富凌变频器在龙门刨床改造中的应用

摘要：  
　　龙门刨床刨台及各个刀架改由变频器来调节，能较好的满足工作台的静，动态特性，刨床的各个动作都是PLC控制，控制功能强，操作方便。改造后达到了预期效果。 
　　龙门刨床的电气控制系统主要包括工作台的主传动和进给机构的逻辑控制两大部分。目前，国内龙门刨床主要采用的主传动系统有三种：一种是50年代的电机扩大机 ——发电机——电动机组（A——G——M）系统，第二种70年代改型的晶闸管——电动机组（V——M）系统，这两种系统的逻辑控制普遍采用继电器控制，故障率高，低速时损耗大，功率因素低，且对电网和机械的冲击很大，维修麻烦。80年代后随着变频技术的高速发展和可编程控制器(PLC)的不断更新，它们结合为龙门刨床提供了一种更好的控制系统。用这种系统控制的龙门刨床不仅克服了以上其它控制系统的各个缺点，还大大提高了控制精度和加工质量，更主要的是节约了大量的能源。因此，龙门刨床控制系统的变频及PLC改造已成必然的趋势。 
　　一、龙门刨床的控制要求： 
　　1. 无级调速---调速范围宽，系统运行的平滑性好，动态品质更好。 
　　2. 能根据不同工件自由调节工作速度，而且前进和后退的速度要单独调整。 
　　3. 起动和制动性能好----快速、平稳的起动和制动，对电网和机械的冲击小，能很好地实现慢速切入，快速换向等工艺要求。  
　　4. 高速切削平稳，静差度小。 
　　5. 系统简单，安全可靠，便于维修。 
　　6. 噪音低，效率高，可靠性好，节能明显。 
　　二、改造的方法  
　　1. 主运动控制主工作台采用一台富凌牌DZB100系列55KW通用型变频器控制一台45KW鼠笼式异步电动机，代替原来的电机扩大机----发电机----电动机组（简称A-G-M系统）系统，实现无级调速。用变频器来实现对工作台的各种不同速度的控制和往返换向。 
　　2. 垂直，左右刀架的控制 垂直刀架和左右刀架分别由三台富凌DZB100系列3.7KW变频器来驱动2.2KW的刀具电机，实现进刀量的高精度进给。 
　　3. 刨床的各个动作都由PLC来控制，PLC根据操作指令和现场信号,按照所编制的程序对变频器、横梁、油泵及风冷电机进行人工或自动循环控制。 
　　三、龙门刨床主运动的工作特点 
　　1. 工件和刨刀的相对运动（也就是主工作台的往复运动），为了保证加工质量和加工效率，要求在不同的阶段所运行的速度是不一样的。从理论上讲：在高速加工时为了减少刀具所承受的冲力和防止工件边缘崩裂，切削工作开始（t0-t1）阶段要求慢速切入；（t1-t2）为加速到稳定的工作速度阶段――快速加工；（t2-t3）为了防止工件边缘的崩裂，进入刀具减速退出工件阶段—缓速收尾；（t3-t4）为高速返回阶段；（t4-t5）是为了减小反向时因冲力过大而引起的越位和对传动机构的冲击设定的一个减速过程。 
　　2. 在实际的改造的工作中，刨刀返回的过程中由于行程开关从减速到换向阶段的时间很短，所以在变频器参数设定最佳状态时仍有30公分左右的爬行。根据这种情况我们通过PLC来控制，由于刨刀运动速度较快，即使两种制动同时起作用，刨刀仍有短距离爬行（这个爬行一般只要不超过10cm是允许的），但已能很好的满足设备在重负载的情况下的要求了。由于在日常工作中不可能只加工一种规格的工件，为了在保证加工质量的同时提高工作效率，所以要求加工的速度和返回的速度是可调的。要实现这个指标，我们在设计中对快速加工和高速返回两个阶级，使用两个电位器来调节，这样操作人员就可以根据不同规格的工件，很方便的调节其加工速度。 
　　四、制动问题的处理 
　　主电动机在工作时，由于其负载大速度快，所以在快速换向时因为制动会产生很大的反馈能量。如何吸收掉这些能量对整个加工有很大的影响。我们在改造时充分考虑到这个因素，对刨台的换向制动采用直流制动+减速制动[富凌制动单元两个，制动电阻个两个]来实现。实践证明： 
这样的组合制动方式，不仅简单可靠，而且造价很低。 
　　五、控制电路和软件流程 
　　1. 为了便于操作变频器，采用外部端口连接，实现远程控制。可实现正转、反转、正转点动和反转点动，外部异常，通过RST报警。 
　　2. 软件流程龙门刨床的工艺流程由PLC控制主变频器驱动交流电动机来实现。整个工艺过程可以自动也可以人工操作。刨台的运动，刀架的升降，横梁的控制以及互相联锁和显示等功能都由PLC来实现。为方便操作，在控制柜上装有刨台运动速度显示和各种运行指令及报警信号，且操作完全符合原操作习惯。