摘要：簡要介紹BQ 型龍門刨床工作（zuò）台板拖動換向的（de）一些缺點，運用PLC 技術對電氣控（kòng）製係統進行技術改造升級。對改造的方法作必要的介紹。

       隨著造紙行業的飛速發（fā）展，現（xiàn）在的造紙設備都是大型（xíng）成（chéng）套化，比如我們公司的紙機就是紙幅寬達（dá）9 米，所以在維修、加工製作紙機各種大型部件時，大（dà）型龍門刨床應用的很多，其（qí）加工效率和加工質量，直（zhí）接影響到維修、加工製作（zuò）部件的速度和質量。大型龍門刨床( B2012A) 原（yuán）來采（cǎi）用（yòng）“電機擴大機———發電機———電動機”係統調速，擴大機僅供
給發電機以勵磁（cí），發電機供電給電動機。其調速原理是由某些接（jiē）觸器（qì）、繼電器的觸點的閉合( 斷開（kāi）) 串入( 消去) 一定值的（de）可變電阻，通過調速電位計改變擴大機控製繞組中的電流，由此改變發電機勵磁電（diàn）流和輸出電壓，從而改變主拖動直流電（diàn）機的外加電壓來調（diào）節（jiē）直流電機的轉速。控（kòng）製係（xì）統采用大量接觸器、繼電（diàn）器來實現刀架、橫梁等部件控製，隨著（zhe）幾十年的運行（háng），工作效率低下，換向衝擊大，占地麵積寬，噪音大，難維護等一係列缺點逐步體現，嚴重影響了該刨床運行時的經濟效益。我們設計了龍門刨床雙閉（bì）環直流調速係（xì）統，以PLC 程（chéng）序（xù）取代原來的控製係統，消（xiāo）除其諸多弊端（duān），使該刨床能經濟有（yǒu）效運行。

 
 
       1、 龍門刨床概述

       1． 1 龍門刨床的結構特點

       龍門刨床是製造重型設（shè）備，如大（dà）型軋鋼機、氣輪機、發電機、電動機、造紙機（jī）、礦山設備等不（bú）可缺少的工作母機。應用非常廣泛，具有多種控製要求。龍門刨床的（de）平麵布（bù）置圖如圖1 所示，龍門刨床主要（yào）由七部分組成（chéng），其橫向（xiàng）布（bù）置如圖2 所（suǒ）示。

                         圖2 龍門（mén）刨床橫向布置圖
 
      注: 1 － 機床水平導軌( 機架) ; 2 － 滑動工作台; 3 － 上下移動橫（héng）梁; 4 － 垂直刀架; 5 － 右側（cè）刀架; 6 － 機床豎直導軌; 7－ 機床上梁

       1． 2 龍門刨床的（de）工藝特點

       龍門刨床主要用來加工大型（xíng）工件的各種（zhǒng）平麵、斜麵、槽。特別適宜於加工大型的、狹長的機械零件，如機床的床身，箱體（tǐ），導軌等。其生產工藝（yì）特點是工（gōng）作台與工件（jiàn）頻繁地進行往複運動。工件的（de）切（qiē）削加工僅在工作行程內進行，而返回行程隻做空運轉。在切（qiē）削（xuē）時沒有進給運動，隻在工作台返回行程轉到工作行程的期間內（nèi）刀架才位移一（yī）定的距離。因而龍門刨（páo）床的主運動是工作（zuò）台和工件的縱向往複運（yùn）動。輔助運動是刀架沿橫梁的左右移動。龍門（mén）刨床工作台速度運行圖如圖3 所示。

                                       圖3 龍門刨（páo）床工作台速度運行圖
 
       注: LQ———工作行程; LH———返回行程（chéng）; VJ———刀具慢速切（qiē）入速度; VQ———切削速度; VH———返回速度; 0—t1———工（gōng）作台
前進起動階段; t1—t2———刀具慢速切入（rù）階段; t2—t3———加速至穩定工作速度階段; t3—t4———穩定工（gōng）作速度階段（duàn）; t4—t5———
減速退出工作（zuò）階段; t5—t6———反（fǎn）接製動到後退工作階段; t6—t7———後退穗定速度階段; t7—t8———後退減速階段; t8—t9———
後退反接製動階段

