电气系统改造（精选12篇）
电气系统改造 篇1
缸体车间英国CR OSS公司M1 333 4专机的数控系统TRANS01出现零件加工程序频繁丢失的故障, 经检查确认故障原因是数控系统主板损坏, 而库房中唯一的一块TRANS01备件主板另有其他问题, 无法使用。德国INDRAMAT公司TRANS01数控系统已停产多年, 备件采购困难且价格极为昂贵, 另外该机床PLC控制系统采用的是霍尼韦尔 (HONEY WELL) 公司上世纪八十年代生产的IPC-620大型可编程控制器, 主要备件库房存货消耗殆尽, 而且更为严重的是该PLC的专用编程器老化严重, 故障率非常高, 公司只有一台这样的编程器, 一旦发生无法修复的故障, 将使得三台专机的PLC程序的诊断和修改无法完成, 严重影响缸体车间的生产, 因此急需对M13334缸体专机电气系统进行改造。
此次改造的思路是:需要对HONEY WELL IPC-620 PLC的程序移植及OMRON CH1H运动控制程序的设计编制。应用CP1H系列PLC及G5驱动器可代替TRANS01单轴数控和IPC-620 PLC。这样系统完全整合到一起, 设备辅助动作与位置控制程序全部由CP1H PLC完成, 相当于用相对价格比较低的PLC来实现数控系统的功能。
具体实施改造方案如下所述。
用欧姆龙CP1H-Y20DT可编程控制器 (PLC) , 代替两套INDRAMAT TRANS01单轴数控进行位置控制。欧姆龙CP1H-Y20DT提供四路脉冲输入和四路脉冲输出, 支持ORG自动寻找原点功能, 支持绝对脉冲编程, 并且提供台型和S型的加减速曲线, 可实现高精度定位控制。脉冲密度也达到了4MHZ, 完全满足设备定位精度要求。同时增加CP1W-CIF01和CP1W-CIF11两个通讯模块提供RS-232和RS422接口来连接两块欧姆龙NB10W-TW00B-Z触摸屏实现图形显示。
用欧姆龙G5 R88D-KT30H-Z驱动器和R88M-KP3K0伺服电机代替INDRAMAT驱动器和伺服电机实现运动控制。欧姆龙G5系列的伺服驱动系统速度响应频率可以达到2KHZ, 脉冲频率可高达4 Mpps, 同时支持全闭环控制是性价比比较高的一套伺服控制器。
保留海德汉光栅尺, 在PLC伺服定位半闭环控制系统中实现INDRAMAT公司TRANS-01数控系统特有的光栅尺深度控制功能 (Progrming The Adaptive Depth Control Funtion) , 满足止推挡定位精度控制要求。
用触摸屏实现了PLC程序的诊断功能, 通过间接寻址方式在触摸屏上实现了PLC I/O口、定时器、数据寄存器, 特别是内部继电器状态诊断, 这样利用触摸屏实现了PLC编程器程序诊断功能。
因IPC-620 PLC的指令库与欧姆龙PLC的指令库有所区别, 需要对设备辅助动作的PLC程序需要进行指令的转换及更改, 并且对程序进行优化。为了尽量使设备更易操作维修, 保留了原来的设备操作流程, 对不经常操作的过程进行了更改。比如对缸体加工类型的选择, 改造之后由触摸屏实现, 这样做既减少了误操作的可能也使当前加工零件的类型可视化, 类似这样改进有好几处。对于此次改造程序设计方面有几点比较有代表性的改进。
(1) 关于设备回参考点的设置, 利用OMRON CP1H ORG指令进行每次开机寻找参考原点的操作。此指令为OMRON高级指令, 原点搜索:以通过原点搜索参数指定的形式为基础, 通过执行ORG指令实际输出脉冲, 使电动机动作, 将以下3种位置信息作为输入条件, 来确定机械原点的功能。原点输入信号;原点附近输入信号;CW极限输入信号、CCW极限输入信号。
检测原点输入信号的上升沿, 并进行原点确定。原点检测后, 到来自驱动器的定位结束输入进入为止, 原点搜索动作结束。不能检测减速中的原点输入信号。根据达到原点搜索附近速度后的原点输入信号停止, 并结束原点确定。
该次原点搜索采用的是工作模式2, 在工作模式2下, 发生原点附近输入信号反转的情况下 (原点检测方法的设定:0) 。
从原点附近输入信号内开始时, 减速时间较短的情况下, 检测原点附近输入信号的下降后的原点输入信号。请确保原点附近输入信号的持续时间足够长 (减速时间以上) 。
未发生原点附近输入信号反转的情况下, 原点检测方法的设定:1;减速期间存在原点输入信号的情况下, 根据减速时间的长度, 停止位置会发生变化, 并使用从伺服驱动器发出的定位结束信号 (INP) 。将从伺服驱动器发出的定位结束信号连接到通用输入 (原点搜索0~3) 。核对定位结束信号的时间点, 如有原点修正则在偏差计数器复位输出后;如进行原点修正则在修正动作结束后。
(2) 位置控制指令利用PLS2指令完成各位置定位, 用绝对位置编程使定位更准确可靠。可在脉冲输出 (PLS2) 指令进行的定位中, 通过执行其它的脉冲输出 (PLS2) , 可变更目标位置、目标速度、及加速比率、减速比率。
在定位中, 可变更定位目标位置 (多重起动) 按照脉冲输出 (PLS2) 指令进行定位的过程中, 可通过执行其他的脉冲输出 (PLS2) 来变更目标位置、目标速度及加速率、减速率。
在速度控制过程中, 可变更为定位 (中断固定尺寸运送) ;在速度控制过程中 (连续模式) , 可变更为根据脉冲输出 (PLS2) 指令进行的定位 (单独模式) 。这样, 可执行一定条件下的中断固定尺寸运送 (指定量的移动) 。
在加速或减速过程中, 可变更目标速度、加减速率。
在执行平台型加减速的脉冲输出指令 (速度控制或定位) 的过程中, 在加速或减速中, 可变更目标速度、及加减速率。
位置脉冲发送为了与设备丝杠螺距配合, 在伺服驱动器中设置每12 000个脉冲伺服电机一转, 丝杠旋转一周, 工作台移动12 mm, 每发送1个脉冲工作台移动1μm, 进行这样设置后便于在触摸屏中对设备位置数据进行更改。
对于缸体专机止推挡位置精度控制我们是这样解决的, A头快速移动到915 mm, 转为慢速移动到927.2 mm, 在此过程中接入海德汉短光栅, 将光栅尺测到的位置读进PLC内与目标设定值进行比较, 判断偏差值大小和方向, A头再移动一段距离来消除偏差值直到偏差值小于允许值后定位结束, 开始伸出面刀加工止推面。我们在改造后进行了重复定位精度实验, 实验结果误差在0.01 mm以内, 通过这样的程序设计成功地满足了止推面加工定位精度要求。
(3) 对于速度控制进行重新设计, 通过CX-Programmer, 可将定时器/计数器的设定值及当前值的更新方式, 由BCD (0000~9999) 方式变更为BIN方式 (0000~FFFF) 。
该设定对于所有的任务, 所有定时器及计数器都可以共通设定。在「PLC的属性设定」中设定「在二进制模式下执行定时器/计数器」, 在所有的任务的定时器及计数器会在BIN模式下执行。利用功能块进行BCD数据到BIN数据的转换计算, 这样触摸屏在设置速度时可按每分钟进给量设置。
(4) 触摸屏控制。在不改变操作习惯的情况下我们引入触摸屏监控功能, 设置两块触摸屏, 操作工可利用操作台触摸屏监控设备运行状态, 电气柜内触摸屏可以方便维修人员进行参数的设置和机床各种状态的监控。
摘要：英国CROSS公司M13334专机的数控系统TRANS01出现零件加工程序频繁丢失的故障, 经检查确认故障原因是数控系统主板损坏, 而且PLC的专用编程器老化严重, 需要对HONEY WELL IPC-620 PLC的程序移植OMRON CH1H运动控制程序的改造。此次改造的思路是:需要对HONEY WELL IPC-620 PLC的程序移植及OMRON CH1H运动控制程序的设计编制。应用CP1H系列PLC及G5驱动器可代替TRANS01单轴数控和IPC-620 PLC。这样系统完全整合到一起, 设备辅助动作与位置控制程序全部由CP1H PLC完成, 相当于用相对价格比较低的PLC来实现数控系统的功能。
关键词：PLC程序,原点搜索,运动控制
参考文献
[1]巫世晶.设备管理工程[M].北京:中国电力出版社, 2005.
[2]杨林建.机械设备自动化改造[M].北京:北京理工大学出版社, 2008.
[3]林允明.设备管理[M].北京:机械工业出版社, 2001.
