST2，則工作臺應在一個往復周期結(jié)束之后才切斷變頻器的電源。如遇緊急情況，則按ST1，使整臺刨床停止運行。
g．變頻器的控制。當S5斷開時，由輸入端Al的給定信號決定變頻器的輸出頻率；S5閉合時，由輸入端A3的給定信號決定變頻器的輸出頻率；S8閉合時，按預置的點動頻率工作；Sl、S2接通時，分別為正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制。PG為光電編碼盤的輸入信號，接人為“有反饋矢量控制”，將使控制效果更加究美；不接入PG，在無反饋矢量控制的情況下，也能在0.3Hz時，輸出轉(zhuǎn)矩達到額定轉(zhuǎn)矩的150%。外接制動電阻R制，吸收工作臺在頻繁往復運行中由于減速、制動在逆變器直流母線上產(chǎn)生的過高泵升電壓，提高工作效率，縮短輔助時間。
工作臺自動循環(huán)的五段不同速度亦可采用預置多段速度控制，只需在PLC多增加兩個輸出控制端，接至變頻器的多段速度控制端（例如S9、Sl0端），并采用二進制控制方式，通過變頻器參數(shù)的設置滿足工作要求。
③設計刀架的變頻控制電路。龍門刨床采用PI。C配合變頻調(diào)速來控制進刀量，可簡化機械結(jié)構，還能提高控制進刀量的精度。刀架變頻調(diào)速的基本電路如圖4-70所示。
a．UF2是左右刀架共用的變頻器，UF3是垂直刀架變頻器。用一個二位切換開關SAN2來控制左右刀架的工作，SAN2的三個位置分別是：左刀架工作、右刀架工作、中間位置為左右刀架同時工作。
b．SB3和SB4是控制變頻器UF3電源的按鈕開關，SB5和SB6是控制變頻器UF2電源的按鈕開關，SAv和SAN1是用于切換刀架移劫方向的旋鈕開關。需要哪個刀架工作，則按下相應的變頻器電源控制開關。
c．KF2和KF3分別是變頻器IJF2和變頻器UF3的故障信號。
d．SBv、SBR.SBi．分別是垂直刀架、左刀架和右刀架的快速移動按鈕。
e．Xl、X2為刀架電動機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制端，X3為刀架電動機點動快速調(diào)整控制端；正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)速度由外接電位器RP3或RP4調(diào)整。
(5)設置變頻器的參數(shù)。
①變頻調(diào)速的指標。
a．工作臺行程速度（配刨、銑變速箱）。
(a)刨削：5～70m／min無級調(diào)速。
(b)銑削：0.08～2m／min無級調(diào)速。
(c)磨削：1～3m／min無級調(diào)速。
b．刨刀架進給量范圍。
(a)垂直刀架：垂直方向為0.2～25mm／次；水平方向為0.4～50mm／次。
(b)側(cè)刀架：垂直方向為0.4～50mm／次。
c．銑頭轉(zhuǎn)速范圍。
(a)銑頭主軸轉(zhuǎn)速：72～540r／min無級調(diào)速。
(b)刨刀架橫銑速度：0.04～1.6m／min無級調(diào)速。
(c)刨刀架縱銑速度：0.04～1.6m／min無級調(diào)速。
d．靜差度≤3%（低速時）。
e．換向距離≤250nun。
3．設計龍門刨床PLC電路及程序利用PLC對B2012A龍門刨床進行電氣化改造，在設計變頻器的調(diào)速方案及參數(shù)設置后，還要掌握繼電控制系統(tǒng)的工作原理，提出PLC的控制方案，設計B2012A龍門刨床PLC控制原理圖，并編制出PLC程序。
(1)分析龍門刨床繼電控制系統(tǒng)的工作原理。對龍門刨床繼電控制系統(tǒng)進行電氣化改造，首先要分析其原有的工作原理；然后確定相應的控制方案，并設計PLC控制電路及程序。
交流電動機MA驅(qū)動直流發(fā)電機Gl、勵磁機G2，構成主驅(qū)動機組。
①主驅(qū)動機組對電氣控制的要求如下。
a．采用丫-△減壓啟動，在丫形換△形過程中要有一短暫的延時，以保證兩組繼電器動作的電弧不致引起短路故障。
b．勵磁機G2輸出電壓達到額定值，KTA線圈得電后，主驅(qū)動機組才能完成啟動過程。
c．主驅(qū)動機組啟動后，工作臺直流電動機M才能投入運行。
d．交流電動機MA、MB、Mn中任一臺過載時，均能使工作臺停在后退結(jié)束的位置。
②主驅(qū)動機組啟動控制電路。
(2)確定龍門刨床PLC控制方案。
①通過對生產(chǎn)工藝過程的分析和改造工藝要求，電氣控制的方案選擇PLC控制方式，具體的方案如下。
a．工作臺變頻調(diào)速的PLC控制，其控制信號都需要輸入PLC。
b．用PLC控制刀架電動機的變頻調(diào)速。用PLC實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、點動等。
c．用PLC控制刨刀的抬刀，用直流接觸器和直流電磁鐵控制刀架抬刀動作。
