B2016A型龙门刨床电控系统自动化改造

蒋士博 陈竞雄 刘 捷 方 婷

(①四川工程职业技术学院机电系，四川德阳 618000;②广安桂兴水泥有限公司，四川广安 638018)

某机加厂B2016A型双臂六米龙门刨床，1995年用晶闸管－直流电动机(SCR－D)模拟直流调速系统代替JF－D调速系统改造后，开始几年运行正常，生产效率很高，但从2004年以后，设备故障频率升高，电子元器件经过十几年的运行已严重老化，参数经常发生变化，系统出现软毛病的情况特别多，为排除故障增加了相当大的难度，严重制约了生产的正常进行。

1 改造总体构架

改造总体构架如图1。改造框图中，保留了原来的按钮站，这样可以保证操作人员原有的操作习惯，设备的大部份操作都在按钮站上完成。操作指令传送给PLC控制系统，PLC对这些指令进行处理后控制相应的设备。PLC将设备的运行状态信号传送给按钮站，按钮站用指示灯显示相应的信息。按钮站的按钮、外部行程开关和操作手柄通过PLC，控制油泵、风机、横梁升降、横梁夹紧、垂直刀架、右侧刀架、左侧刀架的电动机，以及后退行程抬刀电磁铁线圈。

2 PLC 的外部接线图［1－4］

根据所需的PLC的输入/输出点数，并留有一定的余地，选择PLC的基本单元的型号为FX2N－80MR－001。图2和图3是PLC的外部接线图。

3 PLC控制程序设计

3.1 工作台步进/步退控制程序设计

工作台步进/步退阶段行程开关安装如图4，梯形图如图5。

3.2 工作台自动往返控制程序设计［4－5］

图6中t1和t6是工作台后退换向和前进换向能耗制动阶段，t2是慢速切入阶段，t3和t5是慢速前进和减速前进阶段，t4是切削阶段，t7与t9是慢速后退和减速后退阶段，t8是快速后退阶段。图7是根据图6画出的工作台自动运行的顺序功能图(SFC)。

3.3 横梁升降控制程序设计［6－7］

横梁升降要实现的动作如下:横梁上升时，自动按照先松开横梁→横梁上升→横梁夹紧的顺序动作;横梁下降时，自动按照先松开横梁→横梁下降→横梁回升→横梁夹紧的顺序动作。根据横梁升降过程的动作要求画出的横梁运行SFC，如图8所示。

3.4 刀架运动控制程序设计［8－9］

龙门刨床装有左侧刀架、右侧刀架和垂直刀架，它们分别由电动机Z、Y、C来拖动。刀架的控制电路用于实现刀架的快速移动与自动进给。

刀架快速移动、自动进给和运动方向由装在刀架进刀箱上的机械手柄X30、X31和X32选择。刀架的进给机构采用紧张环，依靠紧张环的大小控制每次的进刀量，每次进刀完成后，拖动刀架的电动机反向旋转，使紧张环复位，以便为第二次进刀作好准备。

图9是控制垂直刀架的梯形图。垂直刀架快速移动的条件:工作台应处于静止状态(M103为OFF)，垂直刀架手柄X30处于断开位置(X30为OFF)，垂直刀架退刀电动机未动作(Y23为OFF)。点动垂直刀架快移按钮X25，M110和Y22动作，C－ZC接触器主接点闭合，电动机C正转，垂直刀架快速移动，当刀架到达所需位置，松开按钮X25，垂直刀架快移过程结束。刀架快速移动方向由机械手柄控制。

工作台处于自动运行状态时，M103为ON，X2和X3分别是前进换向和后退换向位置开关，M104和M105为ON时工作台处于前进换向和后退换向状态。垂直刀架自动进给分为自动进刀和自动退刀，自动进刀在工作台后退换向时进行，自动退刀在工作台前进换向时进行。垂直刀架自动进给时，垂直刀架手柄X30应处于闭合位置。

左侧刀架、右侧刀架的快移和自动进给的工作原理与垂直刀架相同，限于篇幅，在此不再赘述。

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