电气系统改造 篇2
【关键词】现场总线；分布式；电气控制系统
引言
现场总线，是以厂内检测与控制技术部分为主导的，数字化通讯网络结构，该种信息传输方式，是借助数字化传感器、终端接收操作、以及控制器等结构，构建网络通信信号模式，进而确保信息传输过程，能够达到高质量、高效率、便捷化的传输效果。为了充分发挥现场总线设计优势，就必须准确把握实践应用要点，从而达到全面升级传输结构的目的。
1当前分布式电气控制系统中存在的问题
为了对当前电气生产企业中控制系统深层探究，本文主要以A企业为例，对电气控制系统中分布式程序进行探究。
1.1A电厂基本概况
A厂主要以电子设备零件加工为主导，采用厂电子模拟屏，对全场操作程序进行远程控制。该厂内当前分布式电气控制系统，主要分为远程控制结构、电气自动化控制程序、可调节指示灯、以及遥感测量仪器等。当A厂内电气控制系统正常运行时，系统分布式指示灯将处于稳定状态。一旦程序中出现通信故障，A程序，将按照电子模拟屏与现场设备提示方式，进行电气控制分布调节。
1.2A电厂中分布式电气控制系统不足
1.2.1外部设备问题结合A厂电气控制系统分布基本设计要点来说，该厂内电气控制设备，主要集中厂内电力信息控制的主体部分，而在各个小端口处，却始终存在着欠缺，因而，程序控制操作的实际效果并不理想；同时，该厂内电气控制设备，电气控制软件组态与外部控制开关之间的关系较为密切，且缺少与之相互匹配的程序辅助结构。一旦厂内电气控制中，某一部分出现连接故障，很容易发生局部影响整体的问题，导致厂内分布式电气控制实际应用问题重重。1.2.2程序内部问题A厂内分布式电气控制系统实际应用，也存在着内部程序问题。其一，分布式电气控制系统，以I/O系统为主，DCS系统为辅助实行电力信息的控制系统传输。当电子程序开发与应用时，内部通信与外部通信的关联性较低，一旦外部通信信息量较大，控制系统的内部运行效果将受到影响，很容易出现分布式控制系统瘫痪的情况。其二，A厂内电气控制系统终端程序与总线控制部分的程序开发不同步。当总体程序升级后，终端接收程序未能得到匹配升级，两者电气控制系统运作时，终端无法正常接受到总体系统的控制信息，电气控制传输可靠性受到影响。其三，A厂内DCS系统与FECS系统通信功能匹配不够合理，弱化了分布控制系统实际应用操控能力，电气控制系统的电力传输速率较低。
2基于现场总线下分布式电气控制系统改造
2.1电气控制系统总体改造
基于现场总线下分布式电气控制系统改造，能够有效提升厂内电气控制自动化的信息传输效率，也规避了信息传输相互干扰的问题。从厂内电气控制体系的总体分布格局而言，电气控制系统总体改造方案应落实到外部设备调控，以及内部程序总体设计上。2.1.1外部设备调控厂内现有分布式控制结构设计，主要集中在厂内电气控制的主体部分，且以终端信息监控为主。后期改造时，可在现有基础上，继续完善电气控制系统外部设备终端接收结构，从而形成主体控制与各部分分布控制相互协调的设备分布状态。例如；A厂在进行电气控制体系改造时，在DCS主体传输系统之上，继续延伸出多个与FECS相互匹配的子端口。厂内信息传输时，系统将自主寻求与其相互对应的电气控制子端口，进而实现了，厂内程序协调控制的效果。2.1.2内部程序调控电气控制系统总体改造结构规划，是指将分布式系统各个部分的远程操控模型，都调节到最佳状态，并以I/O为主导，实行更可靠的信传输运行模式，确保厂内电气控制系统，更新效果达到最佳化发展趋向。例如；A厂内未来电气分布控制系统实际改造时，不仅设定了电气传输的总体控制层，也将采取远程携带式调控方法，启动DCS系统分布式信息传输结构，并建立一套与DCS相互匹配的辅助性系统。一旦主体系统出现控制故障，辅助系统将继续进行程序调节，加强程序控制之间关联密切程度。
2.2站控层改造
2.2.1站控层“合并”站内控制层改造，是基于现场总线结构之上，形成的首个分布式电气控制改造方面。A厂站内控制层变革，将分布式可控程序，分为监视联络结构、电气设备检测结构、以及网络信息传输结构三部分。运用现场总线路体系，兼并了厂内原有单个电力传输分支，但依旧保留分布式程序控制联络监视结构、电气信息传输检测、以及网络信息高效率传输的优势，并以以太网为基础，增加两台空间信息传输转换站，实现双服务器下，电气自动化控制体系体系协调传输。与A厂内原有的分布式电气控制体系相比，新型电气传输控制方式，不仅实现了电气控制系统的综合传输，也能够“规避”冗余式传输信息带来的站内信息传输阻碍，从而达到站内信息高效率、高质量的传输分析[1]。2.2.2站控层“扩充”站内控制新层改造，也将单机一控方式，改为双机调控体系，并且建立了站内信息传输过渡空间。这样，当A厂内电气控制系统外部终端口，接收到相应较多的信息资源时，系统可先将信息整理为私有部分，公共应用部分，然后再具体结合站控层操作的需求，寻求与其相互匹配的电气控制信息。与A厂现有分布式控制结构相比，信息传输的可靠性相对更高，且信息传输的速率也将大大提升。
2.3内部控制层改造
2.3.1理论分析内部控制层改造，也是A厂内分布式程序，在现场总线路基础上需调控的一部分。主控单元调节与改造，主要是对I/O控制系统，实行通信和传输功能的更新。一般而言，主控单元结构变革，需定时扩充主控单元程序中的数据资源，确保厂内主控单元数据与现有电气设备程序保持一致，进而保障厂内电气控制总程序发出命令后，内部程序能够顺利实行电气控制操作。同时，内部控制层改造，也应对外部网络设备组成部分进行改造，更新终端检测窗口，实行相应的经济结构调配体系，并自主开展稳定的信息处理系统革新，确保智能通讯设备稳定性传输[2]。2.3.2实践探究举例来说，A厂现有的分布式控制结构，是按照厂内电气控制的主体部分，实行厂内智能化控制设备调节，但系统各部分的关联性较低。实行厂内分布式控制结构的改造时，首先要改变当前电气智能化控制设备，相互“分离”的分布结构，加强主控单元与辅助性网络设备之间的关联密切性。其次，全面更新A厂内I/O程序下，电气分布控制数据，加强系统中资源控制信息安全率，形成新的厂内数据传输应用保障。A厂在现场总线下分布式电气控制系统改造后，系统不仅实现了内部控制数据的集中性更新，也能够保障主体控制与各个终端控制之间的关联紧密度，进而实现了，A厂内分布式电气控制结构内部信息高效率传输，这是现代信息体系传输中，最为可靠的信息更新传导方法，在新时期信息传输过程中，发挥着不可忽视的替代作用。
2.4间隔层改造
间隔层改造，是确保分布式控制系统实际应用安全的主要环节，间隔层改造与调控，需对当前分布式电气控制体系下的传输体系，按照程序调控的基本需求，建立相对稳定、且自我保护能力较高的自动化控制程序。与传统的电气控制结构相比，间隔层本身就具有监控与通信信息保护的作用，实行分布式控制体系下将分层改造，将进一步增加其安全检测灵敏度，进而提升电气资源调控的质量[3]。例如：A厂内实行电气控制间隔层更改时，设计人员首先对程序的检测保护能力进行检测，然后再按照其安全程序高低，适当的进行间隔层后期改造趋向调节，始终确保厂内电气控制信息传输，与当前信息传输相互匹配，并有效弥补其原有电气控制安全层面的不足。同时，改造后的电气结构，能够将负荷开关调控的可靠性增强，具有自动感应与调节的能力，一旦电气设备传输效果处于不稳定状态，间隔层将在第一时间内进行问题处理，保障电气控制系统传输的可靠性。
3结论
综上所述，基于现场总线下分布式电气控制系统改造的分析，是电力传输自动化技术在实践中应用的具体体现，对于新型电力传输体系的规划具有指导性作用。在此基础上，为了有效突破分布式电气控制系统存在的问题，应通过电气控制系统总体改造、站控层改造、内部控制层改造、以及间隔层改造，实现分布式电气控制模式逐步优化。因此，浅析基于现场总线下分布式电气控制系统改造，将为当代电力传输模式整合创新提供引导。
参考文献
电气系统改造 篇3
关键词：继电器；PLC；改造
下面介绍采用PLC改造机床电控系统的一般方法和具体步骤。
1. 改造原则
应最大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求。充分发挥PLC的功能最大限度地满足被控对象的控制要求，是改造控制系统的首要前提，这也是改造中最重要的一条原则。这就要求设计人员在改造前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内外资料。在满足要求的前提下，力求系统简单经济、使用及维修方便。保证控制系统工作安全可靠。保证控制系统能够长期安全可靠稳定运行，是改造控制系统的重要原则。还要考虑适应发展的需要。由于技术的不断发展，控制系统的要求也将不断地提高，改造时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要，在选择PLC，输入、输出模块，I＼O点数和内存容量时要适当留有裕量，以满足今后的发展和工艺的改进。
2.改造流程
2.1.确定控制对象，明确控制任务和改造设计要求，要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对电控系统的控制要求，拟定控制系统改造设计的技术条件。
要深入、全面了解需改造机床的工作过程，分析整理其控制的基本方式、完成动作的条件关系，以及相关的保护联锁关系，了解是否需要对现有机床的操作控制加以改进，如有需要，后续改造设计中应予以实现。根据整理结果，确定所需输入、输出设备在保证完成工艺要求的前提下，力求系统简单经济，能最大限度地使用原有的输入、输出设备，降低改造成本。
2.2.制定控制方案，进行PLC选型。
设备工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的，标准的，按照易于扩充其功能的原则，选型所用PLC应是相关工业领域成熟可靠的系统。PLC的系统硬件，软件配置及功能应与设备规模和控制要求相适应。因此在选型时应详细分析工艺流程的特点，控制要求，然后根据控制要求估算输入输出I＼O点数，所需存储器容量，确定所需PLC的功能，最后选择具有高性价比的PLC。根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式。通过研究工艺流程和机械运动的各个步骤和状态，来确立哪些信号需要输入PLC，哪些信号要由PLC输出，哪些负载要由PLC驱动，分门别类统计出各输入输出点。确定I＼O点数时应留有15%～20%的余量，为系统改造留有余地。
