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龙门刨床模拟控制台设计方案

类别:案例展示   发布时间:2019-03-05 16:54   浏览:

  在着手看龙门刨床电气控制线路图之前,首先应该了解龙门刨床的生产工艺及它对电气控制系统提出的要求。
 
  B2012A龙门刨床对电气控制系统的要求,综合起来大约有以下几点:
 
  (1)宽广的调速范围。由于加工不同的零件和使用不同的刀具,就要求机床具有不同的速度,以满足生产工艺的要求。B2012A龙门刨床采用了电机放大机作为直流发电机励磁调节器的直流发电机-电动机系统,从而工作台调速范围达到20:1。工作台在低速档的速度为6-60米/分。在高速档为9-90米/分。在低速档或高速档范围内,能够实现电气的无级调速,以便能选择最合理的切削速度。
 
龙门刨床
 
  (2)工作台能按照需要实现自动的往返循环。在高速切削时,为了减小对刀具的冲击,应使刀具慢速切入工件。在工作台前进与返回行程末尾,工作台能自动减速,以刀具慢速离开工件,防止工件边缘剥裂,同时可减小工作台反向时的冲程和对电机、机械的冲击。
 
  (3)工作台前进与返回行程的速度,能分别地做无级调整,不必停车。用于磨削时,工作台应能降低速度为1米/分。
 
  (4)刀架能自动进给和快速移动。
 
  (5)系统的机械特性应具有一定的硬度(静差度小于10%),以避免因切削负荷的变化引起工作台速度过大的波动,而影响到加工表面的质量。同时,系统的机械特性应具有下垂特性,当负荷过大时,能使拖动工作台的直流电动机的转速下降,以致停止,从而达到保护电机及机械部分的目的。
 
  (6)因为工作台经常运行在过渡过程状态,因此要求过渡过程快,传动平稳。
 
  (7)有必须的联锁保护。
 
  三、用可编程序控制器(PLC)改造龙门刨床电气控制系统
 
  (一)如何利用PLC替代龙门刨床的接触器
 
  在利用PLC改造龙门刨床电气控制系统的工作过程中,我将龙门刨床的电气控制系统分为四大块,逐个改造,最后整合在一起,修改整个程序的不成熟之处,这四大块分别是1)主拖动机组的控制2)工作台的控制3)刀架的控制4)横梁升降的控制。下面就先从主拖动机组的控制讲起。
 
龙门刨床
 
  (1)主拖机组的控制
 
  Y-△起动机组的起动按钮(2A)和停止按钮(1A),在程序中由输入开关x1和x0来代替,接触器C-A、Y、C-B都采用内部继电器来编写,接触器△在程序中作为外部继电器处理,时间继电器SJ-A和SJ-△采用TM指令处理。其中SJ-△的动作要先于SJ-A,因为当按下启动按钮x1(2A)后C-A吸合,并联在x1下的常开触点将启动按钮自锁,这时交流电动机被接通,励磁机产生励磁,只有励磁机(自励)产生足够的电压,SJ-△才能接通,而后SJ-A,C-B、Y等接触器才能吸合。
 
  但用PLC程序设计结合显示板做模拟显示实验时,省去了励磁机,这里只能以电压作为度量值的SJ-△时间继电器,做成以时间为度量值的处理。SJ-△的第二个作用是利用它的常闭延时闭合触点闭合时的延时接触器Y形释放后△形才吸合。在程序中SJ-△的常闭延时闭合触点由TM指令的常闭触点代替。各条支路互锁、自锁触点则是由相应的内部或外部继电器的常开或常闭触点构成的。
 
  (2)工作台的控制
 
  在编程中将这部分内容分为步进、步退和工作台自动工作两部分。当电机组Y-△起动成功,串接在工作台控制线路中的外部继电器△的常开触点闭合,这时才可以进行步进、步退或自动运行操作。工作台步进、步退、前进、后退的起动按钮由输入开关x7、x8、x10、x11来编写,总停止由输入开关x9来编写。
 
