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B2020龍門刨床的數(shù)字化改造

http://mamafrist.com 2015年09月19日        

      隨著社會(huì)的進(jìn)步,科技的發(fā)展,七八十年代的龍門刨床的電器控制線路已經(jīng)十分落后,而且故障頻繁,維修非常困難,改造投資大,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率低,能耗大,同時(shí)噪音也很大,污染嚴(yán)重。經(jīng)過筆者多年的時(shí)間經(jīng)驗(yàn),我們對(duì)老式龍門刨床的電氣空子線路進(jìn)行了徹底的技術(shù)改造,以將發(fā)電機(jī)組及擴(kuò)大機(jī)控制的龍門刨床改造成全數(shù)字智能化控制的電氣系統(tǒng)。經(jīng)批量改造后,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益,先面對(duì)龍門刨床改造前后的情況進(jìn)行簡(jiǎn)略的介紹。 
        筆者所在單位有十臺(tái)龍門刨床,它們都是七十年代的設(shè)備,電氣控制系統(tǒng)主要采用直流發(fā)電機(jī)組和交磁擴(kuò)大機(jī)組成,電氣控制系統(tǒng)比較復(fù)雜,使用電氣元件也比較多,加之使用時(shí)間長(zhǎng),電氣元件老化,故障頻繁,為此,筆者從2000年起,先后對(duì)B2152、B2012、B2012A、B2016A、BJ2020、B20125Q、B2020等10臺(tái)龍門刨床進(jìn)行了數(shù)字化改造,從幾年運(yùn)行情況看,使用效果良好。 
        一.舊龍門刨床B2020的特點(diǎn) 
        舊刨床的工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)由交流機(jī)組、直流發(fā)電機(jī)組、直流電動(dòng)機(jī)組及交磁擴(kuò)大機(jī)組成。 
        1). 交流電動(dòng)機(jī)的基參數(shù)如下: 
        型號(hào): JB2-4      功率:60kW      電壓:380V     電流:308A     轉(zhuǎn)速:1460轉(zhuǎn)/分 
        2). 直流電動(dòng)發(fā)電機(jī)的主要參數(shù)如下: 
        功率: 70kW    電壓:230v  轉(zhuǎn)速:1450轉(zhuǎn)/分 
        3). 直流電動(dòng)機(jī) 
        型號(hào): Z2-93D2  功率:60kW  電壓:220v  電流:308A  轉(zhuǎn)速:1460轉(zhuǎn)/分 
        4). 交磁擴(kuò)大機(jī) 
        型號(hào): ZKK-4 
        功率: 4kW 
        2. 工作臺(tái)換向及一、二級(jí)減速、限位由1XKM、2XKM、3XKM、4XKM、XKQ、XKH、1XK、2Xk等開關(guān)實(shí)現(xiàn),因此控制復(fù)雜,故障點(diǎn)多,難于維修。 
        3.調(diào)速系統(tǒng)電阻、各種繼電器繁多,所以故障多,低速時(shí)速度不穩(wěn),換向不穩(wěn)定,常出現(xiàn)爬行越位等故障。由于各正反饋和負(fù)反饋電路叫多,所以故障難于判斷。 
        4.改造時(shí)舊龍門刨床存在的問題及缺點(diǎn): 
        1). 設(shè)備使用年代以久,電器控制元件嚴(yán)重老化,設(shè)備故障率高,維修費(fèi)用大,已不能滿足目前生產(chǎn)加工的 需要。 
        2). 由于采用的是交直流機(jī)組,故其效率只有0.5~0.68,且能耗高! 
        3).主傳動(dòng)及控制部分電氣操作條件教多,不但增加了維護(hù)工作量,也使整個(gè)系統(tǒng)可靠性大大降低。 
        4).工作臺(tái)調(diào)速范圍小,精度(D≤30),加工工件的表面質(zhì)量差。 
        5).占地面積大,噪音高。 
        二.改造后龍門刨床B2020的特點(diǎn) 
        1.工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 
        1). 由于用英國(guó)CT公司的M2190R直流驅(qū)動(dòng)器代替了復(fù)雜的交磁放大控制電路,故使控制簡(jiǎn)單化,數(shù)字化,智能化. 
        2). 用50kW直流電機(jī)Z4-200-31取代了交流機(jī)組和直流發(fā)電機(jī)組(包括編碼器LMA-10BM-C24C、測(cè)速機(jī)ZYS-100A),因此,調(diào)速方便且數(shù)字化。 
        3).工作臺(tái)換向由旋轉(zhuǎn)編碼器PLC完成,不需要一、二級(jí)減速、及換向開關(guān)。 
        4).其它動(dòng)作均由PLC實(shí)現(xiàn),元件少,簡(jiǎn)單直觀故障少。 
        5).去掉了發(fā)電機(jī)組,節(jié)電又省功。 
        6).工作臺(tái)行程設(shè)定可隨意進(jìn)行,且具有記憶功能。 
        7).可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩控制,并能實(shí)現(xiàn)低速切入。 
        三.改造后數(shù)字化龍門創(chuàng)新的優(yōu)越特點(diǎn) 
        1 .龍門刨工作臺(tái)直流調(diào)速系統(tǒng)的改造 
        改造后的龍門刨工作臺(tái)直流調(diào)速系統(tǒng)采用的是英國(guó)CT 公司生產(chǎn)的Mentor II直流驅(qū)動(dòng)裝置。Mentor II是具有當(dāng)代水平的全微機(jī)化工業(yè)直流電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)器,輸出電流范圍在25A~1850A,全系列產(chǎn)品還具有控制、監(jiān)控、保護(hù)和串行通訊的功能。 
