、電氣改造方案

1、拆除兩套機組、直流主傳動電機、電控柜。

2、新做一臺電控柜（2200×1000×650），內外噴塑，柜內頂部安裝兩盞日光燈，方便修理人員工作，柜內溫度由兩臺控制箱溫度調節(jié)機控制，以保證變頻調速系統(tǒng)、可編程控制器的可靠工作。

3、變頻調速系統(tǒng)的選擇方案：方案采用國產第一品牌的森蘭SB70G55變頻器，它是采用目前世界上領先技術的“高性能變頻器”，解決了機械沖擊振動的問題，真正的電流矢量控制，可以使機床在高效率、高精度狀態(tài)下運行。外接制動單元和制動電阻，能使電機在1.5s內停止；滿足頻繁快速啟、停及正、反轉；能夠在工作行程中根據加工的要求，自動而平穩(wěn)地變換速度；在正、反轉換向時，有加減速過程，防止對機械部分的沖擊和系統(tǒng)的電流沖擊；可在零到額定轉速范圍內無級調速，而且運轉平穩(wěn)；系統(tǒng)有包括電機過熱保護在內的許多保護功能。為保證調速精度和低速力矩，在變頻電機的尾部加裝高精度編碼器，構成閉環(huán)矢量控制。

4、拆除主傳動直流電機，安裝一臺新的55kW變頻電機。經過計算，55kW的變頻電機完全可以代替60kW的直流電機，滿足龍門刨床的工作要求。重做電機與減速箱的聯軸結及電機底座。

5、電氣部分采用西門子公司生產的S7-226可編程控制器，擴充輸入輸出模塊，使輸入輸出口各為58，備用輸入輸出接口至少各5個。同時，增加二路D/A數模轉換模塊，以便操作者能在人機界面觸摸屏上根據顯示的轉速數值設置正、反向工作時的轉速。

6、控制工作臺往復運動的原機械限位開關，全部改用進口名牌施耐德電氣公司生產的接近開關控制。

7、拆除舊的懸掛按鈕站，重制一個新的按鈕站，按鈕站上包括人機界面、急停按鈕及信號燈。按鈕站內外噴塑。

8、工作臺正、反轉換向時，各增加一級減速功能，這樣即可防止刀具對工件的損壞，也可大大減少換向噪聲，減輕機械沖擊，延長機械部分的使用壽命。

9、在保證生產要求的情況下，其他功能符合原機床的要求。

10、電氣線路全部更換，限位開關更換新的。未更換的交流電機重新做試驗、檢修。

11、配合機械部分改造液壓潤滑系統(tǒng)。

12、機床與控制柜的連接線采用PVC管按規(guī)范要求安放。

二、B2151龍門刨改造優(yōu)勢對比

原系統(tǒng)的能量利用率較低，直流機組整流子易磨損，難維護。此次大修將原電控系統(tǒng)及交磁機組和直流電動機拆除，改用變頻器拖動交流變頻電機，驅動主工作臺的運行。下面將從系統(tǒng)節(jié)能、系統(tǒng)可維護性、系統(tǒng)的運行性能三個方面來討論改造后的系統(tǒng)比原系統(tǒng)存在的優(yōu)勢。

1.節(jié)能方面

1.1 原系統(tǒng)采用的是交流電動機帶動同軸直流發(fā)電機，由直流發(fā)電機發(fā)出的電能再帶動直流電動機的拖動結構。通過改變直流發(fā)電機磁場電壓，調節(jié)其直流輸出進而調節(jié)直流電動機運行速度。系統(tǒng)能量轉換過程包括由交流電能轉化為機械能（交流電動機）再轉化為直流電能（直流發(fā)電機），最后轉化為機械能（直流電動機），能量轉換過程有三次，而每次能量轉化必然存在能量的損失，并且能量的轉換次數越多損失的能量也就越多。

改造后的系統(tǒng)采用交流變頻器拖動電機工作，其工作直接由電能轉化為機械能，光其在能量轉換過程中損耗的能量就比原系統(tǒng)節(jié)省了三分之二。

1.2 原系統(tǒng)開機啟動后交流電動機以及直流發(fā)電機就一直處在啟動運轉位置，空載損耗較大。同時，交磁機組調速模式在直流電動機制動運行時，大部分的能量轉化為熱能消耗在機組各個電機中，直接導致能量利用率較低。

使用變頻調速系統(tǒng)后，工作臺不運行電機就不消耗任何能量，系統(tǒng)待機損耗大大減少。

2.維護方面

2.1 原系統(tǒng)機組存在直流電動機和直流發(fā)電機，二者的整流子和炭刷經常需要維護，同時直流電機損壞率高，維修周期長，費用也較高。

改造后系統(tǒng)選用鼠籠式異步電動機，該電動機使用周期長，維修費用較低。

2.2 原電氣控制柜采用分立繼電器控制，控制電路節(jié)點多，線路復雜，發(fā)生故障后定位難，排查難。

改造后系統(tǒng)采用PLC可編程控制器控制，外圍電路簡單，使系統(tǒng)故障率大大降低，減少維護工作量。

控制系統(tǒng)配置工業(yè)觸摸屏作為人機對話接口，提供全中文圖形化操作界面，在觸摸屏上有完整的故障顯示、診斷和記錄，并且整個系統(tǒng)的各個節(jié)點狀況可記錄，隨時可以察看。

