基於 PLC、變頻器及（jí）觸摸屏（píng）的龍門刨床節能改造
2018-8-10 來源：河北機電職業技術學院 作者：劉青川，崔俊霞（xiá），王如鬆
【摘要】本文利用可編程控製器（PLC）、變頻器及觸摸屏組成的（de）控製係統對傳統龍門刨床（chuáng）電（diàn）氣係統（tǒng）進行改造，簡化了係（xì）統結構，提高了電能利用率及（jí）係統運行可靠（kào）性，同時觸摸屏人機界麵可以方便快捷的顯示係統（tǒng）運行狀態及設置係統運行參數。
【關鍵詞】PLC；變頻器；觸摸屏；龍門刨床
1、引言
龍（lóng）門刨床在（zài）機械工業（yè）生產中具有十分重要的作（zuò）用。現在（zài）大多數中小（xiǎo）型企業的龍門刨床電氣控製（zhì）係（xì）統仍然是傳統的繼（jì）電器 - 接觸器硬件控（kòng）製（zhì）邏輯（jí），拖動係統采用電機擴大機 - 發電（diàn）機 - 電動機（A-G-M）調速係統。這種傳統的電氣控製係統結構複雜、傳動效率（lǜ）低、電能浪費嚴重、噪聲汙染嚴重，係統維護保養困難。本文提出了一種可簡化龍門刨床的（de）係統（tǒng）結構，節約電能，運行可靠（kào）性高，運行維護方便的改造方案。
2、係統方案設計
（1）拖（tuō）動係（xì）統采用變頻控製技術。主傳動采用變頻器技術拖動交流異步電動（dòng）機，實現無極調速，消除機（jī）械換向衝擊，提高工作效率（lǜ），減少噪聲，最主要的是降低了電能消耗，從而達到經濟（jì）高效運行龍門刨床的目的。
（2）利用（yòng） PLC 技術取代傳統（tǒng）繼電器接觸器控製（zhì）。PLC很容易實現比較複雜的控製邏輯，具有響應快、噪音小、壽命長等優點，可使（shǐ）線路（lù）得到簡化、維護方便、降低運行成本，且改變機床動作控製（zhì）簡便易行。
（3）利（lì）用觸摸屏（píng）技術實現人機交互。人機界（jiè）麵可以顯示龍門刨床的實時運行狀（zhuàng）態和刨床的故障報警，也可以製作軟按鍵（jiàn）控製設備動作、設置係統及運行參數等。運行維護十分方（fāng）便。
（4）光電編碼器實現行程控製。采用光電編（biān）碼器實現軟（ruǎn）限位控製，故障率低，調整行程方便。
3、主要（yào）設（shè）備選型
（1）PLC
本係統采用西門子 S7-200 PLC 完成龍門刨床自動進（jìn）給刀、抬刀、橫梁（liáng）升降、橫梁夾緊放鬆、刀架快速移動以及工作台的加速、換向等各種動作（zuò）的正常運轉。
（2）變（biàn）頻器
根據原龍門（mén）刨床（A-G-M）調速係統工藝要求，要達到更加優越（yuè）的調速性能，本方案選擇了矢量型的變頻器 -英威騰 CHF100A 磁通控製型變頻器。
（3）人機界（jiè）麵選型
選用昆侖通泰 TPC1061Ti 人（rén）機界麵，該人機界麵是以 Cortex-A8 CPU 為核（hé）心（主頻 600MHz）的高性能嵌入式一體化機。采用 10.2 英寸 TFT 液晶屏（分（fèn）辨率1024×600），具備非常清晰的圖像顯示和強（qiáng）大的數據運算處理功能。
4、電氣控製係統（tǒng）設計
本課題利用 PLC、變頻器技術和人機（jī）交互技術實現對龍門刨（páo）床的（de）刀架的進給，橫梁的自動升降，工作台的自動往返進行控製，完成龍門刨床的數控化改造。見圖 1。
5、改造後效益分（fèn）析
（1）社會效益
該改造方（fāng）案的提出對於（yú）老式龍門刨床以及普通機床的改造具有借鑒意義，對於（yú）推動我市經濟社（shè）會發展有促（cù）進和帶動作用。
（2）經濟效益（yì）
電機功率 55KW，按工作間歇效率 80% 算，按每天工作（zuò）間（jiān）隔時間 3 小時、全年按 310 天（tiān）計算：年節電：W=55×0.80×3×310=40920kwh由於省去交磁擴大機組 , 每小時可節約電能約 1kwh,按每天 8 小時計算：年節電：W=1×8×310=2480kwh采用變頻調速係統，可以省去了由多台電機之（zhī）間電能傳遞而造成的效（xiào）率（lǜ）損失，兩台電機（jī）按（àn）傳遞效率（lǜ） 0.8 計算：55×0.36×8=88kwh每天（tiān）省去的（de）傳動效率損耗（hào）為 88 度，全年節電（diàn）即為49104 度 .以上三項合計，全年節電可達 92000 度，若每度按 0.6元計算，全年節電約為 5.4 萬餘（yú）元。
（3）環境（jìng）效益：
工作環境得到改善：原龍（lóng）門刨發電機（jī）組工作時噪音非常大，而改造後去（qù）除了發電機組使（shǐ）得（dé）設備工作聲音明（míng）顯下（xià）降，有（yǒu）利於工人及周圍居民的（de）身心健康。
占地麵積得以減小：原龍門刨床 A-G-M 機組龐大，占地麵積非常大，而改造後係統（tǒng）結構（gòu）緊湊，占地麵積（jī）大大減小。總體來說，隨（suí）著人們對環境和經濟關係理解的（de）不斷（duàn）深入，對老式龍門刨床的數（shù）控（kòng）化改造提出（chū）了新的要求（qiú），成為行業企業在節能減排、產業（yè）轉型、產業優化（huà）過程中的重要環節，未來有著（zhe）廣（guǎng）闊的發展前景。
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