        Mentor II分單象限和四象限兩種配置,單象限驅(qū)動(dòng)器僅能實(shí)現(xiàn)正向運(yùn)行,四象限驅(qū)動(dòng)器則是完全可逆的,這兩種配置的驅(qū)動(dòng)器均能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的全面控制,四象限驅(qū)動(dòng)器也可以對(duì)正反向逆行全面控制。 
        Mentor II還有一系列可供擁護(hù)隨意設(shè)定的參數(shù),此參數(shù)數(shù)據(jù)有些來自外部,如速度給定、轉(zhuǎn)矩給定、速度反饋以及電機(jī)的各種特性參數(shù)等,同時(shí)配備I/O接口,可以方便的與外部設(shè)備結(jié)合,以滿足各種調(diào)速的需要,筆者用Mentor II中的M210和一臺(tái)50kW的直流電機(jī),來完全取代直流發(fā)電機(jī)組和交磁擴(kuò)大機(jī),從而實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的無級(jí)調(diào)速、自動(dòng)加減速、以及自動(dòng)換向等動(dòng)作。 
        2.用PLC實(shí)現(xiàn)龍門刨床的其他動(dòng)作的電器自動(dòng)控制。本改造采用FX2N-80MR PLC完成龍門刨床自動(dòng)進(jìn)給刀、抬刀、橫梁升降、橫梁夾緊放松、刀架快速移動(dòng)以及工作臺(tái)的加速、換向等各種動(dòng)作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 
        3.采用圓光柵編碼器完成工作臺(tái)的行程設(shè)定。在支流電機(jī)的軸上安裝有圓光柵編碼器,通過編碼器A相、B相脈沖計(jì)數(shù)與PLC內(nèi)的計(jì)數(shù)器和M210R的I/O接口完成工作臺(tái)的前進(jìn)、后退、加減速、換向,以實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)自動(dòng)往復(fù)的行程設(shè)定,從而取消了工作臺(tái)過去的加減速開關(guān)、換向開關(guān),同時(shí)也減少了故障。 
        4.改造后的全數(shù)字龍門刨控制系統(tǒng)的特點(diǎn): 
        1).該數(shù)字直流傳動(dòng)裝置能耗低,效率高,其效率可達(dá)到0.99以上,而直流發(fā)電機(jī)組只有0.7左右。 
        2).調(diào)速性能高。這種全數(shù)字直流調(diào)速裝置是一種高精度傳動(dòng)張制,以其自身的優(yōu)點(diǎn)使整個(gè)主傳動(dòng)控制系統(tǒng)的精度、調(diào)速范圍、快速性能有了很大的改善,從而提高了加工能力及其加工質(zhì)量。 
        3).結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性高。與交磁擴(kuò)大機(jī)組相比,全數(shù)字可逆直流調(diào)速裝置可減少60Kw直流發(fā)電機(jī)一臺(tái),70kW交流電動(dòng)機(jī)一臺(tái),交磁放大機(jī)一套,同時(shí)大大減少了占地面積,并使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積縮?。欢夷芰恳淮涡赞D(zhuǎn)換,使能耗降低,效率大大提高。
用先進(jìn)的可編程控制器取代繁雜的交直流繼電器控制系統(tǒng),使元件減少,連線減少,大大提高了系統(tǒng)的可靠性,同時(shí)維護(hù)也十分方便。 
        4).裝機(jī)水平高,具有完善的保護(hù)功能。系統(tǒng)具有良好的保護(hù)和監(jiān)控功能,PLC有自身的輸入/輸出監(jiān)控指示燈,而全數(shù)字直流調(diào)速裝置則更有良好的保護(hù)監(jiān)控功能,且具有故障存儲(chǔ)記憶,自適應(yīng)參數(shù)優(yōu)化等多種功能。 
        5).免維護(hù),改造后,系統(tǒng)中的全數(shù)字直流調(diào)速裝置和可編程控制器不需要維護(hù),提高了系統(tǒng)的作業(yè)效率,減少運(yùn)行成本。 
        6).改造后,由于曲調(diào)了交流機(jī)組,因而可無噪音運(yùn)行。   
        四、使用效率 
        經(jīng)過幾年的使用,由M210R和FX2N-80MRPLC相互配合進(jìn)行改造后的龍們刨床控制系統(tǒng)最低速為5rpm,最高為1500rpm,從起步到全速只需8秒時(shí)間,從全速到換向?qū)嵭袃纱螠p速,可在12秒時(shí)間內(nèi)完成,且換向平穩(wěn)無沖擊,不會(huì)發(fā)生振蕩、爬行、起位等現(xiàn)象,同時(shí)可恒轉(zhuǎn)矩切削,因而大大提高加工精及效率。通過懸掛按鈕完全能完成系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止、自動(dòng)手動(dòng)。工件加工長(zhǎng)度范圍由懸掛按鈕站完成行程設(shè)置,并通過PLC的記憶功能來保存,電氣柜上有各種報(bào)警指示,幾乎可以實(shí)現(xiàn)無故障、免維護(hù)運(yùn)行。 
        五、結(jié)束語 
        使用M210R和FX2N-80MR PLC后,節(jié)能效果十分明顯,改造周期短。因此,將先進(jìn)的調(diào)速裝置直接應(yīng)用到龍門刨床的調(diào)速系統(tǒng)中,無疑是一種大的技術(shù)革新,可以帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。

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