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基于 PLC 的轧辊磨床电气自动控制系统

发布时间:2014-09-13 作者:李光举 张 勇 李树元  来源:万方数据
关键字:PLC 轧辊磨床 电气 
本文介绍了基于西门子公司的 S7—200 型可编程控制器的轧辊磨床电气自动控制系统的设计、组成、简单原理以及在设计调试过程中采用的特殊解决方案。实践证明该系统简单、可靠、易于安装调试和维护,具有较高的使用价值。

  轧辊是轧钢厂重要生产工具,在轧制一段时间后,辊身表面出现磨损、龟裂,需要进行修磨,以保证轧制产品的质量。高精铝板带轧制过程中轧辊直接与带材表面接触,磨辊的质量直接影响着整体热轧生产线的最终产品质量。所以,轧辊磨床则是保证轧辊修磨质量的关键设备。

  河南某钢铁公司购置了一台二手轧辊磨床,该机床为原东德 1978 年生产的 SAXW1400 型外圆磨床,最大磨削直径 1 400mm,最小磨削直径 350mm,中心高 850mm,中心架支撑重量 50 吨,顶尖支撑重量14 吨,顶尖距 8 800mm,最大砂轮外径 750mm,内径 305mm,砂轮宽度 75mm,总功率约 65kW。电气系统已经缺失,机械部件基本完好。

  用户要求砂轮转速 450-900rpm,工件转速 2.8-29rpm,拖板移动速度 34-1 600mm/min。针对轧辊磨削工艺和机械部分的性能,重新设计了 SAXW1400 轧辊磨床电气控制系统,经运行证明可以满足性能要求。

一、控制系统的组成

  2008 年,有学者针对 M7475 立轴平面磨床传统电气控制系统的不足之处,用 PLC 程序替换继电器接触器控制线路对其进行了技术改造,结果是保持磨床原操作方式不变,降低了故障检修的难度,提高了可靠性,用户使用方便。本文吸收了其研究成果,图 1 给出了电气控制系统的组成框图。

磨床电气自动控制系统框图

图 1 磨床电气自动控制系统框图

  新的 SAXW1400 轧辊磨床电气控制系统的核心是两台西门子公司的 S7-200 可编程控制器(PLC),它们之间的信息传递采用了 PPI 点对点通讯方式。其中一台 PLC (CPU224XP)作为主控制器控制两台西门子 MM440 通用型变频器,分别为磨床砂轮主轴、工件主轴的拖动电动机供电。PLC 与变频器之间通讯采用了西门子公司的 USS 通讯方式。拖板移动采用西班牙法格公司的动态响应快、特性好、在低速时能保证电机转矩输出的交流伺服电机拖动。主 PLC(CPU224XP)上集成了一个模拟量输出口,输出的0-10V 模拟信号作为拖板移动电机的速度给定信号以控制伺服电机的转速。辅助 PLC(CPU224)接一台西门子公司的文本显示器 TD-200,放置在机床的操作面板上,用来进行自动往返功能的数据设定,并显示机床的运行与故障信息。利用 S7-200 的高速计数功能,由辅助 PLC 采集由一台欧姆龙公司的 600 线光电编码器送出的拖板移动行程数据,与设定的位置给定信号相比较。当拖板移动位置数据和设定值相等时,利用中断程序实现停车、延时、进刀、换向等自动往返功能的动作控制。

  改造完成后的轧辊磨床有 3 个主运动:第一,砂轮主轴的旋转运动,调速比 1:2,砂轮最高转速 900rpm;第二,工件主轴的旋转运动,调速比 1:12,工件最高转速 30rpm;第三,拖板的移动,调速比 1:50,最高速度 1 700mm/min。机床性能良好,满足轧辊磨削的要求。

二、硬件的配置

  系统主要硬件选型如表 1。

表 1 控制系统的主要硬件选型

控制系统的主要硬件选型

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