PLC和变频器在龙门刨床控制中的应用

PLC和变频器在龙门刨床控制中的应用

石征锦1，孙继亮2

（1.沈阳理工大学 信息科学与工程学院，辽宁 沈阳110159；

2.辽宁冶金职业技术学院，辽宁 本溪 117000）

摘 要：叙述了龙门刨床主拖动控制线路的控制要求及采用PLC和变频器进行改造设计的方法和步骤，给出PLC编程程序梯形图、变频器参数设置表。通过PLC 和变频器对龙门刨床控制系统的改造，简化了原机床控制电路，节省大量的继电器元件，维修方便，使机床的工作效率更高。 关 键 词：PLC；变频器；龙门刨床；机床改造 中图分类号：TM921.51 文献标识码：B

The Application of the PLC and Inverter In the Planer Control

SHI Zhengjin1，SUN Jiliang2

(1.Shenyang Ligong University , Shenyang 110159，China; 2.Liaoning Metallurgy Technician Institute, Benxi 117000, China)

Abstract: Described control requirements of the main drag control circuit in planer and design methods and procedures with PLC and Inverter. Then give the PLC ladder programming procedures,Inverter parameter settings. Through Machine reconstruction with PLC and Inverter, driving control is simplify than original machine tool control.Saving a lot of relay components and easy maintenance and check. Making the machine work more efficiently.

Key words：PLC；inverter； planer；Machine reconstruction

龙门刨床作为机械工业中的主要工作母机之一，在工业生产中占有重要地位。其生产工艺主要是刨削（或磨削），加工大型、狭长的机械零件，主运动为刨台频繁的往复运动，往复一个周期中，对速度的控制有一定要求。龙门刨床电气控制系统主要控制工作台，也是它的主拖动系统，控制工作台的自动往复运动和调速。现行的龙门刨床其主拖动方式以直流发电机—电动机组及晶闸管—电动机系统为主，采用两级齿轮变速箱变速的机电联合调节方法。 1 控制方案选择

龙门刨床传统的控制方式是拖动电路电机较多，控制繁杂，维护、检修困难。随着工业自动化的发展，变频器、PLC在工厂设备改造中得到广泛应用，本文采用西门子MM420系列变频器和S7-200系列PLC配合使用对B2010A型龙门刨床进行改造，工作台的运行速度曲线如图1所示。

[1]

图1 工作台运行速度示意图

分析龙门刨床主拖动系统的控制要求可知，加工过程中工作台经常处于启动、加速、减速、制动、换向状态，大多数变频器具有多段速度控制功能。通过几个开关的通、断组合来选择不同的运行频率[2]。这些信号都作为PLC输入量，经梯形图程序进行逻辑处理后，PLC的输出作为变频器的外部数字输入量，确定变频器运行速度段数。变频器各段运行速度，在设置变频器具体参数时给出。 2 控制系统设计 2.1 S7-200PLC I/O分配

根据任务分析，对输入量、输出量进行分配，如表1所示。

表1 I/O地址分配表

输入量

启动/停止开关（SA） 前进减速行程开关（SQQJ） 前进换向行程开关（SQQH） 前进限位行程开关（SQQX） 后退减速行程开关（SQHJ） 后退换向行程开关（SQHH） 后退限位行程开关（SQHX）

地址 I0.0 I0.1

起停功能（DIN4）

I0.2 I0.3 I0.4

四速功能（DIN3）

I0.5 I0.6

Q0.3

四速功能（DIN1） 四速功能（DIN2）

Q0.4 Q0.1 Q0.2

输出量

地址

2.2 变频器与PLC接线图

根据控制要求及I/O分配，绘制变频器与PLC硬件接线图,如图2所示 。

图2 变频器与PLC接线图

2.3 设计梯形图程序

根据控制要求绘制顺序功能图并设计梯形图，如图3、图4所示。

图3 顺序功能图

程序设计上将龙门刨床工作台的动作分为单周期和循环工作方式，编程方法采用顺序控制设计法，这种编程方法的特点是程序量较大，但编程有章可循，逻辑关系清晰，比较适用于周期长、步骤多的控制要求[3]。

系统开始工作后，工作台要求慢速切入，程序经初始状态后进入到由位存储器M0.1代表的第一步，步内的动作为Q0.1及Q0.4，Q0.4做为变频器外控的输入信号，控制电动机的启停。Q0.1、Q0.2、 Q0.3做为变频器的四级变速输入信号,以行程开关做为转换条件,通过二进制组合的四种方式控制电动机四级速度[1]。

顺序功能图的结构为选择序列方式，分支在最后一步的的结束位置，两个分支对应两种不同的工作方式[4]。在工作过程中未按下停止按钮，则从M0.5转换至M0.1，开始下一周期的动作。若在工作过程中按下停止按钮，则等到完成整个工作周期之后，转到M0.0，回到停止状态。