至今日B2010A型六米龙门刨电气改造

B2010A型六米龙门刨电气改造

1 引言

机修分厂的充分发挥人材优势和材料研发优势B2010A型龙门刨床被用于加工汽轮机的缸套等。该设备使用日久，出现了精度降低，调速性差，生产效率低等问题，故急需对其进行改造。考虑到原有设备与加工要求调速比达到20：1以上，可用于刨、铣削，静差度小于10%，切削力恒定、平稳、冲击小，刀具切入切出时自动减速，功耗低，安全可靠、易于维护等要求。决定采用全数字直流驱动结合PLC的改造方法。

2 原刨床的基本情况

打扫工作场地2.1基本结构

龙门刨床包括，床身、工作台、横梁、左右垂直刀架、左右侧刀架、立柱、龙门顶等。

2.2工作过程

龙门刨的刨削过程是工件与刨刀相对运动。因此工作台与工件必须频繁地进行往复运动，切削加工只在工作行程中，返回行程只是空转。在切削过程中没有进给运动，只有在返回行程中才有刀架的进给运动。其中，工作台与工件间的往复运动称为主运动，横梁、刀架的运动称作辅助运动。

2.3运动特点主运动的速度图 如图1所示

其中

0-t1工作台前进起动阶段

t1-t2刀具慢速切入阶段

t2-t3加速至稳定工作速度

t3-t4工作速度阶段

t4-t5减速退出工件阶段

t5-t9返回阶段

慢速切入切出，即防止崩坏工件又可以提高刀具使用寿命。高速切削、返回以提高加工效率。

2.4 传动系统

该龙门刨采用K—F—D（发电机组电动机）调速系统交流电机拖动直流发电机再拖动直流电不管是从视觉上、触觉上还是嗅觉上动机，由交磁放大机控制发电机的励磁系统，结合机械传动，达到20:1的机电联合调速系统。进刀机构采用进刀继电器控制进刀，由于继电器控制时有粘连发生使加工精度下降。

3 直流驱动系统

3.1 直流调速的优越性

全数字直流调速系统调速范围可达40:1，更换不同的工作组件就可使刨床用于刨、铣一机两用。为提高加工精度，工作台的速度不随切削量的变化而变化，静差度小于3%，自动调速，达到速度曲线的要求提高加工质量与效率。

3.2设备组成

作台的主运动只需一台45KW的异步电机经直流调速驱动，实现无级变速。工作台换向制动利用直流驱动自带的能量反馈装置，使制动速度快，能量又反馈到电中。垂直刀架和左右测刀架采用PLC控制，使进刀量准确，提高加工精度。

3.3组成框图

系统以PLC为控制核心，组成如图所示

4 控件选配

驱动器选用的是英国CT公司生产的全数字式直流驱动器M420R，具有逻辑控制，自动保护，反馈制动等功能，PLC采用西门子S系列。

4.1 动参数设置

在设计中考虑到各种保护电机的过载，过压等保护，设置驱动参数的时，需要设置电机额定电以便复原压，额定电流，励磁电流，控制方式等参数。现就列出部分常用参数仅供参考

5 PLC应用程序的设计

控制部分采用PLC可编程控制器控制，其功能强、速度快、接点数少、可靠性高等特点。硬件连接好，插入存储卡到中央处理器中，建立计算机和中央处理器的通讯。开始对系统进行PLC程序调试，要求对系统作一次（PLC）总清或总复位。PLC总清完成后，PLC程序即可进行调试。本次设计所选用的PLC是SIMATIC S。故而调试软件为STEP 7。

5.1 S硬件组态

S硬件组态在硬件配置窗口中完成。光标点击STATION目录级，选择“Hardware”图标，进入硬件配置窗口。

（1）组态 在硬件组态的站窗口中分配机架，可分布式I/O，可以从硬件目中选择部件。

（2）参数分配 建立可分配参数模块的特性，如：启动特性，保持区等。

（3）设定组态 设定好的硬件组态和参数分配，需下载到CPU中去,选择菜单“PLC” “DOWNLOAD”。

（4）实际组态 已存在硬件中的实际组态和参数分配。可以从CPU直接上传到PC。选择菜单“PLC” “UPLOAD”。

5.2 PLC基本程序

西门子提供了一些PLC基本程序，用户可以根据实际情况调 这些标准块即可，而被系统占用的功能块不能再被,基本程序项目库由组织块（OB），功能（FC），功能块（FB）三种逻辑块和数据块（DB）构成。OB1为ZL201110006273.3 1种大型2板式注塑机的锁模油路系统CPU循环扫描时间内唯一扫描的主程序，FC或FB被CPU执行的条件是必须是在组织块（OB）中被调用，同时FB和FC也能实现子程序的嵌套。FB与FC的区别在与它们的变量声明表中能够定义的参数类型不同。当FC的程序执行完成后，FC的参数不能被保存；当FB的程序执行完成后，FB的参数能被保存。在OB1中调用FC时，只需直接调用，如：CALL FC1；而调用FB时，必须为其分配一个背景数据块，用来保存FB的参数，如：CALL FB1，DB7。背景数据块的数据格式与相应FB的变量声明表的数据格式调剂丈量放大器的放大倍数激起企业家精神相同，不允许用户进行修改。

5.3 用户基本程序

PLC程序的编制全部按照正逻辑的设计，即不论物理信号是高电平还是低电平有效，逻辑“1”表示信号有效。所有物理输入输出信号都需经过逻辑处理好，才能进行逻辑运算，也就是先要定义输入输出的信号有效和输入输出信号的逻辑，再将输入输出的物理信号和逻辑参数异或，其结果与有效参数（使能参数）与，最后送入输入输出缓冲区中。现就工作台的运动控制为例加以说明。

6 结束语

在整个机床的改造过程中涉及到了许多测试，调试的问题，在硬件设备安装好后有进行了许多调试工作。PLC程序的编制综合考虑了工艺与加工要求的问题，驱动器的参数设置也需考虑具体的加工要求。

作者单位：四川德阳东汽装备技术有限公司

地址：四川绵竹东方汽轮机厂机修分厂电气技术组618201

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