2.3.设计I/O连接。编制I/O分配表、绘制I/O接线图。同类型的输入或输出点尽量集中在一起，连续分配，这样有利于程序编写和阅读。对PLC的输入、输出进行合理地地址编号，会给PLC系统的硬件设计、软件设计和系统调整带来很多方便。
2.4.硬件设计与软件设计。
根据所选用的PLC产品，了解其使用性能。按随机提供的资料结合实际控制需求，同时考虑软件编程的情况进行外部电路改造设计，绘制电气控制系统原理接线图，电气布置图及电气安装图。
用户程序的编写，可借鉴原有机床继电器控制电路原理图加以修改完善，也可根据控制要求灵活应用各种基本指令和功能指令采取别的方法灵活进行PLC的程序设计，力求程序简单易读。
2.5.现场运行调试。
在模拟调试合格的前提下，将PLC与现场设备连接。现场调试前要全面检查整个PLC控制系统，包括电源，接地線，设备连接线，I＼O连接等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下才可送电。将PLC的工作方式置为运行。反复调试，发现问题现场解决，如果系统调试达不到指标要求，则可对硬件和软件作调整，通常只需修改用户程序即可达到调整目的。当运行一定时间且系统运行正常后，可将程序固化具有长久记忆功能的存储器中，做好备份。最后将改造设备的全部技术资料整理、归档。
3.实例说明
以CA6140车床的改造为例，采用PLC改造其电控系统的具体过程如下。
3.1.首先必须对原始资料进行详细的了解，明确机床的各控制过程后确定改造方案：原车床的工艺加工操作方法不变，主令电器不变基础上，不改变原控制系统电器操作方法，电气控制系统控制元件作用与原电气线路相同，改造原继电器控制中的硬件接线为PLC编程实现。
3.2.CA6140车床有3台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转，M2电动机实现切削液供给，M3电动机为刀架快速移动
3.3.CA6140车床电气控制线路原理图如图
3.4.通过了解电力拖动控制要求与控制特点，进而详细分析了原有电力拖动控制线路原理图，确定了各种控制信号性质及其之间的相互关系，同时确定哪些信号需要输入PLC或由PLC输出，以经济实用为前提，选择三菱FX2N-48MR型PLC主机，根据I/0分配表绘制I/O接线图。
3.5.根据控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图。PLC的程序可以采用梯形图、语句表、程序块等形式表示。为了与继电器一接触器系统相承接，采用梯形图形式对镗床电气控制系统进行编程。梯形图与继电器—接触器系统的原理图从本质上相一致，设计方法为参照继电器原理图在保持原有控制逻辑基础上改绘。
4.结束语
从上例可看出，通过使用PLC改造该机床电气系统后，中间硬件环节的减少使线路简化，电气故障减少，维修费用得以降低，生产效率得到明显提高。使用中间继电器越多的机床设备采用PLC对其电控系统进行改造越能体现PLC控制的优势。从实际情况考虑，采用PLC对一些旧式机床设备进行改造是有必要的，从经济和技术角度考虑也是可行的。实践证明，利用PLC对旧机床进行改造的确是一种行之有效的手段。
参考文献：
[1]电气控制与可编程序控制器应用技术 主编：郁汉琪 东南大学出版社
[2]PLC行业应用实践 主编：李方园 中国电力出版社
[3]可编程序控制器应用技术 主编：张万忠 北京化工工业出版社
[4]维修电工实用技术手册 主编：王兵 北京机械工业出版社
[5]三菱FX系列可编程序控制器编程手册 三菱公司编
6m龙门刨床电气系统改造 篇4
苏州苏福马机械有限公司现使用的B1016A和B2020Q型6 m龙门刨床由济南第二机床厂20世纪80年代生产, 采用AG-G-M直流调速系统 (交磁放大机—直流发电机组—直流电机) , 主要用于框架类长形零件的粗精加工等。刨削加工过程中由工件与刨刀相对运动形成金属切削加工。工作台与工件必须频繁地进行往复运动 (主运动) , 切削加工只在工作台工进行程中进行, 返回行程只是空行程。在切削过程中刀架没有进给运动, 只有在返回行程中才有刀架的进给运动 (横梁、刀架运动称作辅助运动) 。6 m龙门刨床行程见图1, 其中0~t1———工作台前进起动阶段;t1~t2——刀具慢速切入阶段, 防止崩坏工件又可提高刀具使用寿命;t2~t3——加速至稳定工作速度;t3~t4———工作速度阶段;t4~t5——减速退出工件阶段;t5~t9———返回阶段, 快速返回以提高加工效率。
6 m龙门刨床服役日久, 电气系统运行很不稳定。直流发电机组和扩大机组耗电量较大, 进刀机构采用继电器控制进刀, 继电器经常出现粘连, 造成控制失灵。另外交磁扩大机的换向比一般直流发电机困难, 存在磁滞回环, 出现工作点不稳定、生产效率降低等问题。
二、改造方案
改用S-M直流调速系统 (由IGBT组成的全数字式双闭环直流调速系统) 。考虑到原有设备调速比达到20∶1以上, 静差度<10%, 工件加工时切削力恒定、平稳、冲击小, 刀具切入切出时自动减速及安全可靠等要求, 采用欧陆SSD590直流调速器 (以下简称SSD590) 。改造后的调速系统不仅具有交磁扩大机调速系统的优点, 而且可抵抗电网电压波动引起的电机转速变化。电流环和转速环双闭环系统可分别进行整定和调节, 不仅有较硬调速特性, 而且还有较大功率的启动特性, 可带大负载快速启动或较低速运行。为使SSD590更有效地控制电机, 设计时充分使用电流与速度反馈信号给一个相应的环, 电流反馈传感器是内置式的, 速度反馈由模拟测速发电机提供。直流电机的调速方法主要是励磁电压保持不变, 通过调节电枢电压控制电机转速。刨床电气控制系统以三菱FX2N-80MR型PLC为控制核心 (图2) , 重新设计、制作电控箱, 工作台PLC控制流程见图3。
预计方案实施后, S-M直流调速系统调速范围可达100∶1, 更换不同工作模式仍可使龙门刨床用于刨、铣削两用。工作台的速度不随切削量的变化而变化, 静差度<3%, 可提高加工精度。根据参数设定要求自动调速, 调速方便且数字化。接近理想速度运行曲线, 提高了加工质量与效率。
三、改造实施
工作台主运动采用1台国产Z4系列55 k W直流电机取代交磁扩大机组和直流发电机组, 外配1台ZYS-100A测速机, Z4直流电机可实现恒转矩控制, 并能达到低速切入的工作特性。经减速箱驱动后, 实现无级变速, 为保持减速箱位置不变, 重新制作Z4电机底座。工作台换向制动利用直流驱动自带的能量反馈装置, 制动速度快, 能量又反馈回电网。垂直刀架和左右侧刀架采用PLC控制, 使进刀量准确, 提高了加工精度。采用HED40A10/35L24G型油路压力开关替代LX2机械式触点开关, 清洗工作台面液压回路, 确保运行可靠。工作台组合行程开关选用LJM18A-10Z/NK型光电接近开关替代机械式行程开关, 位置可随意调节, 方便操作。
四、改造效果
1. 节能显著
使用DZFC-1电能综合分析测试仪、AWA5633P精密声级计和其他常用仪表测试改造前后刨床主要参数 (表1) , 设备测试状态为空载和轻载 (走刀量0.5 mm、切削深度3 mm、切削行程5 m、切削刀具尖头刀、1只切削刀架) 。方案实施前后单台6 m龙门刨床的实际耗电量分别为218.4 k W·h/8 h和134.4 k W·h/8 h。若按1年250个工作日、每日两班工作16 h、电费单价0.8元/k W·h计算, 单台设备1年可节省电费33 600元, 改造的两台6 m龙门刨床每年可节省电费6.72万元。
2. 其他
改造后刨床故障率明显降低, 机床低速性能得到明显改善。可满足“精刨代刮”的先进工艺, 在大负载情况下, 可实现0.5 m/min的超低速平稳运行, 加工零件的直线度和表面粗糙度指标部分达到了研磨的水平。装铣头后还能铣削加工。改造周期短, 对生产影响小。
摘要：利用三菱FX型PLC和欧陆SSD590直流调速器, 改造B1016A和B2020Q型6 m龙门刨床电气系统, 节能降耗, 提高刨床加工可靠性。
稠江街道电气线路改造整治方案 篇5
一、工作目标
通过电气线路改造整治，规范被整治单位的电气线路（要达到特困户电气线路改造后的标准），消除电气线路事故隐患，提高电气线路运行水平，进一步增强中小企业、公众聚集场所、出租房等场所业主及员工的用电安全意识，减少和杜绝因电气线路问题引起的生产安全和消防安全事故。
二、时间安排
2010年4月1日-2010年底。
三、组织领导
为推进电气线路改造工作顺利进行，经街道党工委、办事处研究决定，成立稠江街道电气线路改造领导小组：
组长:金益民
副组长:吴贵伦金志茂王伟强
成员:陈忠于王庆明季金民陈朋一许永刚金旭明刘剑荣吴晓红贝旭弟季诚相王伟民吴健民杨兰香金汝金何小林李新华张小红
领导小组下设办公室
办公室主任:王伟强(兼)
成员:许永刚吴晓红张小红王剑锋
四、整治范围及内容
整治范围：①中小企业：②小旅馆、小饭店、歌舞厅、影剧院、网吧、KTV等公众聚集场所；③用于住人的公寓楼、员工宿舍及出租房；④生产、经营电气设备、元件、材料市场。
整治内容：按照安全用电的要求进行规范整治。①电气线路敷设是否规范，是否存在私拉乱接；②配电箱是否带病工作，是否存在用铜线等代替熔断丝现象；③有无按规定安装一机一闸一漏电保护器；④电气线路是否老化；⑤电气设备是否超载超容工作；⑥各生产、经营、储存单位公众聚集场所是否配备专、兼职持证专职电工；⑦电工作业人员持特种作业操作证情况；⑧生产、经营、安装的电气设备、元件、材料是否合格。
五、方法步骤
此次整治采取先试点后展开，以区块为单位整治，整治一家，规范一家，逐步达到整个区块的用电安全规范化。
（一）试点阶段（4月初-4月底）
试点工作:成立由街道、工作片、村三级和联村干部组成的工作组，由安监所牵头，供电所、电工协会提供技术支持，在江湾工作片官塘下村开展试点工作，试点工作完成后，召开试点推广工作会议。
（二）集中整治阶段（5月中旬-11 月底）
以五个村（居）为一个整治区块，电工协会划分二个大组，以十个村（居）为一个时间段，统一进行整治。每一个整治区块改造结束后，由街道电气线路改造整治工作领导小组实施验收，对整治进度、质量等全方面进行考核，考核验收结束后，对存在的问题进行整改，而后进入第二个时间段十个村（居）的改造整治。
1、宣传发动
