PLC、變（biàn）頻器技術在車床係（xì）統改造（zào）中的運（yùn）用與實踐研究-數控機床市場網

您現在的位置（zhì）：車床（chuáng）網> 加工（gōng）與維修>PLC、變頻器技術在車床係統改造（zào）中的運用與實踐研（yán）究

PLC、變頻器技術在車床係統改造中的運用與實踐研究

2016-8-5 來源（yuán）：棗（zǎo）莊職業學院山東（dōng）棗莊作者：陳豔

摘要：工業生產需要大量有效的機械設備協同運作，在有效的機（jī）械設備支持下（xià），產品生產的質（zhì）量和效率（lǜ）得到大幅提升，傳統的繼電器控（kòng）製係統（tǒng）用於工業生產中經常出現故障，影響生（shēng）產的進行，為了提升產品生產質量，我（wǒ）們需要對傳統的車床係統加以改造，並將PLC、變頻器（qì）技術應用於車床係統之中，從而保證（zhèng）車床的穩定與質量的提升。

關鍵詞：PLC；變頻器技術；車床；係統；改造

由我國沈陽研製的CA6140 普（pǔ）通車床廣泛應用於工業生產之中，在機床製造（zào）行業屬於熱銷機械設備，它是一種金（jīn）屬切削機床，可（kě）以用於車削外（wài）圓、內圓、螺紋、螺杆等，它的主軸電機係統是采用機械齒輪箱，實現有級的調速，運用機械換向構（gòu）造實施正反轉的調控。在當前企業生產形勢變化的條（tiáo）件下，傳統的（de）CA6140 車床（chuáng）需要進行機械設備改造，采用PLC、變（biàn）頻器技術相整合的手段，對普通車床的電氣控製係統進行改造，從而從現實實踐應用角度出發（fā），提（tí）升機械設（shè）備的利用率，確保機床的高效、節能、穩定和（hé）可靠。

1、傳統CA6140 普通車（chē）床的電氣控（kòng）製係統要求

在傳統的（de）CA6140 普通車（chē）床（chuáng）之中，由不同的構成（chéng）部件，包括：主軸箱、進給箱、溜（liū）板箱、刀架、絲杠等，其沿用已久的電氣控製（zhì）原理圖，如圖1 所示：

圖1 CA6140 型車床電氣控製原理圖

原有的控製（zhì）係統是在三相鼠籠式異（yì）步電動機的拖動之下完成的，由三台電動機負責控（kòng）製，它們分別是：主軸電動機M1，冷卻泵（bèng）電動機（jī）M2，刀架快速移動電（diàn）動機M3，在這三台電動機設備中主要是依靠三個接觸器實現有效的車床係統控製，這三個接觸器分別為：KM1、KM2、KM3。

該（gāi）傳統電氣（qì）控製係統（tǒng）的主軸電動機負（fù）責主軸主運動以及刀具的縱橫向運動（dòng），在主軸電動機的驅動下（xià），用機械換向機構實現正反轉動作。同時，由於對（duì）速度有一定的要（yào）求，因而（ér），要采用機械變（biàn）速的（de）手段，並依（yī）賴於主軸箱的齒輪變速箱和主軸電（diàn）動機的鏈（liàn）接，來實現對機械的調速要（yào）求。

冷卻泵電動機M2 主（zhǔ）要是負責在車削加工時，拖動冷（lěng）卻泵，再由輸出冷卻液對刀具和加工件的表麵進行冷卻。在實現冷卻動作的過程中，冷卻泵電動機是呈單向（xiàng）旋轉，並在主軸電動機啟動運行（háng）之後才可啟動，待主（zhǔ）軸電動機停車之後，冷卻電動機旋即停止。由此可（kě）見，冷（lěng）卻電動機與主軸電動機之間具有一定的順（shùn）序（xù）關係。

快速移動電動機負（fù）責拖動（dòng）溜板箱，在點（diǎn）動控（kòng）製的前提下，操作機械手柄裝置，對刀架實現不同方位的改變，實現溜板箱的快速移動。

CA6140 普通車床之中的三台電動機都是全壓直接起動（dòng），其容量較小（xiǎo），並且要配備照明電（diàn）路、信號指示電路及保護。

2、PLC 應用於車床電氣係統改造的（de）設計思路

伴隨著科技手段的不斷改進和（hé）提高，可編程控製器———PLC技術在電氣領域顯現出明顯的優勢和應用（yòng）價值。在對工業生產的車床電（diàn）氣係統實踐分析中發現，傳統的車床電氣係（xì）統極易出現故障，因而有必要對其進行改造。在將PLC 技術（shù）應用於車（chē）床電氣係統的改造（zào）之前，要進行（háng）實際情況的具體分析（xī），首先要（yào）對原有的繼電器（qì）、接觸器等（děng）實施嚴格有效的（de）控製；然後，還要保證係統改造不能改變原有車（chē）床（chuáng）的加工工藝和性能，要使主軸電動機具有正反轉啟停的功能及正（zhèng）轉動功能（néng）。同時，對原有係統的改造不能（néng）改變傳統電器控製（zhì）係（xì）統中的（de）各個按鈕及其他元件的（de）功能，采用較好的（de）電機保護措施，以確（què）保其（qí）正常有效運行。