       1． 3 現有龍門刨床控製係統存（cún）在的問題

  
       從速度運行圖( 圖（tú）3) 可以看出，在龍門刨床的工作過程中，對（duì）起動、製動特（tè）性要求很高，由於（yú）換向快，正反向起動、製動頻（pín）繁，其中有很大一部分時間是工（gōng）作在過渡過（guò）程中，為了提高生產效率（lǜ），顯然必（bì）須盡量縮短換向過渡時間。但是換（huàn）向（xiàng）的時間愈短，起、製（zhì）動電流就愈大，這樣又容易（yì）損壞電機，而且換（huàn）向時速度突變使（shǐ）刨床產生（shēng）較（jiào）大的機械衝擊，這對工作台主拖動直流電機和傳動機構都有很大的影（yǐng）響，導致傳動（dòng）部件的快速磨損，降低刨削（xuē）加工質量。而且（qiě），由於現有龍（lóng）門刨床大多數采用的是“電機擴（kuò）大機（jī）—發電機—電動機( K － F － D) ”主拖動係統，少數改進為可控矽直流調速係（xì）統( SCＲ － D 係（xì）統) ，因此都還存在投（tóu）資大、用料多、耗電量大（dà）、占地麵積寬、噪音大、難維護等一係（xì）列缺點。因（yīn）此，平滑調速，提高調速精度和（hé）工作效（xiào）率，消除（chú）換向衝擊，保護主電機和傳動機構，並改善操作性能，成為大型龍門刨床期待解決的技術問題。

       2 、係統（tǒng）邏輯控製電路設計及PLC 程序實現

       2． 1 可編程（chéng）序控製器( PLC) 的選擇

       可編程控製器作為工業自（zì）動化的核心設備其應用極為（wéi）廣泛，可（kě）以說隻要有工廠，有控製要求，就會有PLC 的應用。由於PLC 的品種、型號、規格、功能各不相同，綜合多種因素考（kǎo）慮，本設（shè）計選擇了日本三菱公司生產的FX—48MＲ 型機。

       2． 2 龍門刨床邏輯控製電路改造及工作原（yuán）理

       龍門刨床（chuáng）的生產工藝特點，決定了它的自動控製（zhì）線路比較複雜。盡管龍門刨床型號不同，拖（tuō）動方式也不同（tóng），但都包含機組啟動，刀架移動，橫梁升降和（hé）工作台往返等自動控製線路。在舊型號刨床中多采用繼電器進行（háng）龍門刨床自動控製，其缺點是不但體積（jī）龐（páng）大，占地麵積大，而且控製過程中（zhōng）能量消耗也大（dà），可靠性低，尤其是改變生產程序（xù）很困難，用（yòng）PLC對龍門刨床自動控製（zhì）進行改造，提高了（le）生產效率。

       2． 2． 1 手動調節部分

       2. 2. 1. 1 垂（chuí）直刀架快速（sù）移動

       如圖4，當進刀開關( X014) 打（dǎ）在快速移動檔，X014 通，按（àn）下SB3( X000 通) 垂（chuí）直刀架通（tōng）過Y015—X000—X014—Y001—( Y000) 使KM1 － Q 得（dé）電，垂直刀架運動，方向由機械部（bù）分控製，鬆（sōng）開SB3 後，運動停止。

       2. 2. 1. 2 右側（cè）刀架快速移動

       如圖5，當進刀開關( X015) 打在快速移（yí）動檔，X015 通，按下SB4( X000 通) 右側刀架通過Y015—X001—X015—X024—X025—X003—Y003—( Y002 )使KM2 － Q 得電，右側刀架運動，方向由機械部分控製，鬆開SB4 後，運動停止。

       2. 2. 1. 3 左側刀（dāo）架快速移動

       如圖6，當進刀開關( X016) 打在快速移（yí）動檔，X016 通，按下SB5( X000 通) 左側（cè）刀架通過Y015—X002—X016—X024—X025—X003—Y005—( Y004 )使KM3 － Q 得電，左側刀架運（yùn）動，方向由機械部分控製，鬆開SB5 後（hòu），運動停止。

