李 煒

（天津冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300400）

1 引言

在鋼鐵企業(yè)中，軋輥磨床用于將軋鋼后的軋輥修磨到所需精度后，再送回軋機(jī)反復(fù)使用?；贔XINPLC控制的軋輥磨床電氣控制系統(tǒng)，具有自動(dòng)化、連續(xù)化、精度高、故障率低等特點(diǎn)，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)將軋輥表面誤差加工到μm級(jí),增加了柔性，大大降低了維護(hù)費(fèi)用，提高了生產(chǎn)效率，采用變頻器提高了軋輥磨床的精度。

2 軋輥磨床對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求

依據(jù)行星內(nèi)圓軋輥磨床的工藝及操作要求，整個(gè)電氣控制系統(tǒng)分為三大功能。

2.1 調(diào)整功能

2.1.1 點(diǎn)動(dòng)及微動(dòng)控制方式

點(diǎn)動(dòng)控制方式是為了精確調(diào)整機(jī)床的起始工作點(diǎn)而設(shè)置的。其中主軸運(yùn)行、主軸箱升降運(yùn)動(dòng)以及工作臺(tái)前進(jìn)、后退運(yùn)行都采用了這種控制方式。根據(jù)磨床加工的實(shí)際需求，在點(diǎn)動(dòng)控制方式中又設(shè)置了微動(dòng)這一特殊功能。在點(diǎn)動(dòng)控制的硬件條件下，配合PLC的軟件編程來實(shí)現(xiàn)微動(dòng)功能。

2.1.2 自鎖控制方式

行星內(nèi)圓軋輥磨床電氣控制系統(tǒng)中，砂輪運(yùn)行、主軸運(yùn)行、工作臺(tái)前進(jìn)及后退運(yùn)行也采用了自鎖控制方式。這種控制方式是為了粗調(diào)機(jī)床的起始工作點(diǎn)而設(shè)置的。

2.2 自動(dòng)功能

為了減輕生產(chǎn)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高行星內(nèi)圓軋輥磨床的自動(dòng)化水平，電氣控制部分設(shè)置了整個(gè)加工過程的自動(dòng)循環(huán)功能。

2.2.1 預(yù)置循環(huán)數(shù)

電氣控制部分設(shè)置了一個(gè)預(yù)置循環(huán)數(shù)按鈕，在PLC的內(nèi)部使用了一個(gè)計(jì)數(shù)器。該計(jì)數(shù)器用來存放通過預(yù)置循環(huán)數(shù)按鈕輸入的實(shí)際循環(huán)數(shù)。同時(shí)，選用了一個(gè)外部可逆計(jì)數(shù)器，與PLC的內(nèi)部計(jì)數(shù)器同步工作。預(yù)置循環(huán)數(shù)為自動(dòng)循環(huán)的實(shí)現(xiàn)做好準(zhǔn)備工作。

2.2.2 自動(dòng)循環(huán)

自動(dòng)循環(huán)的工作過程如下:預(yù)置循環(huán)數(shù)后，按自動(dòng)循環(huán)起動(dòng)按鈕，電氣控制首先啟動(dòng)砂輪電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過延時(shí)后，啟動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)，再延時(shí)，啟動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)使工作臺(tái)以設(shè)定的速度前進(jìn)，經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，碰限位行程開關(guān)1，計(jì)數(shù)器動(dòng)作，作一次計(jì)數(shù)，同時(shí)工作臺(tái)后退，又經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，碰限位行程開關(guān)2，計(jì)數(shù)器動(dòng)作，又作一次計(jì)數(shù)，同時(shí)工作臺(tái)由后退變?yōu)榍斑M(jìn)，即工作臺(tái)按照事先設(shè)定的循環(huán)次數(shù)作周而復(fù)始的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

2.3 顯示功能

顯示功能設(shè)置的目的是讓操作者和維修人員能夠清晰地了解機(jī)床的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，以利于操作者正確的操作及維修人員快速檢修。行星內(nèi)圓磨床電氣控制系統(tǒng)中，所有的控制動(dòng)作都設(shè)有指示燈顯示。這些動(dòng)作包括砂輪運(yùn)行、主軸運(yùn)行、主軸箱點(diǎn)動(dòng)、工作臺(tái)運(yùn)行等。外接可逆計(jì)數(shù)器具有顯示功能，它明確地指示了工作循環(huán)的設(shè)定次數(shù)，以及在自動(dòng)循環(huán)過程中預(yù)置數(shù)的變化，它指明了具體的工作進(jìn)程。

