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C5225型立式车床电气PLC改造

2019-12-13赵鹏

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本文介绍了利用三菱PLC实现C5225立车的逻辑控制,简化外部控制线路,实现设备运行可靠性,减少停机率,达 到增长经济效益目的的案例。
        C5225立式车床是20世纪70年代生产的,历经30年的使用,线路已严重老化,接地故障频频发生。同时该机床拥有继电接触器控制系统共有的不足:触点的抖动问题、控制回路互联繁琐导致的故障排查困难、适时性差、可靠系数不是很高、操作电压较高等。2009年莱芜钢铁集团有限公司(以下简称公司)完成了对C5225立式车床的PLC电气改造,取得了良好的效果。
 
1 C5225立式车床的主要动作简介
 
        工作台只有正向工作转动,为了找正工件设有正向点动与反向点动,在点动时电动机只有星形接法,在工作转动时由系统自动完成星形接法与三角形接法的转换。工作台的变速由4个变速电磁阀和1个变速使能电磁阀控制;只要变速不到位每隔4s冲动0.5s以利于变速动作的完成。工作台的制动采用速度继电器控制的能耗制动。
 
        左右刀架的结构相同。其快速移动由单独的电动机执行;其进给运动由进给电动机配合手动的机械变速档完成;其进给方向由电磁离合器控制。
 
        横梁的放松由电磁阀控制的液压系统完成;横梁升降由接触器控制电动机的正反转。横梁下降结束后有0.5s的回升运动用于消除丝杠间隙。
 
    本着逢修必改的原则对该车床进行了改造性的修复。
 
        公司利用PLC的逻辑运算功能代替了大量的工能性中间继电器。例如,刀架的控制需要代表4个方向的中间继电器,再用该继电器去控制交流接触器、第二级中间继电器;第二级继电器再去控制各种作用的电磁离合器。公司改造性的修复过程就是利用PLC的逻辑运算功能,对各种输入信号按照预设的运算规则(控制程序)进行运算,并将运算结果通过PLC的输出单元输出到交流控制回路,从而完成控制功能的过程。
 
        前控制工艺流程是PLC采集来自按钮站的操作命令、各种硬件限位的状态、各保护装置的状态三个方面的信号;PLC根据用户编写的程序(也就是具体的运算规则)对以上信号进行逻辑运算;PLC通过输出单元输出运算结果,控制中间继电器(主要是起控制回路的强电与德弱电之间的隔离作用);中间继电器控制电磁阀,电磁阀控制液压系统完成相应的功能、中间继电器控制交流接触器,交流接触器控制电动机和电磁离合器完成各自的功能;机床的机械机构、电机回路则通过限位信号、保护信号把状态返回给PLC。如此就形成了完整的控制链。改造后的控制工艺流程见图1。
改造后的控制工艺流程
图1 改造后的控制工艺流程
 
2 改造后系统的优点
 
        1)按照机床动作逻辑设计PLC控制逻辑。将繁琐的继电互联集中于PLC内从而简化外部控制线路。在改造过程中,增添了部分安全措施例如:横梁没刹紧不允许工作台工作转动、工作台没启动工作转动禁止刀架进给等;简化了部分保护控制方式例如:横梁刹紧原反馈限位是4个串联的,改造后是分别进PLC的;目的是有利于快速排除故障。
 
        2)电磁离合器控制回路(由于电感量不大)参照本公司部分机床及外单位机床不设计能量释放回路;增加一级中继(采用CJX2-0901接触器)提高分断能力(原设计采用JZ7继电器)。电磁阀控制考虑到电流较小直接使用微型继电器控制。从而简化了硬件接线。
 
        3)各电机采用电动机保护型断路器取代熔断器和热继电器。既能提高系统的可靠性又能减少制作电柜的工作量。
 
        4)PLC采用经济实惠的三菱系列。在降低改造费用的同时该系列提高了操作者的用电安全系数;因为该系列的PLC是低电平有效,即操作者可能接触到的电压是安全电压。
 
3 改造后的效果
 
        PLC内部软继电器代替了大量的中间硬继电器,简化了外部控制回路,消除了众多的节点,因此故障发生频率大幅度地降低使故障停机率下降很多;同时由于PLC 采用软件编制程序来完成控制任务,程序运行可实现在线监测, PLC 程序运行的可视化使得工人故障排查时间大为缩短从另一个方面降低了故障停机率。电动机保护器的应用大大提高了主回路的可靠性。
 
4 结语
 
        C5225立车改造后,有效地简化了外部控制回路,设备运行平稳,性能稳定,大大的降低了停机率,提高了生产效率,取得了一定的经济效益。
责任编辑:杨培
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