全數字直流調速和PLC在機床電氣系統改造中的應用研究

趙亞高

（茂名華粵機電設備有限公司，廣東茂名525000）

全數字直流調速和PLC在機床電氣系統改造中的應用研究

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，機床電氣系統時常會出現控制故障。基于這種情況，以龍門刨床電氣系統為例，提出了機床電氣系統改造的方案，詳細介紹全數字直流調速和PLC在機床電氣系統改造中的應用，說明了全數字直流調速和PLC在機床電氣系統改造方面值得進一步推廣應用。

全數字直流調速；PLC；機床電氣系統；改造

引言

在機械工業中，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。而該種系統更具有效率低、設備多、電能浪費嚴重的問題，經過長期使用后會頻繁發生故障，不利于加工生產工作的開展。隨著電控技術的發展，全數字直流調速和PLC技術得以出現，從而為實現系統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改造中的應用，以便更好地促進機械工業的發展。

1　機床電氣系統改造方案的提出

目前，龍門刨床多使用直流發電機組和交磁擴大機構成的電氣系統，并使用由繼電器和交流接觸器等元件構成的控制系統實現機床動作的控制。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。針對機床電氣系統結構和改造需求，可使用全數字直流調速裝置進行發電機組的改造。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。而使用直流調速裝置進行磁擴大機的替代，則能夠將發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，并使機床速度調節范圍變寬。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，該裝置擁有參數設定功能，可直接實現參數設定，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系統控制、調節和監控，動態控制性能良好。在系統控制上，需選用三菱公司生產的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　全數字直流調速和PLC在機床電氣系統改造中的應用

2.1全數字直流調速技術的應用

在機床電氣系統改造過程中，需利用直流調速裝置的比例—積分調節功能實現主拖動電氣控制。該裝置擁有完全匹配電流環，可達到最佳動態運行性能。在裝置內部，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裝置反饋，則能夠實現閉環控制。而在電樞電壓反饋上，則能實現IR補償。利用串行口或面板控制系統，則能夠完成所有參數的設置。為確保主拖動系統能夠擁有較好的動態調速性能，需要使用光電編碼器實現系統改造，以便實現系統的轉速負反饋閉環控制[2]。考慮到系統直流電機為220 V供電，想要進行電網380 V供電電壓的適應，還應該接入3相自耦變壓器。此外，直流調速控制部分還具有保護監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作為數字運算操作系統，具有較強通用性，能實現自動控制。在PLC內部，擁有可編程序的存貯器，可在內部存貯執行實時運算、邏輯運算和定時控制等操作指令，并完成數字/模擬輸出。利用PLC，可以完成各種機械或生產過程控制。在刨床改造中應用PLC，則能使機床電氣系統的運行可靠性得到提高，并能實現與數字調速器的通訊。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容編程，然后利用位置檢測無觸點開關進行常規工作臺開關的替代，從而實現系統的自動控制。在工作臺電機轉速檢測上，需使用測速發電機完成速度檢測，然后將檢測結果輸送到直流調速裝置中，將轉速信號與PLC傳輸到裝置的速度給定信號進行比較，然后將差值信號輸入調速裝置中，就可以完成主軸電機轉速的調整，從而使系統保持穩定運轉[3]。因此從電氣系統的控制上來看，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系統控制實現

對經過改造的龍門刨床電氣系統控制過程進行分析可以發現，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，系統繼電器將在PLC控制下得電。按照預先編好的程序，直流調速器端子將獲電，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。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。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。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，調速器將開始運行，給定端子上將有正電壓輸入，調速器會輸出點數電壓，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。在工作臺后退到所調行程后，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

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

[1]殷佳琳.基于直流調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.全數字直流調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+全數字直流調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的龍門刨床直流調速系統改造[J].科技創新導報,2011(3):13.

[5]徐艮.B2010A龍門刨床電氣系統改造[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。