根据实际情况，由电气线路改造整治工作小组办公室负责召开企业主会议，以整治区块为单位召集企业主统一进行宣传发动工作，使每个企业主明白电气线路改造整治工作的重要性，并提出相关的要求，从而提高各村（居）企业主认识，确保电气线路改造整治工作扎实有序地推进。
2、自查自纠
各片区将工作任务分解到网格化责任区块人员，对责任区块的所有生产经营单位进行一次隐患排查，对需要进行整治的单位及其所存在的隐患进行清理登记，将其列为整治对象，由片区排出整治工作计划，于5月10日前将整治计划报街道安监所。在排查时，将《用电安全自查表》发放到列为整治对象的单位和个人，督促其认真落实主体责任，开展自查并及时做好隐患整改工作。
3、集中整治
电工协会安排电工根据需要改造企业的实际情况，做出用电线路改造材料预算表，由区块责任人和安监员共同督促企业主，在一定时间内按预算表购买材料（符合3C认证标准）备用。电工协会组织素质好、业务精、能力强、能吃苦耐劳的会员参加改造整治工作（必须参加人身伤害保险的），改造过程中严格按照安全用电的要求进行规范整治，区块责任人和安监员负责全程的整治工作，做好监督和指导工作，对改造中出现的问题，进行妥善解决，疑难问题及时报告电气线路改造整治工作小组办公室。
4、检查验收
一个阶段的企业电气线路改造完成后，由街道电气线路改造整治工作领导小组组织人员对改造整治情况进行验收，对电气线路改造不彻底，偷工减料的，责成整改电工进行返工，确保整改一家合格一家；若发现有假报虚报改造材料的，则将整改电工淘汰出整改小组。
5、核实结算
经电气线路改造整治工作小组检查验收合格的村，对用于计算电工工资的设备数目，由区块责任人和安监员进行清点核对并签字，交街道电气线路改造整治工作小组审核后确定相关补助费用，并进行存档。
六、经费保障
材料经费由企业自主承担，电工工资由街道财政补助给中小企业。
七、工作要求
（一）提高认识、加强领导。开展电气线路改造，是消除火灾事故隐患的有效手段，是构建
和谐稳定的社会环境，建设国际商贸名城的必然要求。各片区要充分认识电气线路改造的重要意义，提高认识，加强领导，确保整治工作有序开展，切实加强电气线路改造工作，要根据网格化责任体系和《安全生产责任制实施办法》的要求，各片区主要领导要亲自研究部署，加强督促检查；分管领导要切实履行职责，抓好整治工作的落实；各片区主要领导要对本区块的整治工作负总责，亲自担当区块整治工作的组长，做好组织落实工作。
（二）精心组织、明确职责。各片区要按照工作部署，真正把整治阶段各项工作落到实处，各职能科室要做到职责明确，认真开展本系统、本行业的电气改造整治工作，做到不走形式、不留死角。领导小组负责整治协调；安监部门负责中小企业的电气线路改造整治工作，政法、公安、文化等科室（站、所）要按照要求做好小旅馆、小饭店、公寓楼、出租房、网吧、KTV等公众聚集场所的电气线路改造整治工作，供电部门负责提供技术支持、培训服务；各村（居）也要指定1—2名村干部，对本村内电气线路改造工作全程负责；相关职能部门既要各司其职，各负其责，又要加强协调，密切配合，形成合力，全面落实各项整治措施，力争在期限内完成整治工作。
（三）讲求方法、注重实效。各片区要把分块整治和集中整治相结合，切实做到整治一块，规范一块，放心一块，并把好的整治经验在辖区内推广，从而规范整个辖区的用电安全，真正做到长治久安；要把自查自纠和集中整治相结合，通过大力宣传整治的目的、意义、措施和要求，力争在自查自纠阶段基本完成面上的整治工作；街道将及时对各片区的整治工作进行督查考核，考核结果作为年终安全生产工作考核重要依据，以考促整，确保在年底前工作片要完成辖区内中小企业和居住出租房100%的整治任务，社区完成辖区内60%的整治任务。同时，各片区要建立整治工作台帐，及时上报整治工作信息，建立健全用电安全的长效管理机制。
（四）加强宣教，营造氛围。各片区要大力宣传用电安全对生产安全和消防安全的重要性，使广大业主、房东及企业员工都能树立安全用电的意识，特别是要深入到老街、中小型企业、小旅馆、公寓楼以及出租房较多的区域，有针对性地开展电气改造宣传教育活动，增强群众的消防安全意识和自防自救能力。同时还要对参加电气线路改造的人员做好培训工作，发挥好电工协会的积极作用，做到改完一家放心一家，确保长效。
附1：用电安全自查表
附2：稠江街道中小企业用电线路改造材料预算表（1）
附3：稠江街道中小企业用电线路改造材料预算表（2）
附4：稠江街道中小企业线路改造工时概算
义乌市稠江街道办事处
数控机床电气改造问题研究 篇6
【关键词】数控机床；电气；改造
随着我国各大加工企业的快速发展，数控机床在各大领域中的应用也越来越广。数控机床的数量以及技术水平，决定了企业的综合实力、工业企业的现代化程度，甚至影响着一个国家的整体国力。而数控机床电气是机床整个结构中重要的一部分，它的改造情况直接影响着机床的正常运行。因此，数控机床电气改造问题已经得到了各大企业的高度重视，因为它不但关系着机床的健康运行，也影响着企业生产效率能否提高，从而进一步影响企业的经济效益。
1、数控机床电气改造的重要性
近年来数控技术的广泛应用已经成为了工业产品生产自动化与集成化的基础，并已渗透到各大工业领域当中。数控机床的使用数量以及其技术的发展水平直接影响着工业企业的生产能力、现代化的程度以及一个国家的综合实力等。
随着数控机床在各大领域的不断应用以及其技术水平的逐步提高，其问题也在不断的涌现出来，目前电气元件损耗以及精确度下降等问题已经成为数控机床的普遍问题，比如：由于电气连接元件被氧化导致它的接触可靠性降低；由于电机的整流子损耗而导致光电器件性能的下降；由于漏电等现象导致的信号异常以及参数误差等，这些都会影响数控机床设备的正常运行。然而随着数控技术的发展速度越来越快，那些在技术以及工艺和理论方面都没有办法跟上时代脚步的厂家，很可能就会被社会所淘汰，从而失去了原来设备配套服务的保障。同时，在激烈的市场竞争环境下，市场对生产制造企业提出的要求也越来越多。生产企业必须要通过不断提高产品的加工质量、减少加工时间、降低能源损耗等方法才能在激烈的市场竞争中获得一席之地。为了能够实现这个目标就必须要不断提高数控机床的技术水平。可是由于考虑到数控机床设备的资产价值非常高，如果被直接淘汰太过于浪费，因此对数控机床主要部件的工艺改造就成为了各大企业高度重视的问题。
2、数控机床电气改造的具体内容
数控机床电气改造的具体内容主要有以下几个方面：
第一，对数控机床出现问题的部位进行查找和维修，也就是对其功能进行复原，对它的电气零部件进行更换和翻新，从而提高数控机床的生产效率以及产品的生产质量。
第二，还要对那些没有办法满足生产要求的电气系统做出翻新。
第三，数控机床的电气改造还包含对数控技术水平的改革，从而进一步促进数控机床系统功能的发挥。
3、数控机床电气改造要注意的问题
3.1改造前应注意的问题
数控机床在电气改造之前要注意的问题主要有以下几点：
第一，方案的确定以及可行性的分析。数控机床电气在改造之前的可行性分析是非常重要的，它的准确度直接影响着电气改造后的整体效果。所以电气改造的相关工作人员一定要从原机床设备的真实情况出发，对原设备与其它同类机型在功能、使用性以及可靠性等方面的差异做出详细的分析，同时还要根据企业自身的技术水平和企业以后的发展规划等方面做出考量。因为数控机床是机电一体化的设备，数控设备一旦出现机械损耗、走形以及泄漏等问题都会给电气系统的改造带来很多的影响，所以可以先通过熟悉掌握数控设备的整体情况之后再对机床的处理方式进行判断，之后再按照加工企业对设备的使用情况以及企业的经济状况来选择原有电气系统的升级和新电气系统的应用。
第二，在电气改造之前，一定要第一步完成对相关设备机械部分的测算、制图、设计以及零部件的制作，同时还要掌握好新电气系统的详细资料，仔细阅读好系统原理的说明、安装调试的说明以及相关的使用和编程手册等，在熟悉并掌握新系统的功能以及要求之后，再去转换设计新旧系统的接口。另外，还需要充分考虑到新系统和旧系统的功能匹配以及数模之间的转换等问题。之后一定要对新的电气改造系统制定出详细的调试规范以及检验的要求，同时再结合该新电气系统的具体工作内容来对机械设备、电气、液压以及传感等各个项目做出调试和检测，另外在验收的过程中一定要严格依据相关检验标准来进行，不能随意的做出修改。
3.2电气改造过程中应注意的问题
数控机床电气改造过程中要注意的问题主要有以下几点：
第一，在对电气进行正式改造的过程中，一定要高度重视对原机床的综合维护，同时还要对电气系统中保留下来的部分做出调试，保持未进行改造的部分能继续健康的运行。
第二，对原来电气系统的拆卸一定要参照原来的图纸，并要及时的在原来图纸上作出标识，以免被落下。在拆卸的过程中很可能会看出新系统的缺点，应该及时合理的对新系统进行补充和修改，拆卸下来的的旧系统以及一些零部件一定要做好分类，做出妥善的保管，把那些仍然具有利用价值的零部件，可以作为其它数控机床的备用部件。
第三，原电气系统被拆除之后一定要对新系统的位置和布线进行合理的安排，比如，对箱体的固定、线路的走向及固定以及对元器件位置进行调整等。一定要保证连线工艺的规范化。
第四，以上的一系列工作结束之后，一定要按照之前所定的流程和要求开展调试工作。调试的相关工作人员一定要时刻保持清醒的头脑，及时的做好记录，一旦发现问题，要做出合理化的解决。另外，在调试过程中要先对安全保护系统的灵敏度进行测试，以免发生事故；调试的场地一定要保持干净；各个运动的坐标拖板一定要位于整个行程的中心部分，能够空载进行试验的，就先进行空载再进行加载；能够进行模拟试验的，就先进行模拟之后再采取实际行动；能够手动的，就先采取手动后采取自动。
3.3电气改造后应注意的问题
在对电气改造之后，验收工作是非常重要的，要时刻对数控机床的机械性能、电气的控制功能以及控制的精度和切削能力等方面给予高度关注。比如以电气的控制为案例，在把电气系统本身的功能和精确度与标准的计量设备（比如，激光干涉仪和坐标测量仪）做对比的同时，还要与原来数控机床设备的功能和精确度做对比。用量化的结果判断出改造后的整体效果。电气改造完成之后，一定要把相关的图纸和档案保存好，让它保持完整和连续，为以后数控设备的进一步改造提供帮助。
4、结语
综上所述，数控机床目前被各大领域广泛应用，而电气作为数控机床重要的组成部分，它的改造问题已经得到了越来越多的关注。数控机床电气改造是一项相对复杂的工程，它的合理化改造可以提高数控机床的使用情况，还能提高企业的生产效率，从而提高企业的经济效益。
参考文献
[1]王红.旧数控机床改造的意义及其技术途径[J].机械制造与自动化，2012（6）.
