1 引言 WWW_P※LCJS_COM-PLC-)技.术_网 机修分厂的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。W1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网 2 原刨床的基本情况WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网 2.1基本结构WWW_PLCJ-S_COM-PLC-技.术_网(可-编程控-制器技术-门户) 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。W1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网 2.2工作过程WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网 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。WWW_P※LCJS_COM-PLC-)技.术_网 2.3运动特点主运动的速度图 如图1所示WWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网
WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网 其中WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网 0-t1工作台前进起动阶段WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 t1-t2刀具慢速切入阶段WWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户) t2-t3加速至稳定工作速度WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网 t3-t4工作速度阶段WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户) t4-t5减速退出工件阶段——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户 t5-t9返回阶段WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网 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。P_L_C_技_术_网——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户 2.4 传动系统WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网 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。plcjs.技.术_网 3 直流驱动系统WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 3.1 直流调速的优越性WWW_PLCJ-S_COM-PLC-技.术_网(可-编程控-制器技术-门户) 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。WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网 3.2设备组成 WWW_PL※CJS_COM-PLC-技.术_网 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,能量又反馈到电网中。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。WW.W_PLC※JS_C,OM-PL,C-技.术_网 3.3组成框图WWW_PLC※JS_COM-PLC-技.术_网(可编程控※制器技术门户) 系统以PLC为控制核心,组成如图所示 WWW_P※LCJS_COM-PLC-)技.术_网
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户 4 控件选配WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网 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S7-300系列。WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户) 4.1 动参数设置P_L_C_技_术_网——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户 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WWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户)
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户 5 PLC应用程序的设计WW.W_PLCJS_COM-PLC-技.术_网 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 S7-300。故而调试软件为STEP 7。WWW_PLCJS@_COM%-PLC-技.术_网 5.1 S7-300硬件组态WWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户) S7-300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。WWW_PLCJS※COM-PLC-技×术_网(可编程控※制器技术门户) (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。——可——编——程——控-制-器-技——术——门——户 (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。WWW_PLC※JS_COM-PmLC-技.术_网 (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”。WW.W_PLCJS_COM-PLC-技.术_网 (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”。WWW_P※LCJS_CO※M-PLC-技-.术_网 5.2 PLC基本程序plcjs.技.术_网 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编辑,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相同,不允许用户进行修改。WWcW_PLCJS_COM-PLC-技.术_网 5.3 用户基本程序WWW※PLCJS_COM-PL#C-技.术_网(可编※程控※制器技术门户) 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。WW.W_PLCJS_COM-PLC-技.术_网
plcjs.技.术_网 6 结束语WWW_PLCJS※COM-PLC-技.术_网(可※编程控※制器技术门户) 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。W1WW_P4LCJS_COM-PLC-技.术_网
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