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传统的花键轴铣床控制系统为继电—接触器控制系统,体积大,可靠性差,接线复杂,对不 同的对象或不同的生产工艺缺乏通用性与灵活性。用PLC对花键轴铣床继电器控制系统进行 改造后,提高了花键轴铣床设备生产运行过程中的安全性、稳定性;保证设备具有较高的可 操作性和可维护性。
花键轴铣床是由主轴旋转带动铣头旋转铣削工件,铣床内部齿轮啮合的变比摆差大,扭矩大 ,又由于铣头与电机间的传动杆距离过长,经常折断主轴,每月需更换两台电机,为了弥补 以上的不足,在主轴电机的主电路中加入变频器,使主轴能平滑的增速或减速,克服了主轴 易断的缺陷。
一、主轴电机变频调速系统设计
1.变频器调速的优点
变频器是把市电(380V、50Hz)通过整流器变成平滑直流,然后利用半导体器件(GTO、GTR 或IGBT)组成的三相逆变器,将直流电变成可变电压和可变频率的交流电,由于采用微处理 器编程的正弦脉宽调制(SPWM)方法,使输出波形近似正弦波,用于驱动异步电机,实现无 级调速。利用变频器可以根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速或减速,基本保持异步 电机固有特性转差率小的特点,具有效率高、范围宽、精度高且能实现无级变速的目的。
2.变频器的选型
通用变频器SAMCO-I系列变频器备有2种不同过载承受能力的机型供选用。IHF型(电机容量 :1.5kW～250kW)的过载容量为150%,IPF型(电机容量:7.5kW～315kW)的过载容量为1 20%。对于要求速度骤变的加、减速,可选择IHF型;而对于有速度的调节的同时,更希 望提高电机的输出容量时,可选择IPF型。
由于花键轴铣床主轴电机功率是4kw,因此选择SAMCO-IHF-4.0K系列变频器。
3.变频器主要接线端子的控制
变频器接在主轴电机的主电路中,接入6个端子,即:R、S、T接入三相电源,U、V、W输出 三相电源,DCM1、FR接到PLC端子上,DCM1用来确定和调整变频器控制时刻及控制时间,FR 表示正转。具体接线,如图1、2所示。
二、花键轴铣床PLC控制系统的设计
1.花键轴铣床主电路的设计
花键轴铣床主要由四台电机控制,即:控制铣头旋转的主轴电机,控制铣头移动的液压电机 ,控制滑台移动的快速电机,冷却电机。每个电机的主电路中,都安装了空开,主轴电机的 主电路中安装了变频器,其它电机的主电路中安装了继电器,花键轴铣床的主电路,如图1 所示。
2.花键轴铣床的工作流程
液压电机启动→启动循环按钮→主轴电机工作(铣头旋转)、铣头前进→铣头前进到位(铣 头锁紧)→滑台离合器得电(精铣、粗铣)→滑台向左移动→滑台行进到位压上终点行程开 关→铣头退刀→主轴电机停转→滑台快速向右移动压上原位行程开关→工作停止。
3.花键轴铣床的控制电路设计
将控制系统中的外部输入、输出设备及必要的配电保护设备继续保留外,中间继电器 、时间继电器全部用PLC内部的“软继电器”取而代之。根据花键轴铣床的控制任务及控制 流程,确定外部输入信号共16点,输出控制信号为13点,并考虑留有一定的余量,故选用三 菱公司FX1N系列的Fl-60MR型PLC,Fl-60MR型的I/O点数为60点,有36点输入, 24点输出。 输入、输出信号分配见表1。
4.花键轴铣床的控制程序设计
将控制系统中的开关量变成输入量X,所有的时间继电器、中间继电器变为内部点M,KM变成 Y,根据控制电路的要求,设计的梯形图。