[2]孙如军，孙莉.经济型数控机床改造的优化方案研究[J].机床与液压，2011.
翻车机电气控制系统改造 篇7
一、存在的问题
1. 推车机、拨车机运动控制不够灵活
变流器采用固定加减速斜率模式，即PLC通过直接I/O控制方式控制变流器。该模式实现简单但变流器工作时其运行参数不能根据翻车数量进行优化调整，电机加减速度、斜率也不能随牵引或推出车辆的增减进行相应调整，造成低速运行时间过长，直接影响翻车流程时间。同时推车机“牵重推空”时，系统不计算空车和推车机钩头距离，而是以相同速度“推动”空车，这样当空车和钩头间距离较大时易形成强烈碰撞，长期运行会损伤机械装置。
2. 传动方式落后
系统未采用真正意义的主—从传动方式，10台变流器分为3组(2台推车机，6台拨车机，2台翻车机)，每组变流器各由一台主变流器和测速发电机构成独立的直流双闭环调速结构，以主变流器模拟量输出级联到其他变流器的方式，将同组变流器联接为一体，其他变流器共用主变流器电流环，这些变流器只完成电流环功能，测速发电机和变流器本身性能存在差异，因此每台电机实际工作速度略有不同，电机不同步产生的应力长期作用在设备刚性机构，易对设备造成疲劳性损伤。
3. 变流器测速反馈装置落后
测速反馈采用模拟式直流永磁发电机，抗干扰性差、精度低，由于磁性衰减，长时间使用易出现速度波动，引发安全事故。
4. 翻车机角度检测可靠性低
翻车机出、入口角度检测编码器在同一AS-i总线网络中，传输过程中若网络中断，则出端和入端角度值均不能传至PLC，系统易出现误动作，严重时造成翻车机翻转或者返回超限，引发严重安全事故。
5. 不能设定车辆参数
操作台未设计重车数量参数设置装置，控制系统无法根据所剩车皮数量自动调整驱动装置加减速时间，翻车机系统在牵引较少车皮时不能提高工作效率。
6. 重车车型判断方式落后
车型判断采用机械式压轮开关，系统不能根据车型参数自动调整减速距离，影响拨车机工作效率，造成整个流程时间过长。
随着生产任务的不断增加，迫切需要对翻车机系统进行扩能提效改造，经过现场调研和分析，改造了翻车机电气控制系统。
二、改造措施
1. PLC对变流器采用总线控制
在每台变流器上加装ABB公司专用于DCS500系列变流器，带Profibus总线通信的NPBA-12总线适配器，以PLC为Profibus主站、变流器为从站，将变流器整合到同一网络，通过总线进行数据传输，PLC向变流器发送启动、停止、速度、加减速斜坡等信号，并接收变流器状态信息。
采用总线控制后，主站和从站交换的信息明显增加，PLC对变流器控制更加灵活、快捷，驱动系统可以根据运行状况，动态调整速度、加减速时间，减少流程时间，提高效率。
2. 改进变流器主—从传动方式
使用总线技术，变流器改为以总线通信为基础的主—从控制结构，将推车机和翻车机电机驱动均改为1主1从，拨车机电机改为1主5从，PLC控制主变流器，从机跟随主机动作。改造后的驱动系统，可有效平衡负载，电机实现同步运行。
3. 变流器测速采用编码器反馈
采用P+F公司RHI90系列增量型编码器，由于速度反馈信号是数字量，抗干扰性强、精度高，避免了飞车等严重事故。
4. 增加翻车机角度检测方式
保留翻车机入口角度检测AS-i编码器，出口角度检测改用海德汉SSI串行输出绝对值编码器，出口检测角度值通过GP1312SP进行转换后，送至PLC。两套角度检测方式并存，作为数据校验，若两套编码器数值偏差过大，PLC系统将自动停止作业，确保翻车机系统安全，若一套出现问题，在PLC程序中可单独使用另一套，保证系统正常工作，提高系统稳定性和可靠性。
5. 配置人—机界面
采用西门子TP27触摸屏，操作人员可在触摸屏设置初始车辆参数，通过编程计算剩余车数，利用Profibus总线设定速度斜坡，提高翻车效率。
6. 改变重车车型判断方式
车型判断采用Honeywell RDS8004系列无接触轨道专用检测装置，系统在拨车机前进过程中判断车型，即可根据车型参数自动调整减速距离，缩短流程时间。
7. 增加推车机推车臂和空车之间距离检测
在推车机钩头加装P+F超声波测距传感器，“推空”过程时，可根据空车与推车机钩头距离，调节推车机减速时间，防止强烈碰撞，减少机械装置损伤。
8. 程序优化
根据现场运行状况，结合安装的新硬件，修改PLC程序和变流器程序，在各环节进行提效改进，提升整个流程的效率。
改造后的系统结构见图2。
三、改造效果
改造结果表明，翻车机电控系统工作稳定，可在不增加驱动功率，不提高牵引速度的前提下，通过参数优化和工艺调整，提高翻车效率，增加效益。
控制系统采用先进的分布式总线系统，Profibus和AS-i两层总线体系使控制方法更加灵活，信息交换快速，数据量大。系统可靠性明显提高，通过总线系统能更好监测设备运行状态，并减少不必要停机。由于增加了车数设定环节，根据作业过程中的车数，通过Profibus-DP总线系统改变拨车机加速斜坡时间，提高拨车机效率，系统稳定性得到提高，优化推车机和翻车机作业时间。改造前翻车机系统每个循环周期是160～165s，每列车(60节)作业时间大约是90min，改造后两项分别降为140～145s和75min。拨车机负载运行曲线见图3，拨车机重载和轻载时，均通过总线系统改变拨车机加速时间： (1) 重载情况(图3a)，负载最重时，循环周期为141s，在斜坡上升阶段，斜坡较缓，冲击电流小，有效减少了电流冲击对钢结构和电子器件的影响。 (2) 轻载情况(图3b)，负载最轻时，循环周期为135s，在斜坡上升阶段，斜坡较陡，冲击电流小。实际运行过程中，加速时间随着作业剩余车数的减少而减小，从而提高了系统作业效率，减少大电流冲击。
桥壳后盖焊接专机电气系统改造 篇8
原设备是从韩国引进日本亚進机械工业株式会社生产的单级桥桥壳后盖焊接专用机床。存在的问题:
1. 原设备PLC程序设计桥壳后盖只能焊一圈,下一工序手工修补漏焊点。桥壳后盖、中段都是毛坯,焊缝间隙、焊接角度不一致,机器焊一遍漏焊点特别多,二次补焊不均桥壳后盖焊缝处易漏油。返修率特别高严重缩短车桥使用寿命。
2. 经过局部补焊后的焊缝成型不好,焊接质量不稳定,易开裂。
3.设备年代已久电器元件老化和损坏,存在功能性问题,系统控制失效,不能满足生产要求于2004年报废,但进口设备机械刚性好,2007年7月新建一条生产线急需一台后盖焊专机,对该报废专机改造势在必行。
2.改造过程
1.硬件配置,Q06HCPUPLC的特点及安装接线。
根据该设备特点,工序由自动点焊、两套机械手自动上下工件、变位机、交流伺服、液压站、焊接电源、焊接夹具等组成。I/O点特别多,信号交换动作复杂,需用多种特殊功能等。根据Q06HCPUPLC具有如下特点:
1)节省空间体积小。2)优越的模块插口。3)安装灵活有多种主机板和扩展基板选择。4)强大的网络功能支持CC-Link在软件GX-Developer的设置下可以方便地使用并支持MOD BUS,PROFIBUS,Device Net,ASI,以太网等。5)提供有多种特殊功能模块,功能更为强大并且有相关设置软件,编程和调试更加方便。6)支持I/O点达4096点,最快执行指令仅34纳秒。7)支持结构化编程,可靠性高功能强大等。故选用三菱Q06HCPUPLC。伺服系统选用采用编码器反馈半闭环控制,低压电器元件选用国内著名品牌。PLC及电器元件配线安装如图(1)所示,两套自动上下工件机械手都是用气缸作为执行机构,动作结构如图(2)。
旋转机构设计采用带编码器反馈的VELCONLC交流日本东荣伺服及其外围控制接线图如下图(3)
2. 系统改造中必须设的PLC参数:
对PLC系统设置计时器时限:低速100ms,高速10.0 ms。远程复位:允许。STOP→RUN时的输出模式:输出STOP前的输出Y状态。浮点计算处理:进行内部运算的双精度处理。固定周期间隔:I28为100.0ms、I29为40.0ms、I30为20.0ms。模块同步:智能性功能模块启动同步。使用SM1000,SD1000以后的特殊继电器/特殊寄存器。PLC文件:内存卡(RAM)。PLCRAS:看门狗定时器(WPT)为200 ms。出错时的运行模式:运算错误、扩展命令错误、保险丝熔断、I/O模块校验错误、智能模块执行错误、外部电源共给OFF时都使PLC停止运行。错误检查设:电池、保险丝、I/O模块校验检查。程序名:MAIN,执行类型:扫描。引导文件:程序—MAIN类型选顺控、数据名MIAN、传送源(RAM)、传送目标(程序内存)。SFC:开始模式选初始化开始、开始条件选自动启动块0、块结束时的输出模式选关机。插槽I/O分配:0—CPU、1→6输入模块、7→11输出模块都为16点。
3. 程序的编辑及在编辑中应注意的问题及解决办法。
三菱Q系列PLC编程中利用了一个非常有用的特点:那就是总体上可以按不同的控制对象分类编写。在同一段程序中这样做使程序结构更清晰便于程序交流,根据控制回路的不同,把程序分为报警回路、指示回路、控制回路、通讯回路和保护回路等。这样做虽然程序仍是顺序执行,但把相同控制对象的有关程序放到同一段中更便于阅读和交流,使程序层次清晰编程和监控更为方便。程序中电路、气路、液压油路、冷却、焊接电源等有异常,PLC发出指令停止机床动作并使报警灯亮,蜂鸣器发声。PLC正常工作时,程序按工作流程顺序编辑从预定位点定工装夹具的动作→1号机械手自动上料→工件夹紧→工作台变位→焊枪立柱及焊枪落下→拔销→伺服启动→起焊→计数两圈→焊完插销→提枪→立柱回位→工作台回位松开→2号机械手自动出料→滚道自动传出。在编辑程序中特别注意旋转设备选择计数参考点比较难,旋转计数点和参考零点、机械手抓取工件位置、焊接起(收)弧等不在一点,且在旋转中互相影响所以程序编辑比较难。许多人员可能想办法在不同位置装几个开关来分别执行,但对旋转设备开关安装位置不合适及开关太多势必会影响机床的动作可靠性。解决办法是:在编辑中利用机床参考零点位置开关同时作为机械手抓取工件位置的控制元件,起始时机床处于零点位置压上零点开关X48,再利用PLC内部的延时继电器T80延时避开零点,把零点开关再作为旋转记数器C0的触发信号,这样记数开关得以解决,然后再次通过继电器T23延时40秒使其避开桥壳后盖压力应区作为起弧和收弧点,以提高桥的强度。这样就可以用一个开关量实现四个开关的功能,大大缩减了机床的复杂程度,编辑中除用一般指令外还用到特殊指令如LDP上升沿触发,C计数处理指令、〖MC N0 M20〗公用串行接点线圈指令、〖MOV K2 D10〗变址寄存器指令,〖BCD D10K1Y0B0〗编译码指令和特殊继电器电量低SM1006、运行标志SM1039、1秒时钟SM1032等。实现计数旋转两圈的部分程序编辑如下面梯形图(4)中:X2压一下Y9A前面条件满足则旋转,T80得电延时避过X48然后开始计数,同时焊接进行当C0计数到两转时C0动作,同时Y9B正转回焊,延时停焊后再次压上X48则M400动作使焊枪提升、回位、夹具松开、机械手自动取料完成加工,同时M400给C0复位信号以满足下一次运行。
