基于PLC对X5032机床的电气化改造.pdf

第2 8 卷第 1 期 2 0 0 7年 1 月 煤矿机械 C o a l Mi n e Ma c h i n e 1 V0 1 ． 2 8 No ． 1 J a n．2 00 7 基于 P L C对 X 5 0 3 2 机床的电气化改造 乔东凯。黄崇林 茂名学院 机电工程学院，广东 茂名 5 2 5 o 0 0 摘要 阐述 了x 5 0 3 2机床变频调速 的改造方案 ， 介绍了如何通过 P IE 来控制 变频调速的频 率和其他顺序加工程序。重点说明了利用 B P T S系列变频器对机床主轴的调速方案改造， 最后给 ’ 出了机床运行的性能状况。 关键词 P I E；变频调速 ；梯形 图；X 5 0 3 2机床 中图分类号T G 5 0 2 ． 3 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3 - 0 r 7 9 4 2 0 o 7 O l - 0 1 2 8 - 0 3 Ba s e d 0 n P L C El e c t r i fic a t i o n Tr a n s f o r ma t i o n t o X5 0 3 2 En g i n e Be d Q I A O 1 o n 8 一k a i ．H U A N G C h a l g l i I I Ma o m i n g C o l l e g e E l e c t r o m e c h a n i e a l P r o j e c t Col l e g e -M a o m i n g 5 250 0 0 - C h i n a Ab s t r a c t E l a b o r a t e d t } l e X 5 0 3 2 e n g i n e b e d f r e q u e n c y c o n v e r s i o n v e l o c i t y mo d u l a t i o n t r a n s f o r m a t i o n p l a n ，i n ． t r o d u c ed h o w t o c o n t r o l t } l e f r e q u e n c y c o n v e rsi o n v e l o c i t y mo d u l a t i o n t h r o u g h P IE t } l e f r e q u e n c y a n d o the r s m o o th p r o c e s s i n g p r o c edu r e s ．E x p l a i n ed w i t h e m p h a s i s u s e s th e B P T S s e r i e s e n c y c h a n g e r t o t } l e e n g i n e b e d m a i n a x l e v e l o c i t y m o d u l a t i o n p l an t r a n s f o r m a ti o n ， fi n a l l y h as p r o d u c ed t } l e e n g i n e d m o v e m e n t p e ff o r ． i n a n c e e o n d i t i o n ． Ke y wo r d s P IE ；f r e q u e n e y c o n v e rsi o n v e l o c i t y mo d u l a t i o n ；t r a p e z o i d a l c h a r t ；X 5 0 3 2 e n g i n e b e d 0 前言 变频调速及 P IE 控制技术常应用于工业实际 中， 如机床自动化控制系统， 由于系统控制过程较复 杂， 要求控制系统恒速可调可控， 节能可靠， 因此采 用 P IE 与变频调速控制系统是最佳选择 这可以 大幅度节约电能， 提高系统的自动化程度， 并使系统 运行可靠稳定， 结构简单， 维修、 维护、 调整方便， 经 济实用易配置， 取代了传统的继电器控制系统。 1 问题的提 出 X 5 0 3 2 型立式升降台铣床是一种早期的立式铣 床， 机床的主轴传动系统由功率 7 ． 5 k W 电动机驱 动， 通过变速机构可以实现范围在 3 01 5 0 0 r ／ m in 的 l 8 种转速， 是一种应用范围很广的机床。目 前某 公司仍在使用， 但由于其购买时间已很长， 使用过 久， 加之采用的是传统的继电器控制， 主传动系统的 调速由多联齿轮离合器来实现， 在实际加工过程中 暴露出噪声大、 启动、 传动不平稳、 换速时冲击大等 问题。鉴于实际需要和其寿命年限，需要对其进行 2 问题及改进措施 在生产实践中， 发现 G Z l 型钢丝绳注油机体 积小， 使用方便， 最突出的问题是操作时间较长。主 要是因为补充钢丝绳脂时间 间歇式充油 及次数多 造成的。对于多绳摩擦传动， 该问题更为严重。针 对这一问题， 为提高设备工作效率， 减少设备投资和 因增加设备给操作及管理带来的诸多不便， 对设备 进行改进， 如图2 所示。 一 个三位三通阀1 、 工作油缸2 、 单向阀、 梭阀4 ， 使设 备成为自 动连续注油新设备。 其工作过程为 电磁铁不得电时， 启动电动干油 泵给两油缸预充油， 然后使其中一个电磁铁得电， 使 对应的油缸给钢丝绳注油。同时电动干油泵给另一 个油缸继续补油。