  为了便于工作台停止按钮的控制,加入了内部继电器R26,步进、步退及自动运行控制的支路中都串入了R26的常开触点进行互锁。结合显示板,将接触器Q、H、JI都作为外部继电器处理,当步进或步退操作时Q、H所对应的小灯亮,当工作台自动运行时,JI继电器对应的小灯亮,同时若工作台处于前进状态,Q继电器对应的小灯也亮,若处于后退状态JI和H分别对应的小灯同时亮。
 
  在工作台前进,后退。自动运行以及慢速切入等功能的线路中,都用到行程开关。A系列龙门刨床电气原理图中的行程开关多达6个,本程序采用了带自锁的输入点的方式来编写,为了在显示板中显示出某个行程开关的具体动作情况这六个行程开关分别连接六个输出继电器,并配以小灯表示其动作情况。
 
龙门刨床
 
  工作台的前进减速,后退减速,慢速切入控制由于与交磁扩大机中的电阻b-Q ,b-H相连,而本文后面将对交磁扩大机调速环节做直流可控硅调速系统的改造,所以在编写程序里没有做任何改变,也没将其删去。程序中所用到的自锁、互锁都是由内部继电器和外部继电器的常开或常闭触点在电路中并联或串联来实现的。
 
  (3)刀架的控制
 
  刀架控制程序分为三个部分,垂直刀架,左侧刀架,每个程序又分为自动运行和刀架快速移动两个方面。以垂直刀架为例,垂直刀架电动机的正转,反转没有分开用发光二极管来显示,在编程中添加一个外部继电器,正反转时该外部继电器均被接通并用发光二极管显示。线路中的凸轮开关,如KK-C等,用输入开关保持代替,并用常开(闭)触点对其他电路进行互锁。其他两个刀架同上。
 
  控制系统要求
 
  机床型号为BX2012,要求改造后机床的调速范围为5m/min一60m/min,系统运行的平滑性要好,能实现无级调速,且有很好的起制动性能。起制动时既能快速启动和制动,又机械冲击不过大,不对机械部件造成损害。能快速实现提速、降速和平稳的调节速度,换向时要减小对齿轮的冲击。能实现慢速切入,稳速加工,快速换向,点动调节等各种加工工艺要求。
 
  A. 系统组成本系统由VVVF(变电压变频率)变频器、交流电动机(Y280S一8,Pe =37KW ,I。=78-2A,n。=740r/min)、测速器组成闭环调速系统。采用闭环调速系统是为了对负载的波动和电网的波动有较强的抗干扰能力,以刨床的稳定运行。刨床的电机均由PLC 给出的指令进行控制。设计时,主传动用一台异步电动机代替原K—F—D系统机型,进给机械执行机构则用变频调速器取代原电磁离合器,实现对工作台的各种不同速度的控制和往返换向。
 
龙门刨床
 
  核心部件用PLC进行控制,它根据操作站指令和现场信号,按预先编制好的程序对变频器、刀架、横梁、磨头的跟踪状况进行自动或人工控制。变频器选用日本富士FRN45 Ggs一4JE电压型通用变频器。原系统采用机械式行程开关, 由于工作台时频繁的往复运动,挡块频繁地撞击行程开关,导致行程开关容易发生故障,在不可靠的时候更可能产生事故,影响生产。改造中我们用光控无触点接近开关代替机械式行程开关,经使用效果很好。
 
  B.工作原理龙门刨的刨削过程是工件(放在刨台上)与刨刀之间做相对运动的过程。也就是刨台频繁的往复运动。刨台的运动分为人工点动运行和自动往复循环运行。图1是刨台的往复周期运行图。龙门刨床的刨削过程是工件(放在刨台上)与刨刀之间做相对运动的过程。也就是刨台频繁的往复运动。刨台的运动分为人工点动运行和自动往复循环运行。图1是刨台的往复周期运行图。图1 刨台的往复周期
 
  经过交流变频调速改造后,BX2012龙门刨床的拖动系统大大简化,减小了电动机的容量。加工的调速范围变宽,达到3—70m/min,静差率<3% ,且为无级调速,工作台运行更加平稳,尤其是换向迅速且冲击小,加工效率提高。此外变频调速有利于节电,且使现场的操作控制变得更为方便和可靠。而PLC的应用充分体现了快速、灵活的控制特点。实现了以往难以作到的多种复杂控制和故障保护,使系统实现了操作维护简单化和控制智能化。