B2016A型龍門刨床電控系統自動化改造

蔣士博 陳競雄 劉 捷 方 婷

(①四川工程職業技術學院機電系，四川德陽 618000;②廣安桂興水泥有限公司，四川廣安 638018)

某機加廠B2016A型雙臂六米龍門刨床，1995年用晶閘管－直流電動機(SCR－D)模擬直流調速系統代替JF－D調速系統改造后，開始幾年運行正常，生產效率很高，但從2004年以后，設備故障頻率升高，電子元器件經過十幾年的運行已嚴重老化，參數經常發生變化，系統出現軟毛病的情況特別多，為排除故障增加了相當大的難度，嚴重制約了生產的正常進行。

1 改造總體構架

改造總體構架如圖1。改造框圖中，保留了原來的按鈕站，這樣可以保證操作人員原有的操作習慣，設備的大部份操作都在按鈕站上完成。操作指令傳送給PLC控制系統，PLC對這些指令進行處理后控制相應的設備。PLC將設備的運行狀態信號傳送給按鈕站，按鈕站用指示燈顯示相應的信息。按鈕站的按鈕、外部行程開關和操作手柄通過PLC，控制油泵、風機、橫梁升降、橫梁夾緊、垂直刀架、右側刀架、左側刀架的電動機，以及后退行程抬刀電磁鐵線圈。

2 PLC 的外部接線圖［1－4］

根據所需的PLC的輸入/輸出點數，并留有一定的余地，選擇PLC的基本單元的型號為FX2N－80MR－001。圖2和圖3是PLC的外部接線圖。

3 PLC控制程序設計

3.1 工作臺步進/步退控制程序設計

工作臺步進/步退階段行程開關安裝如圖4，梯形圖如圖5。

3.2 工作臺自動往返控制程序設計［4－5］

圖6中t1和t6是工作臺后退換向和前進換向能耗制動階段，t2是慢速切入階段，t3和t5是慢速前進和減速前進階段，t4是切削階段，t7與t9是慢速后退和減速后退階段，t8是快速后退階段。圖7是根據圖6畫出的工作臺自動運行的順序功能圖(SFC)。

3.3 橫梁升降控制程序設計［6－7］

橫梁升降要實現的動作如下:橫梁上升時，自動按照先松開橫梁→橫梁上升→橫梁夾緊的順序動作;橫梁下降時，自動按照先松開橫梁→橫梁下降→橫梁回升→橫梁夾緊的順序動作。根據橫梁升降過程的動作要求畫出的橫梁運行SFC，如圖8所示。

3.4 刀架運動控制程序設計［8－9］

龍門刨床裝有左側刀架、右側刀架和垂直刀架，它們分別由電動機Z、Y、C來拖動。刀架的控制電路用于實現刀架的快速移動與自動進給。

刀架快速移動、自動進給和運動方向由裝在刀架進刀箱上的機械手柄X30、X31和X32選擇。刀架的進給機構采用緊張環，依靠緊張環的大小控制每次的進刀量，每次進刀完成后，拖動刀架的電動機反向旋轉，使緊張環復位，以便為第二次進刀作好準備。

圖9是控制垂直刀架的梯形圖。垂直刀架快速移動的條件:工作臺應處于靜止狀態(M103為OFF)，垂直刀架手柄X30處于斷開位置(X30為OFF)，垂直刀架退刀電動機未動作(Y23為OFF)。點動垂直刀架快移按鈕X25，M110和Y22動作，C－ZC接觸器主接點閉合，電動機C正轉，垂直刀架快速移動，當刀架到達所需位置，松開按鈕X25，垂直刀架快移過程結束。刀架快速移動方向由機械手柄控制。

工作臺處于自動運行狀態時，M103為ON，X2和X3分別是前進換向和后退換向位置開關，M104和M105為ON時工作臺處于前進換向和后退換向狀態。垂直刀架自動進給分為自動進刀和自動退刀，自動進刀在工作臺后退換向時進行，自動退刀在工作臺前進換向時進行。垂直刀架自動進給時，垂直刀架手柄X30應處于閉合位置。

左側刀架、右側刀架的快移和自動進給的工作原理與垂直刀架相同，限于篇幅，在此不再贅述。

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