基于plc的普通車(chē)床自動(dòng)化改造(編輯修改稿)
2025-09-06 23:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 件下進(jìn)行。在改造過(guò)程中,首先進(jìn)行變頻器選型。然后確定具體的改造方案,包括電機(jī)電路與控制電路設(shè)計(jì)、變頻器外部接線和參數(shù)設(shè)置。 變頻器的容量考慮到車(chē)床在低速車(chē)削毛坯時(shí)，常常出現(xiàn)較大的過(guò)載現(xiàn)象，且過(guò)載時(shí)間可能超過(guò)一分。因此，變頻器的容量應(yīng)比正常的配用電動(dòng)機(jī)加大一檔。，額定電流是7A，則選擇：變頻器容量：由于變頻器供給電動(dòng)機(jī)是脈動(dòng)電流，其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)電流要大。因此變頻器容量要有一定的裕量。一般令變頻器的額定輸出電流（）倍的電動(dòng)機(jī)的額定電流或電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的最大電流。即：式中：――變頻器額定輸出電流（A）； ――電動(dòng)機(jī)額定輸出電流（A）；――電動(dòng)機(jī)實(shí)際最大電流。 變頻器控制方式的選擇（1）V/f控制方式。車(chē)床除了在車(chē)削毛坯時(shí)負(fù)荷大小有較大變化外，以后在車(chē)削過(guò)程中，負(fù)荷的變化通常是很小的。因此，就切削而言，選擇V/F控制方式是能夠滿(mǎn)足要求的。但在低速切削時(shí)，需要預(yù)置較大的V/F，在負(fù)載較輕的情況下，電動(dòng)機(jī)的磁路常處于飽和狀態(tài)，勵(lì)磁電流較大。（2）無(wú)反饋矢量控制方式。新系列變頻器能夠在無(wú)反饋矢量控制方式下，所以完全能夠滿(mǎn)足普通車(chē)床主拖動(dòng)系統(tǒng)的要求。目前，國(guó)產(chǎn)變頻器只有V/F控制方式，大部分進(jìn)口變頻器即可以有反饋，也可以無(wú)反饋，如日本日立SJ300系列。 變頻器型號(hào)的選定由上述計(jì)算可知，變頻器額定容量為24KVA，升降速時(shí)間為1秒，控制方式為V/F的無(wú)矢量控制，多級(jí)調(diào)速功能由PLC控制實(shí)現(xiàn)。從而選擇日立SJ300－075LF。 變頻器的頻率給定變頻器的頻率給定方式可以有多種，我們這里選擇配合PLC的分段調(diào)速給定。在下圖所示中，轉(zhuǎn)速檔由按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)選擇，通過(guò)PLC控制變頻器外接輸入端子，不同組合，得到8檔控制。而電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)和停止分別由按鈕開(kāi)頭SF，SR，ST來(lái)進(jìn)行。 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制電路（1）控制電路以采用外接的電位器調(diào)速為例，控制電路如下圖2所示。在圖中，接觸器KM用于接通變頻器的電源，由SB1和SB2控制，繼電器KA2用于正轉(zhuǎn)，由SF和ST控制，KA3用于反轉(zhuǎn)，由SR和ST控制。正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)只有在變頻器接觸器通電后才能進(jìn)行，變頻器只有在正反轉(zhuǎn)都不工作時(shí)才能切斷電源。由于車(chē)床有點(diǎn)動(dòng)環(huán)節(jié)，故在電路中增加了點(diǎn)動(dòng)控制按鈕SJ和KA4。而TB、TA、TC用于故障信號(hào)輸入。 圖3 變頻器電路選擇＝20A.1）接觸器KM的額定電流：由式可得：8A ?。?0A2）調(diào)速電位器。選10/1W的多圈電位器。（2）變頻器功能的預(yù)置1）基本頻率與最高頻率。基本頻率在額定電壓之下，把其預(yù)置為50。當(dāng)給定信號(hào)達(dá)到最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的最高頻率預(yù)置為100。2）V/F。預(yù)置方法：使車(chē)床運(yùn)行在最低速檔，按最大切削量最大直徑的工件，逐漸加大V/F。直至能正常切削，然后退刀。觀察是否因?yàn)殡娏鞫l，若不跳閘，則預(yù)置完畢。3）升降速時(shí)間?？紤]到車(chē)螺紋的需要，將升降速時(shí)間預(yù)置為1S，由于變頻器容量已經(jīng)加大了一檔，升速時(shí)不會(huì)跳閘。為了避免降速過(guò)程中跳閘，將降速時(shí)的直流電壓限值為680V，（過(guò)電壓跳閘值通常大于700V）。