龙 门 刨 床 改 造 方 案


 
         
 

 
 

山东科汇电气股份有限公司





目   录


一、 目前状况……………………………………………………….2
二、 刨床的技术要求.………………………………………………2
三、 龙门刨床的主运动特点……………………………………….2
四、 SRD&PLC结合的改造方法………………………………….3
五、 SRD&PLC改造的优势……………………………………….6













一、 目前状况:
   龙门刨床的电气控制系统主要包括工作台的主传动和进给机构的逻辑控制两大部分。目前，国内龙门刨床主要采用的主传动系统有三种：一种是50年代的电机扩大机——发电机——电动机组（A——G——M）系统，第二种70年代改型的晶闸管——电动机组（V——M）系统，这两种系统的逻辑控制普遍采用继电器控制，故障率高，低速时损耗大，功率因数低，并且对电网和机械的冲击很大，维修麻烦。随着开关磁阻电机的发展和可编程控制器(PLC)的不断更新，它们结合为龙门刨床提供了一种更好的控制系统。用这种系统控制的龙门刨床不仅克服了以上其它控制系统的各个缺点，还大大提高了控制精度和加工质量，更主要的是节约了大量的能源。因此，龙门刨床控制系统的开关磁阻电机及PLC改造已成必然的趋势。
二、 刨床的技术要求:
a) 无级调速---调速范围宽，系统运行的平滑性好，动态品质更好。 
b) 能根据不同工件自由调节工作速度，而且前进和后退的速度要单独调整。
c) 起动和制动性能好----快速、平稳的起动和制动，对电网和机械的冲击小，能很好地实慢速切入，快速换向等工艺要求。
d) 高速切削平稳，静差度小。
e) 系统简单，安全可靠，便于维修。
f) .噪音低，效率高，可靠性好，节能明显。

三、 龙门刨床主运动的工作特点：
工件和刨刀的相对运动（也就是主工作台的往复运动），为了保证加工质量和加工效率，要求在不同的阶段所运行的速度是不一样的。从理论上讲：在高速加工时为了减少刀具所承受的冲力和防止工件边缘崩裂，切削工作开始（t0-t1）阶段要求慢速切入；（t1-t2）为加速到稳定的工作速度阶段――快速加工；（t2-t3）为了防止工件边缘的崩裂，进入刀具减速退出工件阶段—缓速收尾；（t3-t4）为高速返回阶段；（t4-t5）是为了减小反向时因冲力过大而引起的越位和对传动机构的冲击设定的一个减速过程。
如下图:
    




四、 SRD&PLC结合的改造方法:
针对刨床的主平台的运动特点,为了使系统灵活可靠,决定采用PLC与SRD控制器相结合的方法。改造后系统的整体框图如下:

 
 用一台45kw的开关磁阻电动机来代替原来的电动机来拖动刨床工作平台的主运动,通过PLC的控制可以实现平台的步进、步退，前进自动、后退自动、停止。所有开关在远方控制面板上(工人操作台)。

 
电源灯指示本系统的总电源,工作按钮是点动和自动的转换开关,步进按钮控制工作台的点动前进,步退则是点动后退,前进和后退按钮是平台自动往复运动的控制按钮。照明为了方便工人操作所加,润滑泵按钮是控制润滑泵工作的。
 行程开关的具体设计如下：用于实现刨台往返控制的六个行程开关仍如原来所示安装，工作台侧面的燕尾槽安装四个撞块。依靠四个撞块碰撞相应的行程开关实现工作台的自动工作。前进撞块A、B，后退撞块C、D分布在行程开关两侧。如下图：

 
工作台行程开关零位状态 运动控制过程如下：工作台前进时，撞块A撞击SQ3，B撞击SQ5，经过一段越位后，刨台后退。后退时， 撞块B使SQ5复位，撞块A使SQ3复位。后退末了，工件退出刀具后，撞块C撞击SQ4使电机减速，D撞击SQ6使电机换向，经过一段越位后，刨台从换成前进。刨台即按此方式循环工作。SQ2、SQ1分别起前进、后退的限位保护。 为满足龙门刨床的加工要求，要求工作台具有调整的正反向点动控制和正常工作时自动往返控制。采用PLC控制的具体电路图如下：
 





 给定速度采集部分采用PLC的模拟输入模块（DVP04AD-H），有如下特点：4通道，14位分辨率，电压范围-10V--+10V，模拟和数字带隔离，用其中的2个通道采集2个电位器上的电压，转换成数字量通过Modbus规约送给SRD控制器。来达到工作平台的无级调速。
 显示面板部分可以显示SRD控制器内部的一些参数，同时也可以通过面板来设定SRD的一些参数，可以根据实际需要来设计。
五、  SRD&PLC改造的优势:
开关磁阻电机调速系统是一种新型机电一体化无级调速系统,具有交流电动机免维护及直流电动机调速性能好的优点,具体有以下特点:
 调速范围宽、低速下可长期运转；
 高起动转矩,低起动电流；
 可频繁起、停,及正反转切换；
 三相输入电源缺相或控制器输出缺相不烧电动机；
 过载能力强；
 功率器件错误不会引起短路；
 可靠性高。