通过上面程序中C0旋转计数器及T80、T90等延时继电器程序实现了一圈打底一圈焊接和避过桥壳受力应区这样解决了焊角、间隙不一的问题从而解决后盖焊缝开裂漏油问题。根据需加工料调节好电流、电压、速度更重要的是调整焊枪角度使之与焊缝圆的切线方向成85度夹角,在二氧化碳保护气中加入1:4氩气则焊缝表面成型特别好。
3.改造后效果
经过改造后的后盖焊专机能很好地满足后盖焊接两圈的工艺要求,很好地解决焊缝漏油问题,焊接质量得到提高,表面成型很好。同时在原基础上提出了一种新的焊接工艺和焊接角度调整方法,经工艺、技术、质管、设备、安全等部门综合验证合格并获得09年陕汽集团科技项目成果二等奖。机床焊一件工件由原来19分23秒缩短到8分47秒,而且比原来省去一个补焊工位,节省资金80多万元,从08年8月到09年4月份已焊合格桥壳3700多件,工件一致性很好,而且可以用电脑监控缩短了设备维修时间,只需按一次启动按钮两个机械手就自动上下工件、自动焊接完成,实现了高度自动化,机床运行可靠稳定达到预期效果。
摘要：介绍原引进日本亚進机械工业株式会社生产的后盖焊专机存在的问题,改造的必要性,三菱Q06系列PLC应用、特点、参数设置及程序编辑改造过程,从设备角度和改善焊接条件实现新工艺解决后盖焊缝开裂漏油问题,用两套机械手自动上下工件实现高度自动化,提高设备稳定性,改造后使用效果。
关键词：PLC应用,电气系统改造,必须设置的参数,旋转设备记数点的选取,解决后盖焊缝漏油,节能降耗
参考文献
[1]《三菱编程手册》手册编号SH(NA)-080232C-A.1999.12第一版。
松散回潮电气控制系统的改造 篇9
关键词：硬件组态,控制型,数据处理,电磁式薄膜阀
1 引言
松散回潮工序负责对开包后的烟垛进行分切, 松散, 及回潮润叶处理, 提高烟叶的耐加工性, 改善烟叶的感官质量, 并使烟叶松散符合后续加工工序的工艺要求, 回潮工序一直是制丝生产过程中的重要工序。回潮之后的水分的波动会影响烟叶的品质, 因此提高回潮后的水分的稳定性一直是控制系统改造的热点问题。
近年来对提高回潮工序的各种控制性能的研究也较多, 如安徽中烟对松散回潮的回风温度的PID参数进行优化[1], 稳定回风温度。还有的研究者对润叶机的加水系统进行改造, 添加前馈串级控制模型, 提高控制精度[2]。
本文则是从回潮工序的输入、过程控制和输出三个方面改进松散回潮电控系统, 在输入端将核子称改为控制型电子皮带秤, 进而对采集的数据流量进行数据运算之后再进行加水量的计算与控制, 最后在输出端将加水薄膜阀由气动改为电磁式的薄膜阀, 提高整个加水量的稳定性, 进而提高了烟叶水分的CPK值。
2 切片回潮工作原理及存在问题描述
2.1 回潮工作原理
制丝线的整个生产过程中影响工艺参数的第一道工序就是松散回潮, 松散回潮工序负责对开包后的烟垛进行分切, 松散, 及回潮润叶, 属于制丝生产线的重要工序。松散回潮工序工作原理:叶片经过切片机之后由核子称称重计量之后, 经由振动输送机送入滚筒内的, 滚筒由传动装置带动旋转, 由滚筒的轴向倾角及滚筒内拨料杆及抄板的疏导作用, 使得叶片自动地向出料口方向流动。控制系统以物料经过核子称之后启动延迟程序, 延迟10秒蒸汽管路、增湿水管路处于工作状态, 增湿水与蒸汽被输送到双介质喷嘴的水喷管及蒸汽喷管中。在蒸汽压力的作用下, 增湿水与蒸汽混合后呈雾状喷射出并洒落到叶片上对叶片进行增湿及增温处理。
2.2 问题描述
松散回潮段主要设备核子称、超级回潮筒, 超级回潮筒出口的水分的波动直接影响叶片的质量。叶片回潮出口水分的CPK是该工序重点考核的工艺指标, 整个工序的加工能力主要是通过该指标来体现。目前, 经考察得知, 该指标在部分行业内先进厂家的能达到0.9以上。在实际生产过程中, 当前叶片回潮筒出口水分的CPK值为0.6。因此急需对控制系统进行优化, 提高产品质量。
3 原因分析
对切片回潮水分波动较大的原因进行分析, 从控制系统的输入、过程、输出三个角度来分析原因。
控制流程:松散回潮筒的出口水分控制是带两个PID控制器的前馈闭环控制系统, 该系统由核子称、入口水分仪、出口水分仪、电磁流量计、气动薄膜阀组成。加水的控制原理为:在水路上设有流量检测元件电磁流量计和执行元件气动薄膜调节阀。电磁流量计动态地反映水的瞬时流量, 并把值传给PLC模拟量输入模板, 使该值与计算出的加水量的设定值比较, 由PLC的模拟量输出模板输出4~20m A的电信号给气动薄膜调节阀的电气转换器, 电气转换器将电信号转变为气压信号, 进而调整气动薄膜阀的开度, 使加水量[3]与设定值保持一致, 实现加水的自动控制。
根据电子称的物料量、进料水分、设定水分及加水比例, 得出加水量的设定值, 详见公式 (1-1) ,
其中Q为叶片的流量, 由电子称采集。
△M为水分设定值与的差值, 根据下面公式计算加水流量值, 通过PID调节器, 给出信号, 进而气动薄膜阀开始加水。K为加水比例。
原因一:叶片流量Q的输入存在波动较大, 系统计算的加水量也存在波动较大的问题。因为核子称只具有计量功能无控制功能并不参与流量调节, 而叶片前不存在任何流量调节的设备, 因此叶片入口流量波动的一直是困扰叶片出口水分波动较大的主要问题。
原因二:加水量的执行机构气动薄膜阀控制精度不够, 对于PID调节信号有延迟, 不能及时的调节加水量。这也是造成加水精度不高的重要原因。
4 改造实施
根据上述原因进行改造, 改造松散回潮加水量的控制精确度, 将核子称更换为电子秤将执行机构气动薄膜阀改为电子型的控制薄膜阀, 同时对数据处理过程做进一步的处理, 即对现有控制系统进行优化。
4.1 硬件组态
将核子称更换为型号4509的控制型电子皮带秤, 更换的重要步骤是实现电子秤控制器和原车间设备控制器之间的通讯。运用DeviceNet现场总线技术实现新设备和原设备控制器之间的数据传输和通讯, DeviceNet是基于设备层的网络, 省去了最底层设备硬连接的繁琐问题[5]。新电子皮带秤的控制器采用罗克韦尔SLC500系列的PLC可编程逻辑控制器和Pro-face的触摸屏, 要实现电子秤与现有控制系统的通讯并实现电子称的自动控制功能, 将SLC500的CPU通过DeviceNet与切片回潮工序ControlLogix5000连接, 由原控制器下的DNB作为总站, 电子皮带秤的控制器作为从站, 分配物理地址, 然后进行硬件组态。
4.2 数据优化
采用数据平滑算法[6], 将电子称改成核子称之后, 流量波动减小, 再将数据处理之后, 进行加水量的经计算, 在原来的采样时间T内延迟10个采样时间依次采集10组数据, 将x1~x10组数据进行平均计算之后
将数据进行平均之后再进行流量计算, 提高电子秤的稳定性[7]。数据经过运算之后更加稳定。
4.3 更换薄膜阀
把控制加水的可调节薄膜阀原配的SAMSON控制器, 替换上新型号的斯派萨克智能控制器, 气动薄膜阀添加之后, 添加一个通讯的模拟量的模块, 并进行地址的分配和硬件组态即可实现现有对气动薄膜阀的自动控制。
松散回潮出口水分的曲线前后对比可知, 改造后的出口水分波动明显减少。
5 结论
本文针对制丝车间松散回潮工序出口水分波动较大的问题进行分析, 并通过对控制系统输入、控制过程运算、控制系统输出三个方面进行改进, 更换新型电子皮带秤、气动薄膜阀和添加数据处理过程之后, 有效提高了切片回潮工序的加工水平, 对后续工序的良好作用也比较明显。满足了浙烟在切片回潮工序的生产要求。
参考文献
[1]俞仁皓, 宋家海, 王建.松散回潮工序回风温度PID控制参数的优化.烟草科技[J].2010, 7 (264) :8-9
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[3]刘会杰, 韦小玲, 崔升.卷烟制丝中松散回潮工序的加水方式对比.河南科技[J].2012, 7 (13)
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[6]牛鹏杰.卷烟厂制丝车间PLC模拟量信号采集数据平滑算法.内蒙古科技与经济[J].2012, (23) :100-101
桥式起重机升降系统电气改造 篇10
起重机经常需要在重载的情况下频繁启动、制动、变速等操作,传统桥式起重机主要采用控制器-接触器控制的电气系统,所用的电器零件多,控制电路复杂,维护保养不方便。设备在调速瞬间,电路所产生的冲击电流大,并且还会产生一定的机械冲击力。传统桥式起重机各项综合技术指标较差,已不能满足工业生产的需求,而利用变频器调速的起重机控制线路简单、运行稳定、高效节能,同时还可以提高桥式起重机的安全性能。本文通过对15/3 t桥式起重机升降系统电气改造为例,通过对变频器的选择和设置,实现电机的变频调速。
1 改造前桥式起重机升降系统
15/3 t桥式起重机升降电机功率为72 k W,电流为141 A,频率为50 Hz,是利用凸轮控制器来调节转子绕组中串接的电阻,前后为对称布置。随着凸轮控制器档位从快加速1档到快加速3档,转子绕组中串接的电阻被逐级切除,电动机转速逐级升高,直至电阻被切除到最小,电动机最终以额定速度运行[1]。