4）電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。由于所選變頻器容量加大一檔，故必須準(zhǔn)確預(yù)置電子熱保護(hù)功能。在正常情況下，變頻器的電流取用比為：5）點(diǎn)動(dòng)頻率。將點(diǎn)動(dòng)頻率設(shè)為5?！? 控制部分設(shè)計(jì)變頻調(diào)速及PLC控制技術(shù)常應(yīng)用于工業(yè)實(shí)際中,如機(jī)床自動(dòng)化控制系統(tǒng),由于系統(tǒng)控制過(guò)程較復(fù)雜,要求控制系統(tǒng)恒速可調(diào)可控,節(jié)能可靠,因此采用PLC與變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是最佳選擇。這可以大幅度節(jié)約電能,提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度,并使系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修、維護(hù)、調(diào)整方便,經(jīng)濟(jì)實(shí)用易配置,取代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。 PLC與繼電器控制的比較比較項(xiàng)目繼電器邏輯可編程序控制器控制邏輯體積小，接線復(fù)雜，修改困難存儲(chǔ)邏輯體積小，連線少，控制靈活，易于擴(kuò)展控制速度通過(guò)觸點(diǎn)開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)控制作用，動(dòng)作速度為幾十毫秒易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)由半導(dǎo)體電路實(shí)現(xiàn)控制作用，每條指令執(zhí)行時(shí)間在微秒級(jí)，不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)限時(shí)控制由時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)，精度差，易受環(huán)境溫度影響用半導(dǎo)體集成電路實(shí)現(xiàn)，精度高，時(shí)間設(shè)置方便，不受環(huán)境，溫度影響設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)，施工，調(diào)試必須順序進(jìn)行，周期長(zhǎng)，修改困難在系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，現(xiàn)場(chǎng)施工和程序設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，周期短，調(diào)試修改方便可靠性和可維護(hù)性壽命短，可靠性和可維護(hù)性差壽命長(zhǎng)，可靠性高，有自診斷功能，易于維護(hù)價(jià)格使用機(jī)械開(kāi)關(guān)，繼電器和接觸器等，價(jià)格便宜使用大規(guī)模集成電路，初期投資較高 控制系統(tǒng)繼電接觸式控制系統(tǒng)由三個(gè)基本部分組成：輸入部分、邏輯部分、和輸出部分，如圖3所示。輸入部分是指各種按鈕、開(kāi)關(guān)等主令電器。邏輯部分是由各種繼電器、接觸器及其觸點(diǎn)組成的實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的控制線路。輸出部分則是包括各種電磁鐵線圈、電動(dòng)機(jī)、信號(hào)指示燈等執(zhí)行電器。圖3 繼電接觸式控制系統(tǒng)PLC控制也由輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成，如圖4所示。輸入部分收集并保存被控對(duì)象實(shí)際運(yùn)行的信息；邏輯部分處理輸入部分所取得的信息，并判斷哪些信息需要做出反應(yīng)；輸出部分提供哪些設(shè)備需要作實(shí)時(shí)操作處理。輸入部分基本上與繼電器控制系統(tǒng)相同，但為了將不同的電壓或電流形成的信號(hào)轉(zhuǎn)換成微處理器所能接受的低電平信號(hào)，以及將微處理器控制的低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制對(duì)象所需要的電壓或電流信號(hào)，系統(tǒng)中需加入輸入/輸出接口電路。圖4 PLC控制系統(tǒng) 控制邏輯繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接
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