经过实践证明,花键轴铣床电气系统采用可编程序控制器改造后,系统运行可靠,故障率低 ,相应备件费用降低;系统使用方便,维修直观,维修时间缩短,可提工作效率十倍以上, 极大的减小了维护工作量和维护费用,节省了大量的人力物力;主轴电机主电路中使用变频 器后,克服了铣床本身主轴易折的缺陷,大大的节省了电机的使用量,提高了经济效益。
花键轴铣床是由主轴旋转带动铣头旋转铣削工件,铣床内部齿轮啮合的变比摆差大,扭矩大 ,又由于铣头与电机间的传动杆距离过长,经常折断主轴,每月需更换两台电机,为了弥补 以上的不足,在主轴电机的主电路中加入变频器,使主轴能平滑的增速或减速,克服了主轴 易断的缺陷。
一、主轴电机变频调速系统设计
1.变频器调速的优点
变频器是把市电(380V、50Hz)通过整流器变成平滑直流,然后利用半导体器件(GTO、GTR 或IGBT)组成的三相逆变器,将直流电变成可变电压和可变频率的交流电,由于采用微处理 器编程的正弦脉宽调制(SPWM)方法,使输出波形近似正弦波,用于驱动异步电机,实现无 级调速。利用变频器可以根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速或减速,基本保持异步 电机固有特性转差率小的特点,具有效率高、范围宽、精度高且能实现无级变速的目的。
2.变频器的选型
通用变频器SAMCO-I系列变频器备有2种不同过载承受能力的机型供选用。IHF型(电机容量 :1.5kW～250kW)的过载容量为150%,IPF型(电机容量:7.5kW～315kW)的过载容量为1 20%。对于要求速度骤变的加、减速,可选择IHF型;而对于有速度的调节的同时,更希 望提高电机的输出容量时,可选择IPF型。
由于花键轴铣床主轴电机功率是4kw,因此选择SAMCO-IHF-4.0K系列变频器。
3.变频器主要接线端子的控制
变频器接在主轴电机的主电路中,接入6个端子,即:R、S、T接入三相电源,U、V、W输出 三相电源,DCM1、FR接到PLC端子上,DCM1用来确定和调整变频器控制时刻及控制时间,FR 表示正转。具体接线,如图1、2所示。
二、花键轴铣床PLC控制系统的设计
1.花键轴铣床主电路的设计
花键轴铣床主要由四台电机控制,即:控制铣头旋转的主轴电机,控制铣头移动的液压电机 ,控制滑台移动的快速电机,冷却电机。每个电机的主电路中,都安装了空开,主轴电机的 主电路中安装了变频器,其它电机的主电路中安装了继电器,花键轴铣床的主电路,如图1 所示。
2.花键轴铣床的工作流程
液压电机启动→启动循环按钮→主轴电机工作(铣头旋转)、铣头前进→铣头前进到位(铣 头锁紧)→滑台离合器得电(精铣、粗铣)→滑台向左移动→滑台行进到位压上终点行程开 关→铣头退刀→主轴电机停转→滑台快速向右移动压上原位行程开关→工作停止。
3.花键轴铣床的控制电路设计
将控制系统中的外部输入、输出设备及必要的配电保护设备继续保留外,中间继电器 、时间继电器全部用PLC内部的“软继电器”取而代之。根据花键轴铣床的控制任务及控制 流程,确定外部输入信号共16点,输出控制信号为13点,并考虑留有一定的余量,故选用三 菱公司FX1N系列的Fl-60MR型PLC,Fl-60MR型的I/O点数为60点,有36点输入, 24点输出。 输入、输出信号分配见表1。
4.花键轴铣床的控制程序设计
将控制系统中的开关量变成输入量X,所有的时间继电器、中间继电器变为内部点M,KM变成 Y,根据控制电路的要求,设计的梯形图。
经过实践证明,花键轴铣床电气系统采用可编程序控制器改造后,系统运行可靠,故障率低 ,相应备件费用降低;系统使用方便,维修直观,维修时间缩短,可提工作效率十倍以上, 极大的减小了维护工作量和维护费用,节省了大量的人力物力;主轴电机主电路中使用变频 器后,克服了铣床本身主轴易折的缺陷,大大的节省了电机的使用量,提高了经济效益。