背景
φ3500立式機床是一種自動化程度要求較高的機電設(shè)備粮戈，一般應(yīng)用于冶金行業(yè)旬陡，車制各種大型工件走柠；它通常采用繼電器邏輯控制方式顽聂，設(shè)備的電控系統(tǒng)故障率高唠椭，檢修周期長。隨著技術(shù)的進(jìn)步叶撒，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來越多的弊端绝骚。近年來PLC機在工業(yè)自動控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能祠够、組機周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢压汪，是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。如果用PLC控制技術(shù)對這些系統(tǒng)實施改造哪审，則具有普遍的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)意義蛾魄。
2 方案選擇
原設(shè)備為手動操作，根據(jù)使用部門的建議湿滓，在改造方案上維持改造前設(shè)備人一機界面的原始性，這樣可以有效減少設(shè)備使用人員的誤操作舌狗，不至于使設(shè)備的事故率在技術(shù)改造后有所增加叽奥。
系統(tǒng)的工作臺變速單元依靠液壓電磁閥來實現(xiàn)扔水，并由機械傳動部件不斷地改變傳輸比，達(dá)到改變工作臺轉(zhuǎn)速目的塘袍。其變速操作相當(dāng)繁瑣兔升，必須先讓主機停車，選好速度后绑接，微動使齒輪重新啃合再掛擋胃余，最后重新啟動。根據(jù)現(xiàn)場負(fù)載計算與理論分析柑汇，保留主拖動方式没撒，用一臺FRN15G95-4JE電壓型通用變頻器，對工作臺電機進(jìn)行速度換向控制豫狸。FRN15G954JE電壓型通用變頻器具有轉(zhuǎn)矩矢量控制胆叁、轉(zhuǎn)差補償、電AVR自整定赂裁、負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能轻迹，在無速度傳感器的開環(huán)運行條件下，采用磁通矢量控制和電機參數(shù)自動測試等功能后烛许，其調(diào)速性能達(dá)到甚至高于傳統(tǒng)晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)祭昏。原系統(tǒng)還有左右兩個刀架，可縱向橫向移動强挫，通過電磁離合器與左右驅(qū)動電機連接爪喘。左右驅(qū)動電機有Y/△變換，因此有兩級工作進(jìn)給速度：I級0.29- 45.6m/min纠拔，II級0.58-91.2m/min秉剑。改造時，仍維持原方式稠诲。
3 PLC機型選擇
3．1 輸入輸出點數(shù)
PLC控制系統(tǒng)的輸入信號包括操作臺控制輸入侦鹏、工作臺和刀架各速度信號、分布在機床上各部分行程開關(guān)及變頻器投入信號臀叙。共有64個輸入點略水。
PLC的控制負(fù)載主要分成三類：一是10臺交流電機正反轉(zhuǎn)主接觸器；二是用于左右刀架調(diào)速的離合器線圈（電磁離合器直接由PLC驅(qū)動）劝萤；三是顯示渊涝、報警負(fù)載（包括顯示燈、聲光報警器等）床嫌；四是工作臺調(diào)速輸出（到變頻器）跨释。共56個輸出點。
3．2 PLC選型
確定輸入輸出點后，還要進(jìn)行PLC選型蝎疹，本系統(tǒng)除了與變頻器連接需模擬量外抽述，全部為開關(guān)量，再考慮到性能價格比及輸入輸出點數(shù)边饿，選用德維森公司ATCS系列PPC31型機, PPC31為模塊化結(jié)構(gòu)使城，系統(tǒng)配置靈活，編程功能強值舀，性能價格比高蛆骨。
4 系統(tǒng)設(shè)計
4．1 變頻器設(shè)計
系統(tǒng)所有動作都有PLC控制。當(dāng)PLC輸出繼電器out1=ON時裙澎，工作臺正轉(zhuǎn)洒妈；輸出繼電器out2=ON時，工作臺反轉(zhuǎn)宦狭。工作臺共有16級速度申建。操作時，首先將二進(jìn)制值存儲在PLC數(shù)據(jù)區(qū)乘碑，當(dāng)正反轉(zhuǎn)時挖息，操作臺輸入速度值，而PLC輸出一路二進(jìn)制值兽肤，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換到變頻器的12號輸入端套腹，滿足工作臺調(diào)速要求。當(dāng)out1 and out3=O N時资铡，工作臺點動正轉(zhuǎn)电禀；當(dāng)out2 and out 3=ON時，工作臺點動反轉(zhuǎn)笤休。點動速度用變頻器提供的多段速指令選擇尖飞。當(dāng)電機過載缺相時，熱繼電器FR動作店雅，使變頻器THR端子OFF政基，可在瞬間封鎖 U.V.W輸出，同時閉合故障繼電器30A-30C觸點闹啦，經(jīng)PLC輸入繼電器產(chǎn)生系統(tǒng)故障報警沮明。
在快速制動過程中，一但電機反饋“泵升”電壓使變頻器母線電壓達(dá)到800V時窍奋，制動單動BU功率模塊立即導(dǎo)通施式，接入電阻R迅速釋放電機儲能，實現(xiàn)安全快速的制動执峰。
4．2 軟件設(shè)計
PLC通過編程器輸入程序涎花，達(dá)到控制目的。由于PLC工作過程是循環(huán)，程序執(zhí)行速度快愕泣，在刀架進(jìn)給雙速電機時靡抓，需要通過Y/△變換實現(xiàn)變速附柜，因此為了避免Y/△變換中電源短路缓膀，除了用互鎖外，還必須設(shè)置切換延時僚料，定為1S详依。同樣，在橫梁下降（反轉(zhuǎn)）時毡飒，還需要回升（正轉(zhuǎn)）球毙，因此也需要設(shè)置切換延時，以防電源短路痪寻。 |