15/3 t桥式起重机升降系统电气原理图如图1所示[2]。点动起升(或下降)按钮,KM1(或KM2)闭合,电动机定子接通正向(或反向)电源,桥式起重机处于上升(或下降)状态。速度可通过以下操作调节:
当操作手柄推向快加速1档时,Q13、M13、Q12、M12断开,Q11、M11闭合,第一级电阻被切除,电动机进行一级加速;
当操作手柄推向快加速2档时,Q11、M11、Q13、M13断开,Q12、M12闭合,第一级电阻和第二级电阻被切除,电动机进行第二级加速;
当操作手柄推向快加速3档时,Q11、M11、Q12、M12断开,Q13、M13接通,第一级电阻、第二级电阻、第三级电阻被切除,电动机以额定转速运行。
2 变频器
变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成[3]。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。
2.1 变频调速原理
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系[4]:
n=60 f(1-s)/p
n:转速;
f:输入频率;
s:电机转差率;
p:电机磁极对数。
由上式可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,并且电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段[5]。
2.2 变频器选择
FR-A740系列是起重机专用变频器,具备磁通矢量控制模式,采用正弦波PWM控制,特别装备有专为控制桥吊和完成自动调整功能的智能软件,内置能量回馈再生制动单元和交流输入电抗器,完全满足桥式起重机的工况要求,还具有明显的节能效果。15/3 t桥式起重机快速起升电机功率为72 k W,电流为141A,频率为50 Hz,因此选择变频器型号为FR-A740-90 k W[6]。
2.3 变频器参数设置
15/3 t桥式起重机快速升降机构电机采用多段速度控制,其参数设置如表1所示。
3 改造后桥式起重机升降系统
15/3 t桥式起重机升降是通过改变电机频率,控制STF(或STR)的闭合和RH(高)、RM(中)、RL(低)的不同动作组合,使电动机可以在变频器多段速运行,实现电机在不同频率下,保持正转(或反转)状态。
15/3 t桥式起重机起升(或下降)电气原理图如图2所示。点动启动按钮,KA闭合。点动快速起升(或下降)按钮,KA1(或KA2)闭合,电动机定子接通正向(或反向)电源,桥式起重机处于快速上升(或下降)状态,其速度随着频率的不断升高而不断增加(图3所示)。以快速起升为例,起始时间为t0,其工作流程为:
t0到t0+2,经过2 s后,电机速度从零加速到低速运转速度;
t0+2到t1,电机处于稳定速度(低速运转速度);
t1到t1+2,经过2 s后,电机速度从低速运转速度加速到中速运转速度;
t1+2到t2,电机处于稳定速度(中速运转速度);
t2到t2+2,经过2 s后,电机速度从中速运转速度加速到高速运转速度;
t2+2到t3,电机处于稳定速度(高速运转速度);
t3到t4,电机制动。
4 改造后的应用效果
从改造后运行来看,取得的效果非常明显,主要表现为:
(1)桥式起重机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速,减少了负载波动,安全性大幅提高;
(2)控制系统故障率大大降低,采用变频调速控制后,系统大大简化;
(3)系统运行的开关器件实现了无触点化,具有半永久性的寿命;
(4)降低了对电网的冲击,由于改造前电机启动瞬间,电流大,从而产生一定的冲击,而改造后系统的启动电流平缓上升[3];
(5)防止溜钩;
(6)降低电动机噪声、振动、过热等现象,频繁启动和停止时,电动机热耗减少,寿命延长;
(7)节约能源,变频调速的启动、制动、加速、减速等过程中,电机运行电流小,以本案来讲,通过加装电表测试,节能可达28%左右。
5 结语
通过对15/3 t桥式起重机升降系统电气改造,不仅提高了桥式起重升降系统的安全性能,降低劳动强度,而且还降低了设备的维护保养难度。
摘要：分析了桥式起重机升降系统电气部分在改造前的工作原理及操作流程,对变频器进行简单介绍,并利用变频调速原理对桥式起重机升降系统进行了电气改造。改造后,大大提升了桥式起重机工作时的安全性能。
关键词：桥式起重机,升降系统,变频器
参考文献
[1]张质文,王金诺,程文明,等.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社,2013.
[2]GB/T3811-2008.起重机设计规范[S].
[3]周志敏,纪爱华.西门子变频器工程应用与故障处理实例[M].北京:机械工业出版社,2013.
[4]王廷才.变频器原理及应用:第2版[M].北京:机械工业出版社,2009.
[5]张燕宾.电动机变频调速图解[M].北京:中国电力出版社,2003.
电气系统改造 篇11
关键词：《CA6140车床电气控制线路PLC改造》 一体化课程
一、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学目标
首先，描述CA6140车床电气控制线路PLC改造的功能、工时、数量，列举工作任务的技术要求（外观、牢固度等），明确项目任务和个人任务要求，服从工作安排；其次，描述CA6140车床电气控制线路的基本结构和基本工作原理等；第三，能够详细叙述车床电气控制线路分析及改造工作过程，以及所需设备清单、时间安排、人员分工等；第四，按图样、工艺要求和安装规范，正确选用工具进行安装；第五，能按照任务要求制订检测调试报告；第六，能正确选用工具、仪表进行检测调试，以达到检测调试要求；第七，按照安全操作规程正确通电试车。
二、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学内容
《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学内容主要有六点：第一，学习PLC基本控制原理及分析方法；第二，学习CA6140车床电气控制系统基本结构及控制要求；第三，学习CA6140车床电气控制线路及PLC程序设计方法；第四，学习CA6140车床电气控制线路所用电器元件的选择及配线要求；第五，学习CA6140车床电气控制线路模拟盘制作的工艺配线标准及调试；第六，学习CA6140车床电气控制线路的PLC改造方法。
三、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学过程
1.教学活动的准备阶段
教师首先准备好教学器材，在教学过程中引导学生掌握CA6140车床结构图及型号、CA6140车床的运动形式、CA6140车床电气控制线路原理图、CA6140车床电气控制线路特点及控制要求、主电路和控制电路分析等知识。
2.教学活动的计划与决策阶段
（1）分析CA6140车床电气控制线路，设计PLC改造方法
CA6140车床继电器控制系统中，主轴电动机M1通过按SB2，KM得电，主触头闭合电动机正转，KM辅助开点闭合（自锁），另一处KM辅助开点闭合，为KA1得电准备实现正转控制，采用机械方式（多片摩擦离离合器）实现反转，通过按SB1，KM失电，M1停车。冷却泵电动机M2与M1采用顺序控制，只有当主轴电机M1启动后，即KM常开触点（10区）闭合，合上SB4，中间继电器KA1吸合，冷却泵电动机M2才能运行。当M1停止时，M2自行停止。
应用SIMATIC S7-200系统代替传统继电器控制系统。如电动机正反转PIC控制电气线路的设计、安装与调试，对CA6140车床电气控制线路进行PLC改造。
（2）SIMATIC S7-200控制系统
掌握SIMATIC S7-200控制系统的硬件组成， 设计PLC控制的地址分配表、系统接线图及梯形图的设计方法以及三者之间的联系，正确使用S7-200控制系统编程软件的方法。
3.教学活动的实施阶段
（1）设备清单
适当地简化CA6140车床电气控制原理图，并替换了所用元器件，但机床的动作程序和控制过程基本不变。
（2）CA6140车床电气控制线路主电路的安装和调试
学生能正确画出CA6140车床电气控制线路的布置图、主电路图，按工位，签字领取设备，检查电器设备好坏，独立完成实际配线操作，会用万用表检查线路故障、模拟调试，在规定时限内完成通电试车。
（3）根据I/O分配表，绘制系统接线图
根据CA6140车床电气控制线路的控制要求，确定CA6140车床电气控制线路。
（4）学生的实际操作
在教师的指导下，学生在规定时限内完成实际主电路、控制电路、PLC配线，会用万用表检查线路故障、模拟调试，能排除简单故障，在规定时限内完成通电试车。
4.教学活动的检查与评价阶段
课程完成后，各小组质检员能在教师的指导下，填写相关表格，根据自己的实际情况，总结操作要领及技巧，并写出个人总结。
四、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课堂教学的特点
《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化教学有六个特点：第一，理论教学和实践教学相融合；第二，专业学习和工作实践学做结合；第三，培养学生的职业能力；第四，以典型工作任务结构为基础，与实际工作有直接联系；第六，一体化课程授课方式基于工作过程，充分发挥学生主观能动性和创造性；第七，深化技工院校课程改革，赶超世界制造强国，提高竞争能力。
五、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程教学改革存在的问题
