用直流调速装置和PLC对B50125B插床电气改造_控制_

用直流调速装置和PLC对B50125B插床电气改造

2006/1/16 19:47:00

【摘要】本文详细地介绍了用直流调速装置和PLC来控制插床插头的自动循环过程的设计。【关键词】控制 PLC 调速指令 一．引言 　　B50125B插床是济南第二机床厂上世纪70年代初生产的大型插床。该机床主拖动采用SIMOREG-V5装置；插头自动换向由两个无接触式自整角机同轴连接（输出电压相位差1800左右），经减速器与插头传动机构连接，发送插头传动轴的角位移，经相敏放大和开关电源实现插头上下的自动换向。该机床使用多年后，机床故障多，插头自动换向传动越位误差大，故急需改造。 二．电气改造方案 1．主传动的改造（插头拖动） 　　主传动直流电机参数：Pe=30KW Ue=220V Ie=161A ne=1000rpm励磁电压Uf=220V If=3.3A . 　　由于SIMOREG-V5系统老化，改为英国CT公司的MENTORⅡ可控硅调速装置，型号为M210R，能适合插床对换向和制动的快速性较高的要求。 2．插头自动换向的改造 　　由于原两个无接触式自整角机相敏整形电路故障较多，且出现严重超程，拟采用无接触式感应接近开关和PLC（S7-200）的控制。 三．插头的控制 　　该机床的工作台进给控制是用普通的交流电机和限位相配合完成，较为简单。插头的控制是重点。其运行特性如下图：

　　插头正向行程OA段为慢速切入，AB段为加速，BC段为切削段，CD段为减速段，DE段为自动换向；反向也是如此。为此需要在CD段和HI段给出减速指令，DE段和IJ段给出反向指令，EF段给出抬刀指令，OA段给出工作台自动进刀指令。这些指令的形成是通过PLC给出，并传送到MENTORⅡ装置，这也是本次改造的重中之重。 1．可编程控制器（PLC） 　　本次设计采用西门子S7-200，CPU选用224型，扩展模块除了数字输入输出模块外，还选用了EM235模拟量模块。数字量扩展模块给出插头正、反转指令，换向指令，减速指令；模拟量模块输出－10V～+10V电压到MENTORⅡ装置速度给定模拟输入端子3，实现电机速度调节。 2． MENTORⅡ装置 　　MENTORⅡ装置接到PLC的指令后要迅速作出相应的反应，尤其在插头的反向和制动指令到达后必须快速完成，否则会导致插头滑出导轨，造成损失。 （1）反向 　　MENTORⅡ装置采用双桥反并联系统，如下图，适合插头在工作中频繁自动换向。

　　就阐明基本概念的角度出发，两组变流器可采用的理想控制原则如下：正、反两组变流器同时送入触发脉冲，但需要分别调节正组变流器的控制角α和反组变流器的控制角β，使两者之间严格地保持α+β=1800的配合关系。这样，两组变流器各自输出的直流电压平均值完全相同且极性一致，处于平衡状态。具体地讲，当某组变流器工作在整流状态，并输出一定的直流负载电流时，另一组变流器则处在逆变状态，因为两组变流器各自的输出电压平均值相等，所以处于逆变状态的变流器中没有逆变电流产生，不存在电能回馈电网，就是待逆变状态，表示该组变流器处在逆变状态下等待工作，一旦当控制角发生变化，导致直流侧的电压平均值略大于待逆变状态下的变流器的输出逆变电压，该组变流器将立即投入工作。同样，当某组变流器工作在逆变状态并输入一定的直流负载电流时，另一组变流器则处在整流状态下等待工作，就是待整流状态。所以，在这种α+β=1800配合工作方式下，负载电流具有两种流向，它可以方便地在两组变流器中流过或自由切换，这就达到了换向的目的。 （2）制动 　　MENTORⅡ装置采用双桥反并联系统，被称为4象限驱动器，第一象限正向运行，第四象限实现正向制动，第三象限反向运行，第二象限实现反向制动，制动的强度可用斜坡函数进行调节。 3．指令的形成 　　正、反转指令，抬刀指令等相对减速换向指令简单，本文着重介绍减速指令、换向指令的形成。 （1）减速指令的形成 　　插头开起后，感应减速接近开关，开关信号通过数字模块报告给PLC，PLC通过模拟量模块输出相应速度指令，减速指令控制MENTORⅡ装置的速度给定，这样就可以让电机减速，达到减速效果。