龙门刨自控系统升级为PLC控制改造———龙门刨自控系统升级为PLC

摘要：利用可编程逻辑控制器(PLC)自动控制系统技术平台，根据设备工艺操作要求，开发出新一代自控系统，对传统电气控制系统进行升级改造，满足现代工业加工的需要。
  一、概述：
    深圳柏强工业控制设备有限公司是一家以技术为依托，倾力投入于工业控制产品的研制和客户所需的控制系统解决方案应用的专业公司。棉纺织印染服装面料是安徽华皖集团基础产业之一，是集科研开发、产品设计、生产经营为一体的印染企业，年产灯芯绒系列开毛柸布2000万米，印染布7000万米，年销售额5亿元。B2031型3.5米龙门铇床是该集团工贸公司机修分厂的加工设备，适用于加工各种零件水平面、垂直面、倾斜面及各种平面组合的导轨面等。是广泛应用于机械加工行业和大型生产单位,担当着机配件的加工任务；是中型以上生产企业不可或缺的技术装备.该机型床体运动动力源多采用有刷直流电机作为可调节动力源, 原电气控制系统采用继电器与行程开关结合的控制方式。自控方式已较落后。
  二、升级理由：
    有刷直流电机具有调速范围广,较硬的机械特性；大负载下起动性能良好,且平滑性、经济性较好。这些性能对生产机械的拖动是十分重要的。但有刷直流电机的可靠运行，在很大程度上取决于电机的起动和换向情况。因为有刷直流电机在运行时,在电刷和换向器片间会出现电火花。如果火花超过一定程度，会使换向器和电刷很快损坏，以至电机不能继续工作。这种火花极易产生在高速起动和换向过程之中。如果不加以控制易损伤电机和造成大负载下直流电源的损坏。因此要求有刷直流电机在起动和换向时必须工作在低电压小电流下。而龙门铇正是工作在:起动－－->升速－－->高速运行－－->降速－－->断电－－->制动－－->转向－－->再起动的循环运动之中；控制节点紧凑短暂；加之以前受技术条件的制约，对这种较复杂的控制要求也只能采取继电器加行程开关的模式来完成机器的自动需求，使得继电操控步骤繁琐、联互触点繁多，老化后经常造成控制动作失常，经常发生掉轨、失速等现象；连续运行工作不能得到保证，设备维修难查量大,影响生产加工进度。较难满足现代工业生产的需要。
    针对上述种种不利因素，我们提出了相应的改造方案，使用比较先进的技术平台－－－－-通用型可编程序逻辑控制器（PLC）替换原有的继电控制回路。
  三、系统构成：
    此设备直流电源部分为原国标版的FKZ-I型可控硅直流电源柜，励磁整流电压为150-220VDC,电枢电压为半控桥式可控硅电源，触发装置为无需同步信号的阻容移相触发器，电源装置基本完好；因此，为控制升级改造成本，改进原则是不对直流电源做出改进,只对原继电控制回路进行升级改造。继续使用原机原有的接触器配件，全新设计控制系统,按机器运行特点编制相应的应用程序。转向、限位反馈信号选用无接触式接近开关，减化操作步骤，系统地完成此设备自动控制的技术升级。整个控制系统结构如图一所示：
  
                                                                  图一    直流控制系统
    在核心应用程序的设计编制中，以三位一线前后转向、限位反馈信号来定位计算铇床的运动轨迹，极大地提高了控制系统运行的可靠性、稳定性、平滑性，从而提高了设备的加工能力和生产效率。程序框图如下:
  
  四、主要技术特点：
    系统构成简明，自动化程度提高明显，性能稳定可靠，功能增强，操作简便直观，降低了劳动强度，大大提高了生产效率。
  1、操作简便直观，维护方便。
  2、工件行程调节方便。
  五、主要功能：
  1、进、退刀速度分别连续可调。
  2、机器自动进刀可置。
  3、铇床进、退运行点动可控。
  4、可做铣床加工。
  5、校刀控制。
  6、龙门刀架上下点动控制。
  7、失磁、过流保护。
  8、速度显示功能。
  9、铇床前后速度快慢分别调节方便。
  10、刀具退程自动抬刀。
  六、经济评价：
    实践证明，PLC控制系统经过一年来的使用，软硬件工作稳定,整机运行稳定可靠，实施的升级改造方案比较成功；生产质量稳定，产量增加，劳动强度和生产成本明显降低,经济效益显着；经统计，原年维修费和产品加工效能损失费在5万元左右。2005年3月改造后使效能、产量、质量效益指标提高显着,加工产能效益提高到每年10万元左右；改造效果得到好评。
  七、技术推广：
    自从工业发达国家相继研制出PLC后;以及微机技术的普遍应用,使PLC的功能不断增强,应用日益广泛。是现代控制技术的一次飞跃，具有性能稳定、通用性好、体积小、功能强、使用方便、易改变控制过程及节能等特点；并在与信息技术的结合上，在系统监控和管理上，越来越被应用到现代工业自动控制系统中，是当今生产企业自控技术升级与更新的一个必然的发展方向。