当工作缸活塞运动到极限位置 时， 改变电磁铁使另一个得电， 则原来预备的油缸即 投入工作， 而先前的工作缸进入补油。这样两缸交 替工作， 控制节流阀的流量， 即可以使补油和注油速 度达到平衡状态， 从而实现连续注油的目的。 3结语 改进后的设备在使用中注油效率大大提高， 减 少了原设备频繁补油所占用的时间和劳动强度， 整 机的工作性能同样是安全可靠的， 效果良好。 参考文献 [ 1 ] 严万升， 等． 矿山固定机械手册[ K ] ． 北京 煤炭工业出版社． [ 2 ] 张复德． 矿进提升设备[ M] ． 北京 煤炭工业出版社． 图 2 改进设计 自动 1 ． 三位三通阀2 ． 工作油缸3 ． 单向阀4 ． 梭阀 改进后取消了一个两位两通阀和闸阀， 增加了 作者简介李全胜 1 9 6 7 一 ， 河南平顶山人， 技师， 平顶山工业 职业技术学院， 从事专业课的教学和科研工作． 一 1 28 一 收稿 日期 2 0 0 6 - 0 9 ． 1 3 维普资讯 2 8 卷第1 期 基 皇 堕逵歪丕塑 l 笠 墨 小型化的改造。具体进行以下 2 点的改造 ①通过 变频器实现主轴的调速； ②由于机床的传动部分许 多电器元件已经老化 ， 加上电器元件控制本身的缺 点， 需通过 P L C对控制部分进行改造。因此在 X 5 0 3 2的改造中， 变频器的控制是通过 P L C 来实现 的， 故采用 P L C对整个机床电气控制系统作相应的 改造。 其改造过程的布局图如图 1 所示。 围1 铣床的变频调速系统框图 2 调速改造方案的确定 主轴转速的实现 电动机经弹性联轴器与 1 轴 相联， 通过7 根轴及其齿轮将动力输出到立轴上， 共 有 2 个滑动的三联齿轮和 1 个双联齿轮， 由变速机 构以拨叉操纵， 现在需要将其主轴机械传动部分进 行简化， 通过变频器控制异步电机来达到调速的目 的。 1 调速原理 三相异步电动机的转速 1 ’s 。 1 一 1 P 式中 。 同步转速； ．卜电源频率； P 磁极对数； 转差率。 通过式 1 可以看出， 通过改变电源频率达到调 速的目的， 而且变频调速具有调速范围大、 平稳、 效 率高、 操作简单、 容易实现自动控制等优点。 2 变频器的选择 该铣床的主轴驱动电机采用的是异步电动机 Y 1 3 2 M一 4 ， 额定功率 7 ． 5 k W。由于变频器供给电动 机是脉动电流， 其脉动值比工频供电时要大。因此， 须将变频器容量留有适当的裕量。一般根据 ， l N v ≥ 1 ． 0 5 ～1 ． 1 ， N 或 ， l N v ≥ 1 ． 0 5 1 ． 1 ， m 虬 2 式中 ， N v 变频器额定输出电流， A ； ， 电动机额定电流， A ； ， 一电动机实际最大电流， A 。 为了增加调速改造的安全性和可靠性， 采用式 2 来确定变频器的输出电流， 并可适当减少变频器 的容量， 故有 ， N v ≥ 1 ． 0 5 一1 ． 1 ， 一 1 ． 0 5 1 ． 1 X 1 5 ． 4 ， 取 1 1N v 1 5 A ， 结合电动机的铭牌参数， 选择 了B P T S E l 5型变频调速器。B P T S 系列变频器采 用数字 P W M变频电路系统， 控制参数由触摸式开 关设定， 并具有抗干扰保护措施。B P T S E l 5 型变 频调速器采用三相 3 8 0 V电压输入， 频率精度可达 ．4 - 0 ． 5 ， 可满足该铣床的主轴加工精度要求， 频率范 围0 ． 6 一 1 2 5 H z ， 满足铣床的调速范围要求； 并有过 电压、 欠电压、 过电流、 短路和失速等保护功能。 3 分段调速频率的给定 由于该铣床原有的调速装置是由一个手柄拨转 1 8 个位置控制4 个电磁离合器来实现调速的， 为了 防止在改造后操作工人一时难以掌握， 用户要求调 节转速的操作方法尽可能不变， 需采用拨挡式操作 手柄 ， 加上该铣床还要进行较为复杂的程序控制， 故 可应用 P L C结合变频器的多挡转速功能来实现调 速的目的。如图2 所示， 拨挡 S A 2可通过左右旋转 达 l 8 个位置， 通过控制外接电位器的输入， 而形成 不同挡的输入频率， 但同时应使各挡的转速与改造 前相同。 圈 2 铣床 的变频调速 系统控 制图 4 电机的控制 电机的正、 反转和停止控制是通过按钮 s F 、 s R 、 S T来实现的， 由P I E进行控制， 相应的梯形图如图3 所示， 接触器 Y 0 0 0 K M 1 用于接通变频器的电源， 由按钮 X 0 0 1 S B 1 和 X 0 0 2 S B 2 控制。继电器 Y 0 0 2 K A 2 用于正转， 由 X 0 0 3 s T 和 X 0 0 4 S V 控制； Y 0 0 1 用于反转， 由X 0 0 3 S T 和 X 0 0 5 s R 控制。 正转和反转只有在变频器接通电源后才能进行； 变频器只有在正、 反转都不工作时才能切断电源。 1 2 9 --- 维普资讯 第2 8 卷第 1 期 2 O 0 7年 1月 煤矿机械 C o a l Mi n e Ma c h i n e ] vo 1 ． 2 8 No ． 1 J a n ．2 0 0 7 选择性激光烧绪机韵改进 胡晓岳冯宁 广东机电职业技术学院，广州 5 l 0 5 1 5 摘要针对选择性激光烧结机 s is 的特点， 结合已研制成功的 S I S试验样机结构分析， 讨 论了新型选择性激光烧结机的设计和研制思想， 介绍其设计和研制中的一些关键技术。改进后的 激光烧结机不仅弥补了原有的不足， 同时精度方面也有所提高。 关键词选择性激光烧结；关键技术；改进 中图分类号T Q 1 7 2 ． 