中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集.pdf

中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集

基于PLC和变频器的龙门刨床改造

张国兵

中国电子科技集团第三十八研究所,安徽合肥（230031）

摘要用可编程序控制器和交流变频调速技术对B220龙门刨床进行改造。刨床的主传动采用转差频
率闭环控制，能较好的满足工作台静、动态特性要求；制动采用了能量回馈制动。改造后系统达到了预期
效果。

关键词龙门刨床，可编程序控制器，变频调速，能量回馈

TheImprovementofDoublehousingPlannerBasedon
PLCandFrequencyConverter

ZhangGuobing

(No.38ResearchInstituteofChinaElectronicTechnologyCorporation,Hefei230031)

Abstract:UsingPLCandACvariablefrequencyadjustspeedtechnologytoimprovethedoublehousing
planner.Speedcloseloopcontrolwasappliedinthemaindrivingofplannerandcouldfulfillthestaticand
dynamicstatetrait;Theprincipleofelectricpowerreturnbrakewasapplied.Afterimprovementtheexpectant
resultwasreached.

Keywords:DoublehousingplannerPLCVariablefrequencyadjustspeedElectricpowerreturn

1.引言能实现慢速切入，稳速加工，快速换向，点动调节等
龙门刨床是国内机械加工部门加工大型工件的关各种加工工艺要求。
键设备。其电气控制系统主要包括工作台的主传动和
进给机构的逻辑控制两大部分。目前，国内龙门刨床3.系统组成及工作原理
主要采用的主传动系统有两种：一种是50年代的电机3.1系统组成
扩大机－发电机－电动机组（K－F－D系统）；一种是本系统由VVVF（变电压变频率）变频器（日本富
80年代少数经过改型的直流可控硅调速系统（SCR－D士FRN45G9S－4JE通用型45KW）、交流电动机
系统）。这两种系统的逻辑控制普遍采用继电器控制，（Y280S－8,Pe=37KW,Ie=78.2A,ne=740r/min）、
故障率高，维修困难，生产效率低，因此，采用变频测速器组成闭环调速系统。采用闭环调速系统是为了
调速系统已成趋势。对负载的波动和电网的波动有较强的抗干扰能力，以
作者用交流变频调速技术和可编程序控制器(PLC)保证刨床的稳定运行。刨床的电机均由PLC给出的指
改造成功了一台B220龙门刨床，且改造后系统运行可令进行控制。如图1所示。
靠稳定。设计时，主传动用一台异步电动机代替原K－F－
D系统机型，进给机械执行机构则用变频调速器取代
2.龙门刨床控制系统要求原电磁离合器，实现对工作台的各种不同速度的控制
机床型号为B220，产地为济南第二机床厂，要求和往返换向。核心部件用PLC进行控制，它根据操作
改造后机床的调速范围为5m/min－60m/min,系统运行站指令和现场信号，按预先编制好的程序对变频器、
的平滑性要好，能实现无级调速，且有很好的起制动刀架、横梁、磨头的跟踪状况进行自动或人工控制。
性能。起制动时既能快速启动和制动，又保证机械冲变频器选用日本富士FRN45G9S－4JE电压型通用变频
击不过大，不对机械部件造成损害。能快速实现提速、器，它采用矢量控制理论，利用电动机常数，通过对
降速和平稳的调节速度，换向时要减小对齿轮的冲击。电动机的电流和电压计算出电机的输出转矩，以此为
中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集

基础得到对电压、电流以矢量方式的最适合的控制，v

使电机的高速转矩限制控制、高起动转矩、自动加减vF
速运行、瞬时停电后的迅速恢复以及转差补偿控制成
vt
为可能，还能对负载实现全范围内的自动转矩补偿，05

并提高了速度的稳定性。0t
tttt
原系统采用机械式行程开关，由于工作台时频繁1234
的往复运动，挡块频繁地撞击行程开关，导致行程开
vR
关容易发生故障，在不可靠的时候更可能产生事故，
b)
影响生产。改造中我们用光控无触点接近开关代替机
图2刨台的往复周期
械式行程开关，经使用效果很好。
a)刨台的运动b)往复周期

F抬刀电磁铁3.2.2主传动的控制原理

报警D1主传动采用转速闭环、转差频率控制的变频调速
PLC磨头电机
D2垂直刀架系统，来满足工作台频繁换向和负载变化时转速快速
可
D3右侧刀架跟随