1 问题的提出

A系列X2012A龙门铣床是北京第一机床厂80年代的老产品，其工作台和主轴箱的进给运动，均采用直流电动机拖动，由可控硅整流供电调速系统是由分立式电子元件组成晶体管触发电路，使用数年后，元件易老化，性能变差，虽然后期产品经过一次技术革新，应用了固体组件 运算放大器，但触发器仍用分立元件，只起到了治标作用，仍不能解决根本问题 电机是直流电动机，直流电动机结构复杂，碳刷和整流子摩擦，电枢电流会引起火花电蚀碳刷和整流子，严重影响电机寿命 ，另外直流电动机的整流电源线路复杂，故障率高，维修工作量大，费用高控制系统稳定性差，容易导致系统振荡 ，特别是在低速段，而龙门铣床加工都在低速段，这样使工作台进给很不平稳，速度时常突变，不利于加工产品，同时维修 调整难度大，而龙门
铣床的控制单元是采用继电接触式系统，虽然结构简单，价格便宜，但对复杂电路控制，需用大量继电器 布线，设备体积大，开关动作慢，功能较少，接线复杂，触点易损坏，灵活性较差等缺点根据以上这些问题，为了达到改造的理想效果，经过大量的实践认证，采用现代先进器件 变频调速器等在龙门铣床应用将取得较好的效果。

2 PLC控制器变频调速器的特点

龙门可编程控制器是在集成电路计算机技术基础上发展起来的一种新型工业自动化控制装置它将计算机语言转变成面向机床的自然语句进行编程，使得不熟悉计算机的人也能方便使用，因此它具有如下特点：

（1）程序可以变更 复制和储存，而且操作简单，不需要复杂的程序语言和程序设计；

（2）具有运算数据传递及模拟量控制等多种功能；

（3）能将计算机功能完备灵活与通用性强等优点同继电器控制的易懂易会与操作方便等优点结合起来为现代机电一体化奠定基础；

（4）系统在硬件和软件上都采取了保证可靠性的措施，具有很强的抗干扰能力，能够在恶劣的工业环境中可靠地工作，实现长时间无故障运行，它还能保持断电后程序不会消失；

（5） 系统中元件少，回路简单明了，每一个输入 输出信号有明确指示，故障极易判断，维修方便 它还具有体积小功耗小噪音低等其他继电线路所没有的优点。

变频调速是通过改变电源频率对三相异步电动机进行无级调速它的调速性能超过了直流电动机，它具有以下特点：

（1）有良好的启动和制动性能；

（2）有良好的调速性能 ；

（3）控制电动机正反转，不需要通过交流接触器改变电源相序来改变电动机转向；

（4）通过频率设定，能避开谐振频率，有效保护设备机械部分不受损坏它还具有节能维护工作量少，能显著提高生产率和产品质量。

 综合以上PLC和变频调速的优越性，因此采用PLC完成系统的逻辑控制，变频器实现对电动机的调速，而A系列X2012A龙门铣床正好足这样一个控制过程，如此可见应用PLC控制器、变频调速器来实现较好的解决A系列X2012A龙门铣床存在的问题。

3 龙门铣床的硬件系统

（1）可编程控制器完成系统逻辑控制部分，控制垂直铣头左水平铣头右水平铣头，实现正反转，横梁实现上升下降和液压泵的起动，控制工作台主轴 箱的电动机正反转快速移动调速等控制信号向变频器发出起停调速等信号，使电动机工作。根据系统的控制要求选用日本二菱公司生产的FX2N-80MR-001型PLC.

铣床的主轴横梁液压电动机的控制由PLC控制，见图1所示。

（2）变频器为电动机提供可变频率的电源，使工作台或主轴箱实现无级调速选用日本安川616G5通用变频器。

工作台和主轴箱的进给，通过PLC对变频器控制，见图2所示。

图2

（3）为使系统能自 动调节，采用旋转编码器PG与电动机同轴连接，完成速度检测及反馈信号形成闭环系统，通过变频器进行运算调节。

（4）制动电阻 原龙门铣床直流电动机采用能耗制动，因此变频器配上能耗电阻，在加速 减速时将机械能转换为电能消耗在电阻上，电动机将自动刹车减速 在零速附近变频器供给电动机直流电，成为能耗制动状态 实现制动，使工作台可靠停止。

4 铣床系统软件的设计

根据龙门铣床机械动作的要求，必须对PLC进行编程，这是设计PLC控制系统中工作量最大的一项工作。本系统编程采用形象直观容易掌握的梯形图编程语言，实现电路的各种逻辑顺序控制系统软件梯形图见图3。

图3

5 系统调试

PLC控制系统设计和安装好了以后，就可以进行系统总调试了在检查接线等无差错后，先对各单元环节分别进行调试，然后再按系统动作顺序，模拟输入控制信号，逐步进行调试 ，并投入运行实验。

6 结束语

X2012A龙门铣床的技术改造，应用了具有先进水平的新技术新器件，PLC与变频器调速系统，从而取得了良好的经济效果，解决了直流系统低速段振荡的问题，PLC对继电器控制系统既简单易懂，且操作方便，程序便于修改，判断故障明确直观，提高了工作效率 通过走访用户，认为性能稳定 ，调速功能好，基本上无故障率，而维修人员摆脱了从过去经常修直流电机的繁重劳动此次技术改造积累了一定的经验与方法，具有较好的推广和应用价值。