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科普知識
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大型PLC可編程控制器

ATCS PLC在機床控制中的應用

發布日期:2022-04-27 點擊率:72

1 背景

φ3500立式機床是一種自動化程度要求較高的機電設備,一般應用于冶金行業,車制各種大型工件;它通常采用繼電器邏輯控制方式,設備的電控系統故障率高,檢修周期長。隨著技術的進步,這類控制系統已顯示出越來越多的弊端。近年來PLC機在工業自動控制領域應用愈來愈廣,它在控制性能、組機周期和硬件成本等方面所表現出的綜合優勢,是其它工控產品難以比擬的。如果用PLC控制技術對這些系統實施改造,則具有普遍的技術及經濟意義。

2 方案選擇

原設備為手動操作,根據使用部門的建議,在改造方案上維持改造前設備人一機界面的原始性,這樣可以有效減少設備使用人員的誤操作,不至于使設備的事故率在技術改造后有所增加。

系統的工作臺變速單元依靠液壓電磁閥來實現,并由機械傳動部件不斷地改變傳輸比,達到改變工作臺轉速目的。其變速操作相當繁瑣,必須先讓主機停車,選好速度后,微動使齒輪重新啃合再掛擋,最后重新啟動。根據現場負載計算與理論分析,保留主拖動方式,用一臺FRN15G95-4JE電壓型通用變頻器,對工作臺電機進行速度換向控制。FRN15G954JE電壓型通用變頻器具有轉矩矢量控制、轉差補償、電AVR自整定、負載轉矩自適應等一系列先進功能,在無速度傳感器的開環運行條件下,采用磁通矢量控制和電機參數自動測試等功能后,其調速性能達到甚至高于傳統晶閘管供電的雙閉環直流調速系統。原系統還有左右兩個刀架,可縱向橫向移動,通過電磁離合器與左右驅動電機連接。左右驅動電機有Y/△變換,因此有兩級工作進給速度:I級0.29-45.6m/min,II級0.58-91.2m/min。改造時,仍維持原方式。

3 PLC機型選擇

3.1 輸入輸出點數

PLC控制系統的輸入信號包括操作臺控制輸入、工作臺和刀架各速度信號、分布在機床上各部分行程開關及變頻器投入信號。共有64個輸入點。

PLC的控制負載主要分成三類:一是10臺交流電機正反轉主接觸器;二是用于左右刀架調速的離合器線圈(電磁離合器直接由PLC驅動);三是顯示、報警負載(包括顯示燈、聲光報警器等);四是工作臺調速輸出(到變頻器)。共56個輸出點。

3.2 PLC選型

確定輸入輸出點后,還要進行PLC選型,本系統除了與變頻器連接需模擬量外,全部為開關量,再考慮到性能價格比及輸入輸出點數,選用德維森公司ATCS系列PPC31型機, PPC31為模塊化結構,系統配置靈活,編程功能強,性能價格比高。


PPC31 PLC

4 系統設計

4.1 變頻器設計

系統所有動作都有PLC控制。當PLC輸出繼電器out1=ON時,工作臺正轉;輸出繼電器out2=ON時,工作臺反轉。工作臺共有16級速度。操作時,首先將二進制值存儲在PLC數據區,當正反轉時,操作臺輸入速度值,而PLC輸出一路二進制值,經D/A轉換到變頻器的12號輸入端,滿足工作臺調速要求。當out1 and out3=O N時,工作臺點動正轉;當out2 and out 3=ON時,工作臺點動反轉。點動速度用變頻器提供的多段速指令選擇。當電機過載缺相時,熱繼電器FR動作,使變頻器THR端子OFF,可在瞬間封鎖U.V.W輸出,同時閉合故障繼電器30A-30C觸點,經PLC輸入繼電器產生系統故障報警。

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到800V時,制動單動BU功率模塊立即導通,接入電阻R迅速釋放電機儲能,實現安全快速的制動。

4.2 軟件設計

PLC通過編程器輸入程序,達到控制目的。由于PLC工作過程是循環,程序執行速度快,在刀架進給雙速電機時,需要通過Y/△變換實現變速,因此為了避免Y/△變換中電源短路,除了用互鎖外,還必須設置切換延時,定為1S。同樣,在橫梁下降(反轉)時,還需要回升(正轉),因此也需要設置切換延時,以防電源短路。

5 結束語

實踐證明,用PLC改造傳統繼電器控制系統是很好的方法。它可以充分發揮PLC高可靠性、高抗干擾的特點,壽命長、維修量少、查找外部線路簡單。同時采用變頻器改善了原系統工作臺啟動調速性能,有利于節能(原系統機械變速,低速時電機功率損耗大),提高了效率,為企業創造較好的經濟效益。

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