                                                    圖4 垂直刀（dāo）架運動（dòng）PLC 梯形圖

                                                      圖（tú）5 右側刀架運（yùn）動PLC 梯形圖

                                                   圖6 左側刀架運動PLC 梯形圖

       2. 2. 1. 4 橫梁運動規律

       按橫梁上（shàng）升按鈕———夾緊機構自（zì）動放鬆———放鬆後橫梁上升（shēng）———上（shàng）升完（wán）畢（bì）橫梁（liáng）自動夾緊。按橫梁下降（jiàng）按鈕（niǔ）———夾緊機構自動放鬆———放（fàng）鬆後橫梁下降———下（xià）降完畢橫梁回升———回升完（wán）畢橫梁自動夾緊( 回升的目的是保證橫梁能可靠地夾緊在應有的位置上) 。

       ( 1) 橫梁上升

       如圖7，當按下SB6 ( X003 通) ，經過Y015—X003—( M1) 是M1 得電，M1 常開觸點閉合，通過X017—M1—Y010—( Y011) 並自鎖，使KM5 － H 得電，橫梁先放鬆，當放鬆到完全時，橫梁（liáng）上的限位開關SA4 斷電，從（cóng）而使常閉觸點（diǎn）X017 斷開，與此同時常開觸點X017 閉合，KM2 － Q( Y006) 通過（guò）X017—M1—X026—X004—Y007—( Y006) 得電，使橫梁上升。放開按鈕SB6( 常（cháng）開觸點X003 斷) 上升停止（zhǐ），由於X017 常開觸點仍然是（shì）通的，使KM5 － Q( Y010) 通過X017—M1—Y011—( Y010) 得電，橫梁夾（jiá）緊並自鎖，橫梁上的限位開關SA4 斷開，常開觸點X017 斷開，恢複原態，防止橫梁不夾緊而懸在（zài）空中。當夾緊到一定程度時，電動機M5 上的電（diàn）流繼電器電流大到一定值時，使得KA9 斷開，X012 失電，電（diàn）動機M5 停止（zhǐ）夾緊。在橫梁上升過程中，若橫（héng）梁碰到龍門（mén）頂，限位開關SA14( X026) 斷開（kāi），橫梁停止上升。在橫梁運動過程中，信號燈（dēng）HL 始終（zhōng）是亮（liàng）的。
 

                                                               圖7 橫梁運動PLC 梯形圖

       ( 2) 橫梁下降（jiàng）

       如（rú）圖8，當按（àn）下7SB( 常開觸點X004 通) ，經過Y015—X004—( M1) 是（shì）M1 得電，M1 常開觸點閉（bì）合，通過X017—M1—Y010—( Y011 ) 並自鎖，使KM5 － H 得電，橫梁先放鬆（sōng），當放鬆到完全時，橫梁上的限位開關SA4 斷電，從（cóng）而使常閉觸點X017 斷開，與（yǔ）此同時常開觸點X017 閉合，KM2 － H( Y007)通過X017—M1—X026—X004—Y006—( Y007 ) 得
電，使（shǐ）橫梁下降。放開按鈕7SB ( 常開觸點X004斷) 下降停止，由（yóu）於X017 常開觸點仍然是通的，使KM5 － Q( Y010) 通過X017—M1—Y011—( Y010)得（dé）電，橫梁夾緊並自鎖，在開（kāi）始（shǐ）夾緊的同時，Y010 常開觸點閉合，而由於下降停止，( Y007) 失電，常閉觸點Y007 通，( T1) 開始計時，經（jīng）過0． 10s 的延時，即在延時期（qī）間，常閉觸點（diǎn）T1 還是通的，延時到後T1 就斷開了。

                                                  圖8 橫梁上升延時PLC 梯形（xíng）圖

       經過X012—Y010—T1—Y010—X026—X004—Y007—( Y006) 橫梁上升0． 1s，之後由於( T1) 得電，常閉觸點T1 斷開，回升結束。