《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化教学课程改革存在五个比较显著的问题：第一，实训场地建设的投资巨大，耗材费用大；第二，没有配备专业设备维修人员；第三，师资力量不足；第四，典型工作任务具有地域特点，通用性差；第五，缺少校际交流。
PLC在锯床电气系统的改造应用 篇12
可编程序控制器, 具有工作可靠、编程简单、使用方便、设计和调试周期短等优点, 因此在工业过程控制及其它控制中得到了广泛的应用, 尤其是在我国当前急需对一大批设备更新改造的形式下, 选用PLC技术作为改造的主体方案是非常明智的。
G4250带锯床现在物配中心为各分厂做下料任务。G4250带锯床切削直径大, 切削速度快, 担负着为各分厂锯切大直径原料的任务, 一旦损坏将影响各分厂的原料供应, 影响正常生产。由于该机床现已运行多年, 采用电气元器件较多且老化严重, 机床频繁发生各种故障, 现已严重影响生产。应公司要求对该机床进行PLC改造。使其故障率明显降低, 更加安全、稳定的运行。
2 可编程序控制器原理、功能
2.1 PLC的组成及工作原理
可编程序控制是一种工业控制计算机, 其硬件系统由CPU、存储器、I/O接口、I/O扩展接口和电源等部分组成。
2.1.1 中央处理单元 (CPU)
CPU是整个PLC的核心, 其主要功能是接收并储存从计算机或编程器输入的用户程序和数据, 检测系统的工作状态, 执行指令规定的任务。
2.1.2 存储器
PLC的存储器包括系统存储器, 用户程序存储器和数据存储器。系统存储器用来存放系统程序, 键盘输入处理程序, 翻译程序, 信息传送程序, 监控程序等系统软件。
用户程序存储器是用来存放用户编制是应用程序, 用户程序是PLC用户根据现场生产过程及控制要求而编写的控制程序。
数据存储器包括只读数据存储内存和读/写数据内存。读/写数据内存可用来存储PLC程序运行过程中产生各种中间结果。
2.1.3 输入/输出 (I/O) 接口
I/O接口是PLC与工业现场的输入输出设备之间的连接部件, 包括数字I/O和模拟I/O两种。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波部件, 其作用是把PLC与外部电路隔离开, 以提高PLC的抗干扰能力。
PLC采用扫描工作方式, 通过“采集输入量, 执行程序, 输出控制量”的循环扫描方式实现程序的运行, 扫描就是从第一条指令开始, 在无中断或跳转控制的情况下, 按程序存储的地址号执行指令, 直至最后一条指令, 然后再从头开始扫描, 如此循环。
从“输入采样——执行程序——输出刷新”所用的时间称为一个扫描周期。
(1) 输入采样阶段
在输入采样阶段, PLC以扫描方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样, 并存入输入状态寄存器中, 接着进入程序执行阶段, 在程序执行阶段或输出阶段, 即使输入状态发生变化, 输入状态寄存器中的内容也不会改变, 输入状态的变化要到下一个扫描周期的输入采样阶段才能被读入。
(2) 程序执行阶段
在程序执行阶段, PLC对程序按顺序逐行进行扫描并执行, 在梯形图中, 程序总是按先上后下, 先左后右的顺序进行, CPU执行程序时根据输入状态寄存器中的内容按用户编好的程序要求进行运算处理, 运算结果存入输出状态寄存器中, 在这个阶段CPU与输入输出端的状态无联系。
(3) 输出刷新阶段
当程序执行完毕后, 输出状态寄存器中的内容转存到输出锁存器输出, 驱动外部负载。
由于PLC对输入状态的采样只在输入采样阶段进行, 当PLC进行程序执行阶段后输入端的状态变化CPU无法读取, 要到下一个扫描周期开始的输入采样阶段才会被CPU读取到, 输出端的状态刷新也是同样道理。这样当PLC采用了集中输出的方式时, 如果程序较长, 则程序运算时间相对较长, 导致一个扫描周期就比较长, 这样就会影响CPU对输入输出的速度。对于I/O点数少的小型PLC, 一般程序也不会太长, 影响较小, 但对于I/O点数多的大中型PLC, 其控制能力强, 用户程序也较长, 这时为提高系统的响应速度, 可以采用定期输入采样, 输出刷新或采用中断方式来提高响应速度。
2.2 PLC的主要功能
2.2.1 条件控制
可编程序控制器设置了与 (AND) 、或 (OR) 、非 (NOT) 等逻辑指令, 能处理继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接。因此, 它可以替代继电器进行开关控制。
2.2.2 定时计数控制
可编程序控制器为用户提供了若干定时器/计数器, 并设置了定时/计数控制指令。定时器/计数器的设定值可在运行中被读出或修改, 使用灵活, 操作方便。程序投入运行后PLC将根据用户设定的定时值/计数值对某个操作进行定时/计数控制, 以满足生产工艺要求。
2.2.3 步进控制
PLC提供了若干个移位寄存器, 可用于步进控制, 即在上道工序完成后, 再进行下一道工序。目前, 有些型号的PLC还专门设置了用于步进控制的步进指令和鼓形控制器操作指令, 编程和使用极为方便。因此, 更容易实现步进控制的要求。
2.2.4 D/A、A/D转换
目前大多数PLC均具有D/A、A/D转换功能, 以实现对模拟量的控制和调节。
2.2.5 数据处理
目前有些PLC具有数据处理功能, 它具有并行运算指令, 能进行数据并行传送和BCD码的加、减、乘、除等运算, 还可以用数据存储器进行间接寻址, 有些PLC通过接口还可以与打印机相连, 打印出程序和有关数据及梯形图。
2.2.6 通讯联网
目前, PLC采用了通讯技术, 可以进行远程的I/O控制, 多台PLC之间可以进行同位连接, PLC可以与上位计算机进行连接, 接受计算机的指令, 并将执行结果通知计算机。PLC在通讯系统中一般采用RS-232或RS-422接口。
2.2.7 监控
PLC配置了较强的监控功能。它能记忆某些异常情况, 或在发生异常情况下自动中止运行。在控制系统中, 操作人员通过监控命令可以监视有关部分的运行状态。
3 G4250带锯床的PLC改造
3.1 G4250工作动作情况及安全保护
该机床改造后由液压、电气、机械三者联合控制机床, 锯架的升降, 工作进给, 锯条张紧, 夹压工件, 锯条导向均采用液压实现, 由PLC控制各电机、电磁阀工作。分别设置上限位、下限位、导向臂限位保护;锯条断带保护;点动送料和点动退料控制。
同时考虑设备的安全、可靠、稳定运行, 利用PLC作以下联锁控制保护功能:
(1) 定位照明灯按钮按下后, 延时一分钟自动熄灭。
(2) 起动条件:
a.导向块夹紧;b.工作钳夹紧;c.断带保护不动作;d.工作按钮按下。
(3) 锯带保护:
a.锯带未张紧;b.锯带未装下;c.锯切不动。
(4) 冷却控制:
a.锯切前由一开关控制;b.锯切时由主机控制。
(5) 液压电机控制:起动液压, 锯架若在下限位, 如无下续动作, 一段时间后, 液压电机自动停止运转。
(6) 下降按钮只有在未起动前起快进功能。
(7) 锯架上升:锯架上升到位和点动锯架上升可选择。
(8) 锯切工作时:可选择锯切完后锯架是上升还是在下不动, 若需上升锯架延时1S再上升。
(9) 保护停车工作时, 锯架会上升0.1S再停, 以免卡齿。
(10) 在锯切工作时, 除急停和上升按钮外, 其他操作均失效。
(11) 夹紧与张开互锁。
(12) 微动动作仅在钳中夹紧再松开时体现0.1S。
3.2 电气原理图
改造后此机床共用4台电动机:输料电动机1.1KW、主电动机5.5KW、液压电动机1.5KW、冷却电动机0.12KW;控制回路电压采用110V, 照明采用12V安全电压。
共用电磁铁7个由PLC控制, 分别控制锯架的升降, 工作进给, 锯条张紧, 夹压工件, 锯条导向;行程开3个, 起保护限位作用;接近开关1个, 用于断带保护;指示灯3个, 分别是电源指示灯、工作指示灯、定位照明灯;送料/退料电机由按钮直接点动控制按触器控制, 其它电动机由PLC控制其接触器控制 (见图1) 。
3.3 PLC的输入信号和输出信号 (见表1)
3.4 PLC的选择
根据控制PLC存储器所需容量, 安装方式、功能需要、响应速度、系统可靠性以及考虑物配中心其它较新设备上所用PLC的品牌 (以便其以后方便维护) , 选择无锡产的光洋SH1-32R1经济型PLC, 性价比更适合用于老旧设备的大修、改造, 成本低, 功能也能满足需要。该PLC为16点24VDC/16点继电器类型;处理速度:平均
4.7us/语, 3ms/500语;数据寄存器数:1024字, 不含T/C经过值, 特殊寄存器;用户程序容量:2.5K, EEPROM保存;工作电源AC85~264V;提供传感器用24V电源;带1个RS232通讯口。
3.5 PLC梯形图
编制PLC程序, 该PLC可在编程时使用母线控制指令, 采用新的设计思路, 可缩短编程时间, 使程序容易理解, 程序每部分清晰、明了, 在调试时能很快的发现不正确的动作状态, 便于修正程序。
4 结论
用可编程控制器改造旧机床电气系统, 在现有企业里是非常现实的技术改造方案, 具有投资省、见效快的特点。通过使用PLC改造G4250带锯床电气系统后, 使线路简化, 使联锁保护功能更加完善。同时, 由于PLC的高可靠性, 输入输出部分还有信号指示, 不仅使电气故障次数大大减少, 提高了工作效率, 而且还给以后维修时准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。
摘要：自1969年世界上第1台可编程控制器 (Programmable Logic Controller PLC) 在美国诞生以来, PLC走过了30多年的发展历程, 以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、功能强等特点, 在工业过程控制及其它控制中得到了广泛的应用。本文探讨一下PLC在大型带锯机床改造中的应用。