1 問題的提出
A系列X2012A龍門銑床是北京第一機床廠80年代的老產(chǎn)品，其工作臺和主軸箱的進給運動，均采用直流電動機拖動，由可控硅整流供電調(diào)速系統(tǒng)是由分立式電子元件組成晶體管觸發(fā)電路，使用數(shù)年后，元件易老化，性能變差，雖然后期產(chǎn)品經(jīng)過一次技術(shù)革新，應(yīng)用了固體組件 運算放大器，但觸發(fā)器仍用分立元件，只起到了治標作用，仍不能解決根本問題 電機是直流電動機，直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，碳刷和整流子摩擦，電樞電流會引起火花電蝕碳刷和整流子，嚴重影響電機壽命 ，另外直流電動機的整流電源線路復(fù)雜，故障率高，維修工作量大，費用高控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差，容易導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩 ，特別是在低速段，而龍門銑床加工都在低速段，這樣使工作臺進給很不平穩(wěn)，速度時常突變，不利于加工產(chǎn)品，同時維修 調(diào)整難度大，而龍門
銑床的控制單元是采用繼電接觸式系統(tǒng)，雖然結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，但對復(fù)雜電路控制，需用大量繼電器 布線，設(shè)備體積大，開關(guān)動作慢，功能較少，接線復(fù)雜，觸點易損壞，靈活性較差等缺點根據(jù)以上這些問題，為了達到改造的理想效果，經(jīng)過大量的實踐認證，采用現(xiàn)代先進器件 變頻調(diào)速器等在龍門銑床應(yīng)用將取得較好的效果。
2 PLC控制器變頻調(diào)速器的特點
龍門可編程控制器是在集成電路計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動化控制裝置它將計算機語言轉(zhuǎn)變成面向機床的自然語句進行編程，使得不熟悉計算機的人也能方便使用，因此它具有如下特點：
（1）程序可以變更 復(fù)制和儲存，而且操作簡單，不需要復(fù)雜的程序語言和程序設(shè)計；
（2）具有運算數(shù)據(jù)傳遞及模擬量控制等多種功能；
（3）能將計算機功能完備靈活與通用性強等優(yōu)點同繼電器控制的易懂易會與操作方便等優(yōu)點結(jié)合起來為現(xiàn)代機電一體化奠定基礎(chǔ)；
（4）系統(tǒng)在硬件和軟件上都采取了保證可靠性的措施，具有很強的抗干擾能力，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠地工作，實現(xiàn)長時間無故障運行，它還能保持斷電后程序不會消失；
（5） 系統(tǒng)中元件少，回路簡單明了，每一個輸入 輸出信號有明確指示，故障極易判斷，維修方便 它還具有體積小功耗小噪音低等其他繼電線路所沒有的優(yōu)點。
變頻調(diào)速是通過改變電源頻率對三相異步電動機進行無級調(diào)速它的調(diào)速性能超過了直流電動機，它具有以下特點：
（1）有良好的啟動和制動性能；
（2）有良好的調(diào)速性能 ；
（3）控制電動機正反轉(zhuǎn)，不需要通過交流接觸器改變電源相序來改變電動機轉(zhuǎn)向；
（4）通過頻率設(shè)定，能避開諧振頻率，有效保護設(shè)備機械部分不受損壞它還具有節(jié)能維護工作量少，能顯著提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。
綜合以上PLC和變頻調(diào)速的優(yōu)越性，因此采用PLC完成系統(tǒng)的邏輯控制，變頻器實現(xiàn)對電動機的調(diào)速，而A系列X2012A龍門銑床正好足這樣一個控制過程，如此可見應(yīng)用PLC控制器、變頻調(diào)速器來實現(xiàn)較好的解決A系列X2012A龍門銑床存在的問題。
3 龍門銑床的硬件系統(tǒng)
（1）可編程控制器完成系統(tǒng)邏輯控制部分，控制垂直銑頭左水平銑頭右水平銑頭，實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，橫梁實現(xiàn)上升下降和液壓泵的起動，控制工作臺主軸 箱的電動機正反轉(zhuǎn)快速移動調(diào)速等控制信號向變頻器發(fā)出起停調(diào)速等信號，使電動機工作。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求選用日本二菱公司生產(chǎn)的FX2N-80MR-001型PLC.
銑床的主軸橫梁液壓電動機的控制由PLC控制，見圖1所示。
（2）變頻器為電動機提供可變頻率的電源，使工作臺或主軸箱實現(xiàn)無級調(diào)速選用日本安川616G5通用變頻器。
工作臺和主軸箱的進給，通過PLC對變頻器控制，見圖2所示。
圖2
（3）為使系統(tǒng)能自 動調(diào)節(jié)，采用旋轉(zhuǎn)編碼器PG與電動機同軸連接，完成速度檢測及反饋信號形成閉環(huán)系統(tǒng)，通過變頻器進行運算調(diào)節(jié)。
（4）制動電阻 原龍門銑床直流電動機采用能耗制動，因此變頻器配上能耗電阻，在加速 減速時將機械能轉(zhuǎn)換為電能消耗在電阻上，電動機將自動剎車減速 在零速附近變頻器供給電動機直流電，成為能耗制動狀態(tài) 實現(xiàn)制動，使工作臺可靠停止。
4 銑床系統(tǒng)軟件的設(shè)計
根據(jù)龍門銑床機械動作的要求，必須對PLC進行編程，這是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)中工作量最大的一項工作。本系統(tǒng)編程采用形象直觀容易掌握的梯形圖編程語言，實現(xiàn)電路的各種邏輯順序控制系統(tǒng)軟件梯形圖見圖3。
圖3
5 系統(tǒng)調(diào)試
PLC控制系統(tǒng)設(shè)計和安裝好了以后，就可以進行系統(tǒng)總調(diào)試了在檢查接線等無差錯后，先對各單元環(huán)節(jié)分別進行調(diào)試，然后再按系統(tǒng)動作順序，模擬輸入控制信號，逐步進行調(diào)試 ，并投入運行實驗。
6 結(jié)束語
X2012A龍門銑床的技術(shù)改造，應(yīng)用了具有先進水平的新技術(shù)新器件，PLC與變頻器調(diào)速系統(tǒng)，從而取得了良好的經(jīng)濟效果，解決了直流系統(tǒng)低速段振蕩的問題，PLC對繼電器控制系統(tǒng)既簡單易懂，且操作方便，程序便于修改，判斷故障明確直觀，提高了工作效率 通過走訪用戶，認為性能穩(wěn)定 ，調(diào)速功能好，基本上無故障率，而維修人員擺脫了從過去經(jīng)常修直流電機的繁重勞動此次技術(shù)改造積累了一定的經(jīng)驗與方法，具有較好的推廣和應(yīng)用價值。
