全数字直流调速和PLC在机床电气系统改造中的应用研究

赵亚高

（茂名华粤机电设备有限公司，广东茂名525000）

全数字直流调速和PLC在机床电气系统改造中的应用研究

赵亚高

（茂名华粤机电设备有限公司，广东茂名525000）

在机床加工中，机床电气系统时常会出现控制故障。基于这种情况，以龙门刨床电气系统为例，提出了机床电气系统改造的方案，详细介绍全数字直流调速和PLC在机床电气系统改造中的应用，说明了全数字直流调速和PLC在机床电气系统改造方面值得进一步推广应用。

全数字直流调速；PLC；机床电气系统；改造

引言

在机械工业中，龙门刨床是具有一定代表性的机床设备，拥有复杂的电气控制系统。而该种系统更具有效率低、设备多、电能浪费严重的问题，经过长期使用后会频繁发生故障，不利于加工生产工作的开展。随着电控技术的发展，全数字直流调速和PLC技术得以出现，从而为实现系统技术改造提供了可能。因此，相关人员还应该加强这些技术在机床电气系统改造中的应用，以便更好地促进机械工业的发展。

1　机床电气系统改造方案的提出

目前，龙门刨床多使用直流发电机组和交磁扩大机构成的电气系统，并使用由继电器和交流接触器等元件构成的控制系统实现机床动作的控制。而这些技术已然落后，存在着故障率高、效率低、可靠性差和能耗大等问题。针对机床电气系统结构和改造需求，可使用全数字直流调速装置进行发电机组的改造。因为，机床主拖动直流电动机仍具有较长使用年限，且拥有较好技术指标，可得到保留使用。而使用直流调速装置进行磁扩大机的替代，则能够将发电机组输出电压改变，从而满足刨床启动和制动快的控制要求，并使机床速度调节范围变宽。在进行装置选用时，可以选用欧陆590型号。该装置为利用三相交流电压直接供电的装置，能够为直流电动机供电[1]。同时，该装置拥有参数设定功能，可直接实现参数设定，无需进行其他附加设备配备，并且能够利用16位微处理器及软件实现系统控制、调节和监控，动态控制性能良好。在系统控制上，需选用三菱公司生产的FX2N-80MRPLC。应用该种可编程控制器，可进行机床工作台和左右刀架的运动逻辑控制。

2　全数字直流调速和PLC在机床电气系统改造中的应用

2.1全数字直流调速技术的应用

在机床电气系统改造过程中，需利用直流调速装置的比例—积分调节功能实现主拖动电气控制。该装置拥有完全匹配电流环，可达到最佳动态运行性能。在装置内部，拥有电流反馈传感器，具有自整定和积分分离等功能。使用模拟测速机实现装置反馈，则能够实现闭环控制。而在电枢电压反馈上，则能实现IR补偿。利用串行口或面板控制系统，则能够完成所有参数的设置。为确保主拖动系统能够拥有较好的动态调速性能，需要使用光电编码器实现系统改造，以便实现系统的转速负反馈闭环控制[2]。考虑到系统直流电机为220 V供电，想要进行电网380 V供电电压的适应，还应该接入3相自耦变压器。此外，直流调速控制部分还具有保护监视器和电机励磁电路，可以为直流电机提供励磁电流，并为励磁欠流和过流器提供保护。

2.2PLC的应用

PLC作为数字运算操作系统，具有较强通用性，能实现自动控制。在PLC内部，拥有可编程序的存贮器，可在内部存贮执行实时运算、逻辑运算和定时控制等操作指令，并完成数字/模拟输出。利用PLC，可以完成各种机械或生产过程控制。在刨床改造中应用PLC，则能使机床电气系统的运行可靠性得到提高，并能实现与数字调速器的通讯。在机床动作控制上，需利用PLC完成手动移动、自动进给和工作台换向等控制内容编程，然后利用位置检测无触点开关进行常规工作台开关的替代，从而实现系统的自动控制。在工作台电机转速检测上，需使用测速发电机完成速度检测，然后将检测结果输送到直流调速装置中，将转速信号与PLC传输到装置的速度给定信号进行比较，然后将差值信号输入调速装置中，就可以完成主轴电机转速的调整，从而使系统保持稳定运转[3]。因此从电气系统的控制上来看，除了机床紧急停机，PLC将完成所有输入输出信号机逻辑运算的控制。

2.3系统控制实现

对经过改造的龙门刨床电气系统控制过程进行分析可以发现，在机床运行前的准备阶段，主控器断路器将会合上。此时将总的启动按钮按下，系统继电器将在PLC控制下得电。按照预先编好的程序，直流调速器端子将获电，主电源合闸输出端将输出交流电压，使继电器线圈获电。在继电器动合触点闭合后，主接触器线圈电路将被接通，其动合触点将闭合，直流调速器主电路则会导通。在工作台点动运行的过程中，在将前进点按钮按下后，PLC将使继电器动合触点闭合，调速器则将运行[4]。按照预先编制的程序，PLC将使斜坡输入端子有正电压输入，调速器则会为直流电动机电枢供电，直流电动机励磁电路会由励磁电压输出，电动机开始运转。将前进点动按钮被松开，继电器动合触点将断开。由于无电压输入，电动机将停止运转。在按下后退点动按钮时，PLC将把负电压输入定端子上，所以直流电动机将会反转。在工作台自动运行的过程中，将前进按钮按下，继电器动合触点将会在PLC控制下闭合。此时，调速器将开始运行，给定端子上将有正电压输入，调速器会输出点数电压，励磁电路则会输出电压，工作台则会在电动机拖动下向前运行。到达所调行程后，开关将获得感应，PLC则会控制工作台减速[5]。此时，定端子上将输入负电压，从而导致电枢电路电压极性改变，继而导致电动机反转。在工作台后退到所调行程后，PLC又会控制工作台后退减速或换向。通过往复运行，工作台则可以正常工作。

3　结语

经过改造，龙门刨床电气系统结构得到了简化。利用全数字直流调速装置和PLC进行发电机组和继电器控制系统的代替，不仅降低了系统噪声，还使系统的可靠性得到了有效提高。而由于数字直流传递装置能耗较低，所以系统能耗也得到了明显降低。由此可见，在机床电气系统改造方面，全数字直流调速和PLC值得进一步推广应用。

[1]殷佳琳.基于直流调速装置的单臂刨床改造研究[J].控制工程, 2013(3):573-576.

[2]沈玉梅.全数字直流调速器在龙门刨床改造中的应用[J].制造技术与机床,2010(3):146-148.

[3]秦刚.欧陆590+全数字直流调速器在龙门刨床改造中的应用[J].机床电器,2011(6):22-25.

[4]梁志宏,王怀学.基于PLC的龙门刨床直流调速系统改造[J].科技创新导报,2011(3):13.

[5]徐艮.B2010A龙门刨床电气系统改造[J].设备管理与维修,2014 (2):48-50.

（编辑：贾娟）

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

赵亚高（1980—），男，广东茂名人，助理工程师，研究方向：机电一体化。