浅谈用PLC对B2012A系列龙门刨床的电气控制改造

王现富 张冰林

（青岛市技师学院，山东 青岛 266229）

一、课题的提出

传统的B2012A系列龙门刨床的电气控制系统是上世纪50年代研制的，是传统继电器控制系统，硬件接线，工作台采用了G-M-G调速系统。其连线多而复杂，体积大，功耗大，交磁扩大机噪音大，故障率高等诸多弊端，现在企业中的B2012A系列龙门刨床已经大部分进行了改造，作为职业学校的龙门刨床电气控制柜急需改造更新，跟上企业的步伐。

本设计提出通过采用PLC对其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，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弥补了继电器逻辑控制的不足，大大提高机床的工作效率，达到预期电气改造的目的。

二、B2012A系列龙门刨床的电气控制基本要求

龙门刨床是大型机加工机床，它主要由床身、工作台、立柱、横梁、左右侧及垂直刀架组成。龙门刨床的工作台带着工件作直线往复运动。横梁上装有两个垂直刀架，刀架可沿横梁作横向进给运动，横梁通过丝杠可沿立柱做上下运动，一般在两个立柱上还安装有可沿立柱上下移动的左、右侧刀架。工作台回程时刨刀复位，刀架通过抬刀电磁铁抬起。

龙门刨床工作台是频繁往复运动的。根据工艺要求前进进程是切削行程，后退不作切削，只让工作台为下一步切 削做准备，由于不同的金属材料和不同的加工工艺，在实际工作中为了提高生产的效率，工作台的运动需要具有慢速切入—工作速度—慢速退出—快速返回—慢速回到原点。

本设计将根据龙门刨床加工工艺的特点，以及控制系统所具备的要求，运用所学的电气控制方面的专业知识，采用PLC对其B2010A型龙门刨床传统的控制系统进行简单的改造，以达到投资小、改造周期短、节能降耗等目的，弥补继电器控制的不足，充分发挥PLC的优势，以提高龙门刨床的生产效率。

三、用PLC和变频器对龙门刨床电气控制线路改造

1 龙门刨床控制柜改造步骤

（1）通过对B2012A系列龙门刨床的研究，根据龙门刨床加工工艺分析其对电气控制系统的要求。（2）改造整体方案的选定，讨论的方案：①主要逻辑控制线路用PLC，工作台的拖动用变频器带动三相异步电动机代替原来的G-M-G调速系统。②主要逻辑控制线路用PLC，工作台的拖动用伺服驱动器带动伺服电机代替原来的G-M-G调速系统。这样两个方案都是把原来龙门刨床一共13台电机改为8台电机。每个方案各有利弊，方案一造价低，改造设备成本低，在实际中存在低速输出转矩小的问题需要变速箱配合，另外适合刨削大工件，高速刨削小工件时工作台快速往返，会出现变频器相应慢的问题。方案二用大功率的伺服系统，造价昂贵。根据现有设备的实际情况和教育教学的需要选用方案一。（3）根据通用变频器的选型原则（可查阅电工手册），确定变频器的型号：TD3000-4T0550G变频器。（4）根据PLC选型的原则和功能要求，兼顾性价比等各种因素确定PLC的型号为：三菱FX2N-80MR-001。（5）PLC的I/O分配和接线图（6）PLC的程序设计（基本控制编程和相应的保护以及抗干扰措施设计）（7）设备改造的接线、调试、试运行。（8）验收、交付

2 控制系统改造后的效果

根据工艺对控制系统的要求，对电气控制系统进行总体的设计。主拖动采用调速范围宽、节能效果显著的变频器，用PLC取代传统继电器控制方式，实现开关量逻辑控制和变频电动机的转速控制，充分发挥PLC可靠性高、功耗低、维修方便等优势，对龙门刨床进行电气改造，以达到投资小、改造周期短、降低能量损耗等目的，弥补继电器控制方式的不足和缺点，以提高龙门刨床的生产效率，满足加工工艺的要求，大大提高了刨床的效率和加工精度，加强了刨床的可靠性和稳定性。

图1 设备技改前

图2 设备技改后

四、展望

通过采用PLC对龙门刨床的电气系统进行改造，突现了PLC性能远优于传统继电器控制系统，具有简单易懂，便于安装，体积小，低耗能等优点，控制系统构成简单，通用性强，深受广大使用者的欢迎。目前，以PLC为核心的控制系统广泛应用于石油、冶金、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻工、环保等行业。随着技术的发展PLC功能更加强大，性能更加稳定，价格比的不断提高，其应用领域将不断扩大。

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