3 軋輥磨床電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC 硬件設(shè)計(jì)

選用性能價(jià)格比高的三菱FXIN系列的PLC。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用FXIN-40MR型PLC。

輸入口設(shè)計(jì)：砂輪啟動(dòng)SB0—X0；砂輪停止SB1（常閉）—X1；主軸啟動(dòng)SB2—X2；主軸停止SB3（常閉）—X3；工作臺(tái)前進(jìn)SB4—X4；工作臺(tái)后退SB5—X5；工作臺(tái)停止SB6（常閉）—X6；自動(dòng)模式SB7—X7；自動(dòng)循環(huán)數(shù)預(yù)置SB8—X10；自動(dòng)啟動(dòng)SB9—X11；自動(dòng)停止SB10（常閉）—X12；主軸點(diǎn)動(dòng)SB11—X13；工作臺(tái)前進(jìn)點(diǎn)動(dòng)SB12—X14；工作臺(tái)后退點(diǎn)動(dòng)SB13—X15；主軸箱上升點(diǎn)動(dòng)SB14—X16；主軸箱下降點(diǎn)動(dòng)SB15—X17；砂輪電機(jī)保護(hù)ZB1—X22；主軸電機(jī)保護(hù)ZB2—X23；工作臺(tái)電機(jī)保護(hù)ZB3—X24；主軸箱電機(jī)保護(hù)ZB4—X25；紙帶過濾機(jī)啟動(dòng)SB16—X26；紙帶過濾機(jī)停止SB17—X27。

輸出口設(shè)計(jì)：砂輪運(yùn)行—Y0；主軸運(yùn)行—Y1；主軸箱升—Y2；主軸箱降—Y3；紙帶過濾機(jī)—Y4；報(bào)警—Y5；工作臺(tái)前進(jìn)—Y10；工作臺(tái)后退—Y11；工作臺(tái)點(diǎn)動(dòng)—Y12；加計(jì)數(shù)—Y14；減計(jì)數(shù)—Y15。

輸入口各個(gè)停止按鈕設(shè)置為常閉點(diǎn)是必要的。如果停止按鈕線脫落，工作前會(huì)開不開車，工作中會(huì)自動(dòng)停車。若停止按鈕設(shè)置為常開點(diǎn)，就不會(huì)有上述功能，遇到緊急情況便停不了車，這是很危險(xiǎn)的。

3.2 變頻器設(shè)計(jì)

考慮到與PLC的配合使用，選用了三菱公司生產(chǎn)的多功能、通用型FR-A500變頻器。調(diào)速比可達(dá)1:120；柔性PWM，實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行；PID等多種功能適合多種應(yīng)用場(chǎng)合。變頻器端子接線如圖1所示。STF和JOG同時(shí)有效實(shí)現(xiàn)正向點(diǎn)動(dòng)，STR和JOG同時(shí)有效實(shí)現(xiàn)反向點(diǎn)動(dòng)。

圖1 變頻器接線

3.3 主電路設(shè)計(jì)

主電路如圖2所示。M1、M2、M3分別為砂輪、冷卻泵、液壓泵電動(dòng)機(jī)。接觸器KM1、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運(yùn)行，接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運(yùn)行。

圖2 主電路圖

3.4 控制電路設(shè)計(jì)

為了保護(hù)PLC，PLC輸出端不直接與接觸器連接。在PLC輸出端和交流接觸器之間引入中間繼電器，中間繼電器控制接觸器線圈的得電/失電，控制電機(jī)的動(dòng)作，可延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。

4 結(jié)束語

基于FXINPLC控制的軋輥磨床電氣控制系統(tǒng)，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便、控制程序可變、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行近一年，與過去同期比較，生產(chǎn)率提高了21.2%，能耗降低12.1%，故障率減少23%，設(shè)備維修費(fèi)用減少了23.8。

[1]謝文和.傳感技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2004：156-164.

[2]王進(jìn)野.電機(jī)拖動(dòng)與控制[M].2版.天津：天津大學(xué)出版社，2011：300-304.

[3]劉沂.電氣控制技術(shù)[M].2版.大連：大連理工大學(xué)出版社，2008：220-225.