富凌變頻器在龍門刨床改造中的應用

摘要：  
　　龍門刨床刨臺及各個刀架改由變頻器來調節，能較好的滿足工作臺的靜，動態特性，刨床的各個動作都是PLC控制，控制功能強，操作方便。改造后達到了預期效果。 
　　龍門刨床的電氣控制系統主要包括工作臺的主傳動和進給機構的邏輯控制兩大部分。目前，國內龍門刨床主要采用的主傳動系統有三種：一種是50年代的電機擴大機 ——發電機——電動機組（A——G——M）系統，第二種70年代改型的晶閘管——電動機組（V——M）系統，這兩種系統的邏輯控制普遍采用繼電器控制，故障率高，低速時損耗大，功率因素低，且對電網和機械的沖擊很大，維修麻煩。80年代后隨著變頻技術的高速發展和可編程控制器(PLC)的不斷更新，它們結合為龍門刨床提供了一種更好的控制系統。用這種系統控制的龍門刨床不僅克服了以上其它控制系統的各個缺點，還大大提高了控制精度和加工質量，更主要的是節約了大量的能源。因此，龍門刨床控制系統的變頻及PLC改造已成必然的趨勢。 
　　一、龍門刨床的控制要求： 
　　1. 無級調速---調速范圍寬，系統運行的平滑性好，動態品質更好。 
　　2. 能根據不同工件自由調節工作速度，而且前進和后退的速度要單獨調整。 
　　3. 起動和制動性能好----快速、平穩的起動和制動，對電網和機械的沖擊小，能很好地實現慢速切入，快速換向等工藝要求。  
　　4. 高速切削平穩，靜差度小。 
　　5. 系統簡單，安全可靠，便于維修。 
　　6. 噪音低，效率高，可靠性好，節能明顯。 
　　二、改造的方法  
　　1. 主運動控制主工作臺采用一臺富凌牌DZB100系列55KW通用型變頻器控制一臺45KW鼠籠式異步電動機，代替原來的電機擴大機----發電機----電動機組（簡稱A-G-M系統）系統，實現無級調速。用變頻器來實現對工作臺的各種不同速度的控制和往返換向。 
　　2. 垂直，左右刀架的控制 垂直刀架和左右刀架分別由三臺富凌DZB100系列3.7KW變頻器來驅動2.2KW的刀具電機，實現進刀量的高精度進給。 
　　3. 刨床的各個動作都由PLC來控制，PLC根據操作指令和現場信號,按照所編制的程序對變頻器、橫梁、油泵及風冷電機進行人工或自動循環控制。 
　　三、龍門刨床主運動的工作特點 
　　1. 工件和刨刀的相對運動（也就是主工作臺的往復運動），為了保證加工質量和加工效率，要求在不同的階段所運行的速度是不一樣的。從理論上講：在高速加工時為了減少刀具所承受的沖力和防止工件邊緣崩裂，切削工作開始（t0-t1）階段要求慢速切入；（t1-t2）為加速到穩定的工作速度階段――快速加工；（t2-t3）為了防止工件邊緣的崩裂，進入刀具減速退出工件階段—緩速收尾；（t3-t4）為高速返回階段；（t4-t5）是為了減小反向時因沖力過大而引起的越位和對傳動機構的沖擊設定的一個減速過程。 
　　2. 在實際的改造的工作中，刨刀返回的過程中由于行程開關從減速到換向階段的時間很短，所以在變頻器參數設定最佳狀態時仍有30公分左右的爬行。根據這種情況我們通過PLC來控制，由于刨刀運動速度較快，即使兩種制動同時起作用，刨刀仍有短距離爬行（這個爬行一般只要不超過10cm是允許的），但已能很好的滿足設備在重負載的情況下的要求了。由于在日常工作中不可能只加工一種規格的工件，為了在保證加工質量的同時提高工作效率，所以要求加工的速度和返回的速度是可調的。要實現這個指標，我們在設計中對快速加工和高速返回兩個階級，使用兩個電位器來調節，這樣操作人員就可以根據不同規格的工件，很方便的調節其加工速度。 
　　四、制動問題的處理 
　　主電動機在工作時，由于其負載大速度快，所以在快速換向時因為制動會產生很大的反饋能量。如何吸收掉這些能量對整個加工有很大的影響。我們在改造時充分考慮到這個因素，對刨臺的換向制動采用直流制動+減速制動[富凌制動單元兩個，制動電阻個兩個]來實現。實踐證明： 
這樣的組合制動方式，不僅簡單可靠，而且造價很低。 
　　五、控制電路和軟件流程 
　　1. 為了便于操作變頻器，采用外部端口連接，實現遠程控制。可實現正轉、反轉、正轉點動和反轉點動，外部異常，通過RST報警。 
　　2. 軟件流程龍門刨床的工藝流程由PLC控制主變頻器驅動交流電動機來實現。整個工藝過程可以自動也可以人工操作。刨臺的運動，刀架的升降，橫梁的控制以及互相聯鎖和顯示等功能都由PLC來實現。為方便操作，在控制柜上裝有刨臺運動速度顯示和各種運行指令及報警信號，且操作完全符合原操作習慣。