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传统摇臂钻床改造控制系统设计

2020-05-10 15:03来源:未知浏览:

控制系统设计

对传统摇臂钻床进行电子化改造,霑要彻底更换控制系统。新的控制系统大体上可以分为变频器和PLC两大部分。变频器用于主轴电动机和进给电动机的控制,PLC用于对摇臂钻床上的传感器和执行器等设备的10信号进行处理。

 

1.变频器设计

目前绝大多数变频器都采用矢量控制方式,其基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制:从而达到控制异步电动机转矩的目的。具有矢量控制功能的变频调速产品的显著特点是,启动转矩大:_般可达100%~150%额定转矩,转矩动态响应快:负载能力强:适应负载波动大的场合。

目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢畺控制方式两种。无速度传感器矢量控制是通过坐标变换处理,分別对励磁电流和转矩电流进行控制,然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速达到控制励磁电流和转矩电流的目的。本次设计采用的是沈阳新东电子设备有限公司的无速度传感器矢量控制的XDBP-5.5型摇臂钻床专用变频器,低频特性完全适合摇臂钻床的机械和电气特性。

并具有以下主要功能:

(1)V/f比恒定控制;

(2)无速度传感器矢量控制:

(3)速度闭环矢量控制;

(4)高压掉电恢复自动重启;

(5)任意转速下旋转启动;

(6)单模块故?旁路功能;

(7)异步电动机参数自动检测;

(8)各种故曈分类处理,尽可能保证设备连续运行。

变频器配有专用的数宇显示与设定面板(图2),可以实现进给选择、转速显示以及直观地观测摇臂钻的动态变化,用户也可通过数字显示与设定面板上的按键,设定主轴和各进给轴的速度、深度等参数。根据机床主轴的传动比计算出变频器的输出频率从而达到主轴转速的控制与显示。

传统摇臂钻床的改造控制系统设计

使用面板上的功能按键进行参数设定的步骤如下:

(1)按SET键,设置参数;

(2)按SWIT键,选择需要设置选项:

(3)按方向键,改变参数值:

(4)按SET键,确定设置参数;

 

(5)若需要定程切削:按RU/ST键,指示灯亮,启动定程切削功能。若再次按RU/ST键,指示灯灭,取消定程切削功能。

 

2.PLC设计

 

与传统的基于继电器和接触器的电气控制系统相比:PLC控制具有可靠性高、柔性好、开发周期短以及故瞳自诊断等优点,特别适合应用于机床的电气控制和故障自诊断系统,可以大大减少继电器等硬件逻辑元件的数量.提高电气控制系统的稳定性和可靠性,从而提高产品的品质和生产效率。

现在:PLC的种类较多,功能也很完善,品牌不同:价格差距较大。PLC选择的基本原则应是在功能满足要求的情况下,保证可靠、维护使用方便和最佳的性价比。

 

PLC硬件设计

可编程控制器采用的是模块化的结构,用户可以根据需要选择输入、输出点数,然后组合。安装和调试比较方便,且具有较快的输入响应速度:并可以进行I/O扩展。根据摇臂钴床电气控制的要求,其输入输出均为数宇星。需要PLC检测的输入信号包括8个按钮、6个限位开关、2个热继电器输入信号:共计16个。而PLC的输出控制信号为6个继电器接触器、3个指示灯等,共10个。CPU226自带24个数字输入和16个数宇输出:能够满足需要。该PLC的丨/?通道分配可根据其控制对象的特点和控制要求:将I/O的输入输出口与相应的电气设备相连:从而达到控制和检测的目的:主要的I/O分配如下:

 

(1)数字输入

地址元件功能

10.0:SB1主轴电动机停止按钮

10.1:SB2主轴电动机起动按钮

10.2:SB3摇臂电动机上升按钮

10.3:SB4摇臂电动机下降按钮

I0.4:SB5主轴箱与立柱松开按钮

I0.5:SB6主轴箱与立柱夹紧按钮

I0.6:SB7冷却泵停止按钮

I0.7:SB8冷却泵启动按钮

11.0:SQ1-1摇臂上升到极限位置限位开关

11.1:SQ1-2摇臂下降到极限位置限位开关

11.2:SQ2摇臂升降时松开机构限位开关

11.3:SQ3摇臂升降时夹紧机构限位开关

11.4:SQ4主轴箱与立柱松开限位开关

11.5:SQ5主轴箱与立柱夹紧限位开关

11.6:FR1主轴电动机热继电器

l1.7:FR2立柱松紧电动机热继电器

l2.0:SB9急停按钮

 

(2)数宇输出

地址元件功能

Q0.0:KM1主轴电动机接触器

Q0.1:KM2摇臂升降电动机上升接触器

Q0.2:KM3摇臂升降电动机下降接触器

Q0.3:KM4立柱松紧电动循开接触器

Q0.4:KM5立柱松紧电动机夹紧接触器

Q0.5:KM6冷却泵电动机接触器

Q0.6:YV电磁阀

Q0.7:HL1主轴箱与立柱松开指示灯

Q10:HL2主轴箱与立拄夹紧指示灯

Q1.1:HL3主轴电动机运行指示灯

传统摇臂钻床的改造控制系统设计

PLC程序设计

根据摇臂钻床的控制要求:在编制程序的过程中:充分考虑了系统的安全性,采用了有互锁功能的设计以减少安全隐患,并添加了急停按钮以在意外情况发生时能够紧急停车,提高了整个控制系统运行的可靠性和安全性。部分PLC程序如图3所示。

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