       在回升的過程中，橫梁（liáng）繼續夾緊，夾緊一段時間後，橫梁上（shàng）的限位（wèi）開關SA4 斷（duàn）開，常（cháng）開觸點X017 斷開，恢複原態，防止橫梁不夾緊而懸在空中。當夾緊到一定程度時，電動機M5 上的電流繼電器電流大到一定值時（shí），使得KA9 斷開，即X012 斷開，電動機J停止夾緊。在橫梁下降過程中，若橫梁碰到左右側刀架時，限位開關SA6( X024) ，SA7( X025) 斷（duàn）開，橫梁停止下降。

       2. 2. 1. 5 步進

       如圖10，當按下步進按鈕SB10，( X7 通) ，經過X13—X11—X6—X7—Y14—( Y13 ) 使繼電器（qì）KA1得（dé）電，工作台前進。注: X13 在開啟總電源時，就得（dé）電閉合。

       2. 2. 1. 6 步退

       如圖10，當按下步進按鈕SB11，( X10 通) ，經過X13—X11—X5—X10—Y13—( Y14 ) 使（shǐ）繼電器KA2 得電，工作台後退。

       2． 2． 2 自動工作部分

       如圖9，假使工作台在某一處開始運動。

                                                       圖9 工（gōng）作台工作圖

 
       如圖10 所示，橫梁及刀架定位（wèi）完畢後按下前進按鈕， 通過X13—X11—X6—X23—X5—Y10—Y11—( Y15) 使Y15 自鎖並且繼電器KA3 得電。X13—X11—X6—X23—X15—Y14—( Y13 ) 通KA1得電，工作台前進。由於X20 未複位，經過Y15—X20—Y13—( Y16) 使繼（jì）電器KA4 和（hé）KA1 共同作用，工作台慢速切（qiē）入。當X20 複位後，( Y16) 失電，( Y13) 仍得電，減速繼電器失電，工作（zuò）台全速工作，之後，工（gōng）作台使SA10 動（dòng）作，常（cháng）開觸點X22 閉合，經過（guò）Y15—X22—Y14—( Y16) 使繼電器（qì）KA4 得電，工作台減（jiǎn）速。當減速前進製子（zǐ）B 使X23 動作，X23 常開觸點閉合常閉觸（chù）點斷開，經過Y15—X23—( M3)使前進換向，( M3) 一得電，刀（dāo）架（jià）自（zì）動退刀（dāo）( 刀架（jià）一定要打到（dào）自動進給檔) 。與此同時工作台由於慣性（xìng）滑行一段距離後開始後（hòu）退，由於( Y14) 沒（méi）有Y13 互鎖（suǒ），X23 常閉觸點一（yī）斷開( Y13) 就失電，工作台電機反向製動。後（hòu）退（tuì）到使X23 複位時，( M3) 失電，退刀止，由於( Y14) 得電常閉觸點Y14 斷開，( Y16) 不起作用（yòng），所（suǒ）以工作台一直高速後退，在（zài）高速後退中（zhōng），X22 複（fù）位，當工作台（tái）使X20 動作（zuò）時，常開觸點X20閉合（hé），通過Y15—X20—Y13—( Y16) 工作台後退減速，當（dāng）後退減速使X21 動（dòng）作時，常（cháng）閉觸點X21 斷開( Y14) 失電（diàn），同時（shí）( Y13) 得電，電（diàn）動機慢速反向製動。經過Y15—X20—M2—( Y16) 。與此同時，經過Y15—X21—( M2) 使( M2) 得電。常開觸點M2閉合，刀架自動進刀開始，而此時，由於( Y14) 失電，抬刀停（tíng）止，沒有抬刀電磁鐵作用（yòng），刀架恢複原狀。當電機製動變為慢（màn）速前進時，工作台使X21 複位( M2) 失電，進刀止，工作台仍然低速前進，進行下慢速（sù）切入工件（jiàn）。因此，刨床進行第二次刨削。並且一（yī）直（zhí）循環下去（qù）。

                                                                圖10 自動工作PLC 梯形圖
 

        3 、結（jié）論

       本文的工作主要是完成了龍門刨床工作台控製係統PLC 改造。由於PLC 方便和易操（cāo）作，在用PLC對龍（lóng）門刨床自動控製進行改造後，提高了生產效率。結合（hé）本文需（xū）要介紹了（le）PLC，及龍門刨（páo）床工作台的改造． 實現刀架手動快速移動，和工作（zuò）台（tái）的自動工作。