工学]基于plc对龙门刨床的电气改造

工学]基于plc对龙门刨床的电气改造内容摘要：

低速调速性能不是很好,为了提高实际使用的变频器最低频率,决定选用55KW的8极变频电动机,。 为了解决低速时电动机的散热问题，变频电动机上还安装配备了一个风机，变频电动机工作时风机处于运转状态。 通过以上计算，55KW的8极变频电动机的转矩比原来的直流电动机大，能够满足系统调速范围的要求。 变频器的选择 调速系统简述 B2010A型龙门刨床的主拖动采用最初50年代的AGM调速系统，即电机扩大机－直流发电机－直流电动机组系统，如图（4）所示。 采用的是机械比2：1和电气调速范围为10：1的机电联合调速系统。 图4 AGM调速系统图 电机扩大机直流发电机直流电动机（AGM）调速系统，它涉及电机多，占地面积大、噪声污染严重、调速范围很窄，尤其交流电动机拖动发电机浪费电能很严重，而且电控部分采用继电器逻辑控制，线路复杂，故障率高，检修、维修困难。 随着科技的进步，电力电子技术和微电子技术得到飞速的发展，以及矢量控制技术的完善，AGM调速系统在技术方面远远落后于日新月异的变频调速技术，使得变频调速技术被广泛使用在调速方面。 变频器选型[7] 根据前述龙门刨床拖动系统的工作要求，通过查阅有关资料，造多种同类变频器反复比较论证后，决定选用TD3000系列变频器。 TD3000系列变频器是美国EMERSON公司资助研发生产的高品质、多功能、低噪音的矢量控制通用变频器，优越性主要表现在： （1）有速度传感器矢量控制，调速范围为1：1000，％； （2）低频启动转矩10－100rpm时，200％的额定转矩； （3) 启动预励磁，加快矢量控制快速反应； （4) 动态转矩响应小于150ms； （5) 零伺服锁定功能，可以保护零速时150％的转矩输出； （6）可靠的转矩限定，防止频繁跳闸； （7）功能丰富的对话式操作面板，全系列LCD+LED显示中英文可选； （8）具备参数的上传拷贝和下传复写功能； （9）功能强大的后台调试监控软件，可通过内置RS485接口组网监控。 根据以上介绍，电机、变频系统选型如下：主拖动：55KW交流变频电机选用TD30004T0550G变频器；主拖动制动单元：两台TDB4C010300控制单元，两只10欧/10KW制动电阻. 主拖动与变频器的连接主拖动与变频器的连接如图（5）所示。 图5 主拖动与变频器的连接通过参考艾默生TD3000变频器说明书：输入、输出ENI滤波器选择：EBT系列 5A80A，它可以有效抑制从变频器电源线发出的高频噪声干扰和变频器输出侧产生的干扰噪音和导线漏电流。 交流输入电抗器选择TDL4A010550，当电网波形畸变严重时，它可以提高变频器输入侧的功率因数，满足变频器和电源之间高次谐波的影响。 变频器的基本运行配线图变频器的基本运行配线图如（6）所示。 图6 变频器的基本运行配线端子功能介绍：FAM 为频率表输出，输出频率范围：500Hz～10kHz/24V；PGP 为开关量端子码盘供电电源，+24V，最大输出电流100mA；A+、A 为码盘信号A，差动输入时码盘电源电压范围：+8～24V，最高输入频率120kHz； B+、B 为码盘信号B，差动输入时码盘电源电压范围：+8～24V，最高输入频率120kHz； P(+) 为外接直流电抗器预留端子(连接电抗器可以改善功率因数)；(+)、() 外接制动单元预留端子(一般情况下,电机进行制动时,由于电机内部存在损耗可产生约20%电机额定转矩的制动转矩，若损耗转矩不够使用,则需要在(+)、()端外接制动电阻)， (+)、()分别是直流母线的正、负输出端子。 4. PLC的选型及控制接线 龙门刨床PLC控制系统构成 龙门刨床PLC控制系统构成主要有：主传动调速换向控制，刀架进给、抬刀和快速移动控制，以及横梁的移动、夹紧、放松、升降等部分组成。 PLC的选型及输入输出点的分配 PLC的选型[8] 目前，国内外众多生产厂家提供了多种系列功能各异的PLC产品，但不管选择那种系列的PLC，要以满足系统功能需要为宗旨，不可以盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。 机型的选择应以几个方面考虑： （1）对输入/输出点的选择 盲目选择点数多的机型会造成一定的浪费，要先弄清控制系统的输入/输出点数，再按实际所需点数的15％～20％留以备用量，为系统的改造留有余地，且一般同时接通的输入点不得超过总输入点的60％。 （2）对存储容量的选择 一般按估算容量的50％～100％留有裕量，对缺乏经验的设计者选择容量时留有裕量要大一些。 （3）按输入/输出响应时间选择 对开关量的系统，PLC的输入/输出响应时间一般都满足实际工程的要求，可不必考虑响应问题，但对模拟量控制的系统特别是闭环系统就要考虑这个问题。 本设计通过以上几方面的考虑和比较，根据所需PLC的输入/输出点数，并留有一定的余地，选择PLC的基本单元的型号为FX2N80MR001。 FX2N系列是FX系列中功能最强，速度最高的微型可编程序控制器，远远超过许多大型可编程序控制器；用户存储容量可扩展到16K步，最大可扩展到256个I/O点，有多种模拟量输入/输出模块及功能各异的模块。 FX2N80MR001的电源电压为AC220V，有40个开关量输入点和40个继电器型开关量输出点。 输入电压为DC24V，输入点X0～X7的输入电流为7mA，其余的输入点的输入电流为5mA，当有电阻负载时输出点的额定输出电流为2A/AC220V。 PLC I/O输入点数分配表表（2） PLC I/O输入点数分配 PLC输入接口功能控制按钮X000热继电器FRFRFR3X001前进终端限位行程SQ1X002后退终端限位行程SQ2X003前进换向行程SQ3X004后退换向行程SQ4X005前进减速行程SQ5X006后退减速行程SQ6X007工作台点进SB1X010工作台点退SB2X011工作台前进SB3X012工作台后退SB4X013油泵压力正常KPX014变频器运行KA1X015工作台停止SB5X016油泵风机控制KA2X017横梁夹紧KA3X020横梁松开SQ7X021横梁上升SB6X022横梁下降SB7X023横梁上限位SQ8X024左侧刀架上限位SQ9X025右侧刀架上限位SQ10X026垂直刀架手动进刀SA1X027左侧刀架手动进刀SA2X030右侧刀架手动进刀SA3X031垂直刀架自动进刀SA4X032左侧刀架自动进刀SA5X033右侧刀架自动进刀SA6X034垂直刀架点动SB8X035左侧刀架点动SB9X036右侧刀架点动SB10X037垂直刀架抬刀SA7X040左侧刀架抬刀SA8X041右侧刀架抬刀SA9X042照明开关 EL X043故障复位 SB11 X044主回路通电KA4 X045变频器故障KA5 PLC I/O输出点数分配表表（3） PLC I/O输出点数分配PLC输出接口功能动作元件Y001主回路通电指示HL1Y002工作台运行退指示HL2Y003横梁运行指示HL3Y004油泵运行指示HL4Y005变频器正常指示HL5Y006油泵运行KM2Y007风机运行KM3Y010横梁夹紧KM4Y011横梁放松KM5Y012横梁上升KM6。