6 文献标志码A 文章编号 1 0 0 3 - 0 7 9 4 I 2 0 o 7 0 1 ． 0 1 3 0 - 0 3 I m p r o v e me n t o f S e l e c t i v e La s e r S i n t e r i n g M a c l l i I l e HU xi 舯 一y u e ． F ENG Si n g C , u a n s d o n gV o c a t i o n a l C o l l e g e o f M e c h a n i c a l ＆E l e c t r i c a l T e c h n o l o g y , u 5 1 0 5 1 5 - C h i n a A b a r a c t A c c o r d i n g to t h e e h a r ac t e r is t ie g o f th e S e le c t i v e I l ls e r S in t e r i n g S IS m ach in e ， d e s i g n a n d d e v e lo p m e ri t i d e a s i n e l u d i r t g m e c h a n i c a l s y s t e m， s o f t w a r e a n d h a 】 d 眦o f t h e c o n t r o l s y s t e m， e r e ． o f a n e w t y p e o f S IS ma c h i n e a r e d i s c u s s e d i n d e t a i l b a s e d o n s t u d y i n g the s t r u c t u r e o f the S IS s a mp l e ma c h i n e ．S o m e k e y t e c h n o l o g i e s ， w h i c h a r e a d o p t e d d u ri ng d e s i g n and d e v e l o p me n t o f the删t y p e o f S IS ma c h i n e i s i n t r o d u c e d． I m p r o v e d S IS m a c h i n e n o t o n l y m a k e s u p l e s s th an the o ff , h a l ， w h i l e p r e c i s i o n i s a l s o i mp rov ed． Ke y wo r d s s e l e c t i v e l a s e r s i n t e fi ng ；k e y t e c h n o l o g y ；i mp rov e me n t 1 原有试验样机介绍 原有选择性激光烧结样机整体结构激光扫描系 统是通过二维工作台来实现的。考虑到工作台在 Y -Z向运动时分辨率要求在 0 ． 0 2 In ln 以上及运 动时的准确性， 故采用钢丝绳驱动来消除传动时的 间隙。二维钢丝绳驱动的工作台由2 个步进电机驱 动， 用 以驱 动二 维 扫描 系统。步进 电机 选 用 5 5 B F 0 0 9 型， 其步距角为 0 ．0 ／ 步。在扫描系统中要 求 l ， 方向的灵敏度、 定位精度高， 并要求牵引力 小、 移动轻便， 为此选择高精度的直线滚动导轨， 重 复定位误差为0 ． 0 1 0 ． 0 2 m m ； 摩擦系数为0 ． 0 2 5 0 ． o 5 ， 实现分形路径扫描， 完成零件片层的烧结。 试验样机基本达到了设计要求， 采用了分形扫 描路径明显提高了零件的质量， 是一种可行的扫描 路径方法。但同时也发现了整个系统的一些不足 1 铺粉机构设计不合理，因漏砂使得铺粉机 圈3 变频器的控制梯形圈 3 结语 通过变频器对机床进行调速改造后， 使得机床 的转速控制简单可靠， 而且冲击小， 换速平缓， 无冲 击， 运行平稳可靠。因为大大简化了操作程序， 所以 还具有操作简单的优点。某厂应用此技术对机床进 行改造后， 产品质量得到了保证， 工作效率提高了3 倍以上， 加工成本大幅度下降， 受到了生产人员的欢 迎 。 参考文献 [ 1 ] 刘金琪 ． 机床电气自动化控制[ M] ． 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版 社 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 李 良仁． 变频调速技术与应用[ M] ． 北京 电子工业出版社， 2 0 O 4． [ 3 ] 主太辰 ． 机械设计大典[ K ] ． 北京 江西科学技术出版社， 2 O 0 2 ． [ 4 ] 王兆义． 可编程控制器教程[ K ] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 1 ． 作者筒介乔东凯 ] 9 7 4 一 ， 安徽安庆人， 1 9 9 8 年毕业于河北建 筑科技学院工业电气 自动化专业， 现在广东茂名学院机电分院任讲 师， 电话 0 6 6 8 2 9 2 3 6 6 7 ， 电子信箱 q i a o d ang k a i 1 6 3 ． c o rn． -- 1 3 0 -- 收稿日期 2 0 0 6 - 0 9 ． 2 1 电 转 转 止 通 正 反 停 _T 薹 1_ 。T _。T l寸 T 薯 1。 T 8丁 闺 目 维普资讯