PLC对龙门刨床的电器改造.doc

绪论 随着工业科技的飞速发展，数控技术的发展在一定程度上代表了一个国家先进的科学技术水平。就目前而言，我国是世界上机床产量最多的国家，虽然我国科技水平在世界上稍有一席之地，但生产的数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低的水平，生产的普通数控机床比重大，生产效率低，大部分采用继电器控制，存在着易故障，难检修等弊端，对加工业的发展有很大的制约和限制性。 随着计算机技术的高速发展，推动了工业科技发展的步伐，给机械制造业带来根本性的变化。近几年来，我国在普通机床改造方面取得了很大的成就，普通机床的控制系统逐步被PLC控制的高效率，高精度的数控机床所代替，产生了巨大的生产力，然而在机械加工制造中被广泛使用的用来加工大型工件的设备—龙门刨床的改造却少之又少，在一定程度上影响着制造业的发展。 传统龙门刨床的电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，其改造或增加功能较为困难，而且继电器控制系统依靠机械触点的动作实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题，很大程度上提高了故障发生率，且由于使用大量的机械触点，存在机械磨损、电弧烧伤等问题，寿命短，系统的大量连线使得机床的可靠性和可维护性较差。 本设计提出通过采用PLC对其传统的龙门刨床进行电气改造改造是因为PLC很容易实现比较复杂的控制逻辑，与其传统的继电器实现同样的功能则需要大量的控制继电器，在同种要求下，PLC可省去大量的控制继电器，节能降耗，降低运行成本，且改变工艺控制简便易行，而且PLC是无触点电路，反应快、噪音小、寿命长等优点，在实现同样功能的基础上还可以弥补继电器逻辑控制的不足，可以大大提高机床的工作效率，完全可以达到预期电气改造的目的。 　　 1. 龙门刨床的结构 龙门刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作台上装夹多个零件同时工作，如图（1）所示。它主要由床身、工作台、立柱、横梁、左右侧及垂直刀架组成，其横梁和立柱组成龙门式框架结构，所以称为龙门刨床。 1-右侧刀架 ; 2-横梁； 3-右立柱； 4-顶梁； 5-垂直右刀架； 6-垂直左刀架; 7-左立柱； 8-左侧刀架； 9-工作台； 10-机座 图1 龙门刨床示意图 龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动，空行程速度大于工作行程速度。横梁上装有两个垂直刀架，刀架滑座可在垂直面内回转一个角度，并可沿横梁作横向进给运动，横梁也可在两立柱上作上下调整，一般在两个立柱上还安装有可沿立柱上下移动的侧刀架，以扩大加工范围。工作台回程时刀架可机动抬到，以免滑伤工作表面。机床工作台的驱动可用发电机－电动机组或可控硅直流调速方式，调速范围较大，在低速时也能获得较大的驱动力。从整体上看，工作加工过程较为简单。 2. 龙门刨床的主回路设计及变频器的选择 2.1 龙门刨床电力拖动系统主回路设计 龙门刨床主要涉及的有：主拖动、油泵、风机、横梁升降、横梁夹紧，垂直及左、右侧刀架等电机。油泵和风机只有在主拖动电机启动运行时才可启动，其余电机在正反向运行之间形成电气互锁，主回路设计如图（3）所示。 图3 电力拖动系统主回路设计 2.2 主拖动电机的选型 B2010A型龙门刨床原直流调速系统的直流电机型号是ZBD-93-BL,功率为60KW,额定转速为1000r/min,额定转矩为 式中P为功率(KW)；T为转矩()；n为转速(r/min)。 通过计算比较,与直流电动机参数比较接近的交流电机式55KW的6极电机,其额定转矩为525.53。由于变频器的低速调速性能不是很好,为了提高实际使用的变频器最低频率,决定选用55KW的8极变频电动机,其额定转矩为700.7。为了解决低速时电动机的散热问题，变频电动机上还安装配备了一个风机，变频电动机工作时风机处于运转状态。通过以上计算，55KW的8极变频电动机的转矩比原来的直流电动机大，能够满足系统调速范围的要求。 2.3 变频器的选择 2.3.1 变频器选型 根据前述龙门刨床拖动系统的工作要求，通过查阅有关资料，造多种同类变频器反复比较论证后，决定选用TD3000系列变频器。 电机、变频系统选型如下： 主拖动：55KW交流变频电机选用TD3000-4T0550G变频器； 主拖动制动单元：两台TDB-4C01-0300控制单元，两只10欧/10KW制动电阻. 2.3.2 主拖动与变频器的连接 主拖动与变频器的连接如图（5） 图5 主拖动与变频器的连接 2.3.3 变频器的基本运行配线图 变频器的基本运行配线图如（6）所示。 图6 变频器的基本运行配线 3. PLC的选型及控制接线 3.1 龙门刨床PLC控制系统构成 龙门刨床PLC控制系统构成主要有：主传动调速换向控制，刀