全数字闭环直流调速龙门刨床系统设计

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1、科学训练方法论1.绪论传统的大型龙门刨床其调速系统采用直流发电机—电动机组拖动系统，靠改变直流发电机与直流电动机的磁通量来调节速度，控制系统采用分离元件，交流接触器、继电器等来控制电机组的起动以及刀架、横梁及工作台的换向、抬刀等动作。这种控制系统故障环节较多，维修困难，调速系统占地面积大，噪音大，设备投资大，惯性大，调整系统动态及静态性能均不理想[1]。我们采用一种新型全数字式大功率直流调速装置来进行调速，它采用了16位(或32位)微处理器及其它先进技术，使其具有很高的调速精度，优良的控制性能和较强的抗干扰能力，大大减少了故

2、障环节，降低噪音，节约电能，提高可靠性等[2]，且欧陆590全数字式直流调速系统采用16位微处理器，通过优化的闭环控制，实现直流他励电动机和永磁电动机的精确调速控制。2全数字闭环直流调速系统的工作原理2.1概述该系统采用先进的网络数字技术，以串行通讯方式把所有指令器件、检测器件以及执行设备连接在一起。系统还采用先进的数字式行程检测定位技术，淘汰了原来用行程开关检测刨台的行程及控制刨台换向的传统方式。系统的主要控制环节是由三菱公司FXZN系列LPC、英国欧陆590数字化直流调速器(590+/38A0)和鞍山通用电气公司生产的龙

3、门刨床AT59RH型汉字显示人机对话装置组成，并且由此构成《全数字龙门刨床控制系统》【3】。2.2全数字化直流调速装置传动简介17科学训练方法论全数字化直流调速控制传动是指由三相交流电源直接供电，用于直流电机电枢和励磁供电，完成调速任务。其中单象限工作装置的电枢整流回路为三相桥式全控电路;四象限工作装置的电枢整流回路为反并联三相桥式全控电路。励磁整流回路采用单相半控桥，所有的控制、调节、监控及附加功能都由微处理器来实现，且全部控制过程在VLS(I极大规模集成电路)技术和微机化硬件环境下以程序软件实现，系统内部信息交换以数字方

4、式进行。全数字化的应用解决了模拟系统中电子元器件参数性能受环境因素影响的问题，特别是温度漂移问题，从而使系统精度的不可控影响因素得以消除，控制精度仅受微处理器字长、检测元件精度的影响，从而达到极高品质的控制功能和水平【4】。2.3工作行程数字定位原理2.3.1龙门刨床的运动特征龙门刨床是一种广泛使用的切削加工机床，其电力拖动自动控制主要包括江作台的、后往复运动;横梁的升、降运动及夹紧、放松控制;刀架的快速移动和自动进给运动及抬刀和落刀控制。在上述三大运动中，尤以工作台的前、后往复运动要求最高，它不仅要求调速，而且调速范围要宽

5、;不仅要求频繁地换向，而且要求动态及静态性能优良。龙门刨床工艺要求工作台前、后往复运动的速度图如图2.1所示【5】。2.3.2工作行程数字定位原理【6】—【9】17科学训练方法论传统龙门刨床的往返行程控制和速度自动控制，都是采用机械式限位开关或晶体管接近开关来完成。其故障率高，在现场经常撞坏;同时操作者要经常调节挡铁的位置，以改变刨台的行程，这就给工人操作带来许多不便，既费劲、费工还容易跑偏。本系统采用先进的数字定位技术，能使刨刀及工作台按设定的行程和速度进行有序的运行。按着刀架进给一刀架落刀一工作台前进一工作台加速一工作台

6、速度保持一工作台减速一工作台前进到位一刀架抬刀一工作台后退……工作台后退到位一刀架进给……，自动循环工作。在操作上，本系统可利用Af59RH面板上的清零和定位按钮，很方便的设置其工作区间。刨台数字定位的原理是利用旋转编码器来检测刨台拖动电机旋转的角位移量，再把这个角位移量输送到主站PLC进行运算后通过串行接口输出到欧陆590数字直流调速装置对其进行控制。系统数字定位控制过程图如图2.2。刨台在自动往复运动中，需要在刨台后退结束时自动进刀，在刨台前进结束时自动退刀(抬刀)，那么刨台的行程位置可这样确定:（1）后退终点即进刀位置

7、的设定:当需要设置刨台工作行程时，按动吊挂正向点动按钮，使刨台正向运行到进刀位置，停止正向点动;再按Af59RH清零按键，Af59RH会把这个指令输到PLC并把PLC内部的测量角位移量计数器清零，系统会自动记忆住这个起始位置;(2)前进终点即退刀位置的设定:按动吊挂反向点动按钮，使刨台正向运行到退刀位置，停止反向点动;再按AT59RJI的定位按键，AT59RH会把这个指令传输到主站PLC，并把PLC内部测量角位移量计数器置位，同时记忆住这个结束位置。在运行时，在主站PLC把这两个反映工作台之间实际运行距离的信号，与来自数字测

8、速装置的信号进行比较进行运算处理，从而产生控制工作台的行程及刨台电机正反运转及加减速的指令。17科学训练方法论2.4本章小结本章重点介绍了利用PLC技术将全数字直流调进装置，以及HMI(人机对话)编码器反馈以数字通讯方式适连接起来，构成一个全数字闭环直流调速系统，合理用于Zx6m龙门创床的