B2016A型龍門刨床電控系統(tǒng)自動化改造

蔣士博 陳競雄 劉 捷 方 婷

(①四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)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(jī)加廠B2016A型雙臂六米龍門刨床，1995年用晶閘管－直流電動機(jī)(SCR－D)模擬直流調(diào)速系統(tǒng)代替JF－D調(diào)速系統(tǒng)改造后，開始幾年運行正常，生產(chǎn)效率很高，但從2004年以后，設(shè)備故障頻率升高，電子元器件經(jīng)過十幾年的運行已嚴(yán)重老化，參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化，系統(tǒng)出現(xiàn)軟毛病的情況特別多，為排除故障增加了相當(dāng)大的難度，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

1 改造總體構(gòu)架

改造總體構(gòu)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(xí)慣，設(shè)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(tǒng)，PLC對這些指令進(jìn)行處理后控制相應(yīng)的設(shè)備。PLC將設(shè)備的運行狀態(tài)信號傳送給按鈕站，按鈕站用指示燈顯示相應(yīng)的信息。按鈕站的按鈕、外部行程開關(guān)和操作手柄通過PLC，控制油泵、風(fēng)機(jī)、橫梁升降、橫梁夾緊、垂直刀架、右側(cè)刀架、左側(cè)刀架的電動機(jī)，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(jù)所需的PLC的輸入/輸出點數(shù)，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(shè)計

3.1 工作臺步進(jìn)/步退控制程序設(shè)計

工作臺步進(jìn)/步退階段行程開關(guān)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(shè)計［4－5］

圖6中t1和t6是工作臺后退換向和前進(jìn)換向能耗制動階段，t2是慢速切入階段，t3和t5是慢速前進(jìn)和減速前進(jìn)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(jù)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(shè)計［6－7］

橫梁升降要實現(xiàn)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(jù)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(shè)計［8－9］

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

刀架快速移動、自動進(jìn)給和運動方向由裝在刀架進(jìn)刀箱上的機(jī)械手柄X30、X31和X32選擇。刀架的進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用緊張環(huán)，依靠緊張環(huán)的大小控制每次的進(jìn)刀量，每次進(jìn)刀完成后，拖動刀架的電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，使緊張環(huán)復(fù)位，以便為第二次進(jìn)刀作好準(zhǔn)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(yīng)處于靜止?fàn)顟B(tài)(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(jī)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(jī)C正轉(zhuǎn)，垂直刀架快速移動，當(dāng)?shù)都艿竭_(dá)所需位置，松開按鈕X25，垂直刀架快移過程結(jié)束。刀架快速移動方向由機(jī)械手柄控制。

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

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

［1］陳競雄.基于可編程控制器和變頻器的龍門刨床控制系統(tǒng)的研究［D］.重慶:重慶大學(xué)，2005.

［2］MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.FX Series programmable controllers programming manual［Z］.2000.

［3］MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.FX2N series programmable controllers hardware manual［Z］.1999.

［4］MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.Programming peripheral support for FX2N，F(xiàn)X2NC，F(xiàn)X1N，F(xiàn)X1S supplementary manual［Z］.2001.

［5］國兵.基于PLC和變頻器的龍門刨床改造［J］.工業(yè)控制計算機(jī)，2003.16(12):59 －61.

［6］宋健，袁馳.B2012A型龍門刨床拖動系統(tǒng)的改造［J］.濰坊高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2001(3):78－79.

［7］吳中俊.可編程序控制器原理及應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［8］程彪，袁佑新，彭祥敏，等.基于PLC控制的龍門刨控制系統(tǒng)［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2001，23(10):46 －49.

［9］余乃登.可編程控制器在龍門刨床上的應(yīng)用［J］.工業(yè)控制計算機(jī)，1996(5):27－28.