d．用PLC實現(xiàn)橫梁的上升與下降、夾緊與放松等。
e．用PLC與變頻器控制銑磨頭的工作。
￡用PLC控制油泵電動機的工作。
以上的輸入和輸出信號都屬于開關量，故根據(jù)各輸入和輸出信號的數(shù)量和性質(zhì)，選擇合適的PLC。本機床的電氣改造采用PLC控制整個控制電路，具體選擇三菱FX2-64型PLC作為控制機型。
②PLC改造方案系統(tǒng)圖。
(3)輸入輸出設備和輸入輸出端子的分配。
(4)設計PLC系統(tǒng)控制原理圖。
①工作臺控制電路。
②刀架的控制電路。
③抬刀控制電路，抬刀電磁鐵控制電源是經(jīng)全波整流后得到，由于一般交流接觸器的觸點不宜使用在直流電路中，故控制接觸器KMc的觸點接在整流橋之前。KMN是抬刀直流接觸器，它的作用和KMc完全相同，實施對抬刀電磁鐵YAl～YA4的控制。具體哪個刀架需要抬刀，則由選擇開關SAl～SA4來決定。由于抬刀電磁鐵的電感量很大，當接觸KMN的觸點斷開時，將產(chǎn)生很大的自感電動勢，電磁鐵線圈兩端并聯(lián)放電電阻RFl～RF4，釋放自感電動勢。
④橫梁升降對調(diào)速的要求不高，可不采用變頻調(diào)速，控制電路采用PLC控制，如圖4-77所示。電流繼電器KAP用于控制橫梁的夾緊程度，位置開關SOs用于反映橫梁的松緊狀態(tài)，當橫梁放松完畢后，SOs閉合，允許橫梁移動。
⑤其他輔助運動的控制電路。
a．磨頭（或銑頭）電動機的控制電路。當代龍門刨床常常也可以進行磨削或銑削，因而配有專用的驅(qū)動砂輪（或銑刀）旋轉(zhuǎn)的電動機，通過變頻器調(diào)整磨銑削電動機的轉(zhuǎn)速，電路圖如圖4-70所示。
b．油泵電動機的控制電路。其控制方式可以有自動和手動兩種，轉(zhuǎn)換開關SAR處于斷開狀態(tài)，油泵在自動方式下工作，在工作臺進行自動循環(huán)運行時自動地為工作臺提供潤滑油；SA。閉合，油泵工作于“手動”方式，油泵電動機運行，主要用于檢查油泵的工作情況或潤滑油的質(zhì)量。
(5)編制PLC控制程序。根據(jù)B2012A龍門刨床電氣控制系統(tǒng)的改造要求及PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出地址，編制PLC控制程序。
B2012A龍門刨床的工藝流程由PLC控制變頻器、繼電器進而驅(qū)動交流電動機來實現(xiàn)。工作臺自動、步進（步退）、換向、速度變換，垂直刀架和左右刀架的自動進給及點動快速移動控制，橫梁升降和夾緊控制，以及互相的聯(lián)錟和指示等功能都由PLC軟件來實現(xiàn)。
4．安裝與調(diào)試龍門刨床PLC控制系統(tǒng)利用PLC、變頻器對B2012A龍門刨床進行電氣化改造，在設計好PLC的程序和設置變頻器的參數(shù)之后，要對B2012A龍門刨床PLC控制系統(tǒng)進行安裝與調(diào)試。
(1)所需設備、工具及材料。
(2)確定電氣控制元件布局圖。
①根據(jù)原龍門刨床操作系統(tǒng)懸掛按鈕控制盒布置圖，確定改造后龍門刨床懸掛按鈕控制盒布置圖。
②根據(jù)原龍門刨床操作系統(tǒng)控制柜面板布置圖，確定改造后龍門刨床控制柜面板布置圖，由于變頻器要經(jīng)常操作，進行參數(shù)設置，故將變頻器設置在控制柜面板上。改造后龍門刨床控制柜面板布置圖。
③根據(jù)選擇的元器件，結(jié)合原龍門刨床控制柜內(nèi)布置圖，確定改造后的龍門刨床控制柜內(nèi)布置圖。
④結(jié)合電路原理圖和布置圖繪制電氣系統(tǒng)線路接線圖。
(3)安裝電氣控制元件。在控制板上按布置圖安裝走線槽和所有電器元件，并貼上醒目的文字符號。安裝時，組合開關、熔斷器的受電端子應安裝在控制板的外側(cè)；元件排列要整齊、勻稱，間距合理，且便于元件的更換，緊固元件時用力要均勻，緊固程度適當，做到既要使元件安裝牢固，又不使元件損壞。
(4)連接PLC電氣控制線路。
①安裝前檢查所有電動機、抬刀電磁鐵、按鈕、行程開關、光電編碼器等外圍設備。
②電氣設備的接線。根據(jù)接線圖接好電氣柜的電源及電氣柜與各電動機、各行程開關、按鈕、抬刀電磁鐵和光電編碼器等的連線，連接變頻器控制電氣柜和PLC控制電氣柜之間的連線，并接好外部元件。
③接線完畢后進行復查，以防接錯或漏接。
(5)調(diào)試電氣控制系統(tǒng)。
①輸入可編程指令。根據(jù)梯形圖或程序指令表，用編程器或微機輸入程序。操作步驟如下。
清除用戶程序存儲器的內(nèi)容；輸入程序，把用戶程序?qū)懭牖締卧铮怀绦驒z查。
②變頻器參數(shù)的預制。利用變頻器的鍵盤進行預制，使變頻器在調(diào)速過程中盡可能與生產(chǎn)機械的特性要求相吻合。
③模擬試運行。根據(jù)圖樣、資料檢查全部電路，模擬工藝流程進行無載試運行。
④帶負載試運行。模擬試運行正常后，接上負載進行試運行。