3、變（biàn）頻器對主軸電動機的改造控製設計

傳（chuán）統（tǒng）的CA6140 型車床主軸的正轉速度和反轉速度分別有24種和12 種，利用齒輪（lún）箱，實現機械控製下（xià）的有級調速。在車床（chuáng）運動的振動過程中（zhōng），主軸（zhóu）電動機可（kě）以通過V 帶（dài），將動力傳遞（dì）給主軸箱（xiāng），從而減小振動。在用車床進行車削螺紋時，是借助於機械換向機構實現主軸的正反轉運動。另外，齒輪箱、換向機構也在金屬材料成本（běn）、齒輪設計精度、維護等方麵，顯現出（chū）較大的缺陷（xiàn）。

將（jiāng）變（biàn）頻器技（jì）術應用（yòng）於車床係統改（gǎi）造之中，可（kě）以替（tì）代車床齒輪變速訂的機械傳動（dòng），實現電機起動、製動的（de）自動控製及電機特性（xìng）曲線的調節。以三菱FR—A500 變頻器為例，主軸電動機在變頻電路通斷多段速端口（kǒu）的控製（zhì）下，可以獲取更多的速（sù）度選擇。電（diàn）機的正反（fǎn）轉控製也可以利用控製電路通（tōng）斷變頻器實（shí）現正轉（zhuǎn）、反轉的起動。同時，在變頻器技術之下，可以輸入電機的多種運行曲線（xiàn），對電機進行特性曲線的科學而（ér）優化的控製。值得一提的是，變頻器技術還具有過電流、過電壓、過熱、缺相的保護功能，對於（yú）係（xì）統的故障實現了故障報警功能，為（wéi）係統提供了穩定、安全的現代化調度、監控平台。

基於PLC、變（biàn）頻器技術下的主（zhǔ）軸電動機控製，由圖2 可以顯（xiǎn）示：

圖2 PLC、變頻器、觸摸屏結（jié）束結合（hé）對主軸電動機的控製

4、PLC、變頻器技術對車（chē）床電路的改造設計

以三菱（líng）FX2N—32MR 型為例，利用PLC、變頻器技術對CA6140車床進行控（kòng）製改造（zào）：

4.1 運用PLC 改造傳統車床中的控製電路

首先，我們需要對傳統車床的PLC 改造的（de）電路端口配置進行描述，其配置如表1 所示：

表1

其次，還要清晰展示出PLC 輸入輸出端口接線圖，如圖3 所示：

圖3 PLC 輸入輸出端口接（jiē）線圖

同時，我們需要加以注意的是，運用PLC 輸出驅動技術，在車床係（xì）統的（de）電路部分中，主要有繼電器、信號燈（dēng）、照明燈（dēng），它們的電源支（zhī）持供電功率分別為：110V、6V、24V，鑒於這一考慮，需要在輸出端（duān）口上，加以分開：Y0~Y3 共用COM1，其支持電源為AC110V；Y4~Y7 共用COM2，其支持電源為AC6V；Y10~Y13 共用COM3，其支持電源為AC24V。由此可知，對於傳統車床的PLC 改造技術，可以實現梯形的控製，如圖4 所示：

4.2 PLC、變頻（pín）器技術整合（hé）下對傳統車床的改造（zào）

運用PLC 端（duān）口配置，並添加整合旋轉編碼（mǎ）器等傳感器，在（zài）實時的主軸電動（dòng）機運作過（guò）程中（zhōng），實現轉速、方向等參數的（de）實時監控和相關數（shù）據的采集，通常情況下，速度信號可以經由PLC高速計數器輸入接口，在參數（shù）的計算之後進行PLC 程序的編製加工。同時，PLC 輸出端口還要協同變頻器實現正轉、反轉方向的啟動（dòng），全麵改進（jìn）傳統車床係統。

綜上所述，應現代化工業生產的要求（qiú），傳統的CA6140 車床係統需要加以改造和優化，可以采用新型的PLC、變頻（pín）器技術，對傳統車床的機械傳動部分和電路係統部分，加以精（jīng）度的提（tí）升和穩定安全程度的提高，增強現代化（huà）機床的自動（dòng）化、智能程度，優化數控車床的性能（néng）。

參考文獻：

[1]張文蔚.PLC、變（biàn）頻器技術在車床係統改造（zào）中的應（yīng）用（yòng）[J].機床電器，2011(01).

[2]史國興.PLC 控製變頻器實現多段速（sù）控（kòng）製[J].職業，2011(05).

[3]韋（wéi）建德.基於可編程（chéng）邏輯控製器（qì）和變頻器控製的玻璃絲網印刷係統[J].電機與控製應用，2011(03).

投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關（guān）新聞稿件發（fā）表，或進行資訊合作，歡迎（yíng）聯係本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息（xī）

名企推薦

業界視點

| 更多（duō）

行業數據

| 更多

博文選萃

| 更多

數（shù）控機床