2.3 原系統(tǒng)采用的行程開關，可靠性不高，節(jié)點接觸面很容易由于老化、機械磨損而導致節(jié)點動作反應不夠準確，使系統(tǒng)發(fā)生故障，所以必須經常檢查各個行程開關的節(jié)點狀況。

改造后的系統(tǒng)采用的是高性能無觸點電感式接近開關，不會存在節(jié)點的老化和磨損，使系統(tǒng)的可靠性大大提高，且無需更換。

3.性能方面

3.1改造后系統(tǒng)采用專用的交流變頻調速電機，使用高性能的矢量控制變頻器調速，實現了數字化調速，比較原系統(tǒng)的模擬直流調速系統(tǒng)，調速精度大大提高，同功率下輸出力矩更大，使工作臺運行更加平穩(wěn)，輸出的刨削力度更大。

3.2 系統(tǒng)控制采用PLC（可編程控制器），配合數字變頻器，通過精心編制的軟件，實現對加減速的智能控制，能根據不同的速度設定最佳加減速時間，使換向更加平穩(wěn)，無沖擊，延長機械傳動系統(tǒng)壽命，滿足工件的各種工藝要求。

三、B2151龍門刨床變頻改造說明

某廠B2151龍門刨床是三零五廠于70年代初生產的6米刨床。

1、電機

龍門刨共有7臺電機。MG為主工作臺拖動變頻電動機（55kW/6P）；FL為主工作臺變頻電機風機電動機（550W）；MC為垂直刀架電動機（2.2kW）；MY為側刀架電動機（2.2kW）；MH為橫梁升降電動機（5.5kW）；MR為潤滑泵電動機（250W）；MJ為橫梁夾緊放松電動機（750W）。

2、主工作臺控制：

主工作臺由變頻器帶動變頻電機進行拖動運行。工作臺的運動動作有步進、步退、前進、后退等，由安裝在床身側的8個限位（前進及后退各4個）接近開關來控制。步進、步退操作為按下運行，松開即停止運行，且步進、步退不受油壓及各限位接近開關的限制（可自由設置），此種工況是針對于用戶檢修油路及工作臺下其它設備而設置。

按下前進、后退操作按鈕時，工作臺按已設定的速度進行自動運行。當工作臺限位桿接觸到第一個限位接近開關時，工作臺按已設定的預減速速度進行減速。接觸到第二個限位接近開關時，工作臺減速。接觸到第三個限位接近開關時，PLC給出停止指令，同時換向進行逆向運行。工作臺運行時，如果越位接觸到第四個極限安全限位接近開關，PLC程序將讓工作臺強制性停止或換向（按觸摸屏設置），以防止工作臺沖出去。

如果要求工作臺停止運行，可按停止按鈕即可斷開工作臺控制電路，工作臺便制動停車。此時變頻器直流母線上電壓通過制動單元將能量回饋給電網。

工作臺在運行過程中，若潤滑油泵電機回路或工作臺電機回路故障，工作臺會在切削過程走完此一行程，在前進末了或后退時才能停止。設置這個保護環(huán)節(jié)的目的是在切削過程中發(fā)生故障突然停機，會造成刀具損壞，或影響加工工件的表面質量。因此發(fā)生故障后，讓它在后退末了時停機。

3、潤滑油泵控制

工作臺運行時需加以潤滑，所以工作臺在開動時必須開動潤滑油泵，在電控柜上，潤滑泵控制開關共有三個工作位置，向左位置為﹤自動運行﹥，中間位置為﹤零位﹥，向右位置為﹤連續(xù)運行﹥。工作臺不工作而需要潤滑泵運行時，將此開關置于﹤連續(xù)﹥位置，工作臺自動工作時，此開關置于﹤自動﹥位置。

油泵電機工作后，潤滑泵上油，至一定壓力時，壓力開關接點接通，為工作臺自動工作準備條件。

4、橫梁控制回路

橫梁運動有上升、下降移動，橫梁放松、夾緊動作。

橫梁動作在PLC程序中與工作臺運動有聯鎖，只有在工作臺停止工作時，才能操作橫梁運動。反之，只有當橫梁運動已停止且已夾緊時，工作臺才能操作運行。

需要橫梁作上下移動動作時，按下相應操作按鈕，此時橫梁夾緊放松電機運行，橫梁逐漸放松，當碰到放松行程開關后，橫梁放松夾緊電機停止，然后橫梁作上下移動。當上下移動到位或碰到橫梁上升限位行程開關或下降限位行程開關后，橫梁停止運行。橫梁夾緊電機動作，將橫梁逐漸夾緊。橫梁放松夾緊電機采用變頻器傳動，當夾緊力矩達到設定力矩時，橫梁放松夾緊電機自動停止運行。此時，工作臺才能操作運行。

橫梁下降時，當下降按鈕松開后，橫梁電機尚有回升動作以消除絲桿與螺母間隙。此時將逆向上升運行一段時間，然后停止夾緊。此時間由用戶在觸摸屏上可自由設置。

5、抬刀控制電路

電控柜上有3個刀架抬刀開關，在工作臺運行中需要哪個刀架抬刀，可將相應抬刀轉換開關置于﹤開﹥位置。刨床采用直流電磁鐵抬刀，工作臺后退時，PLC程序將讓抬刀接觸器接通，然后經過全橋整流模塊，給抬刀線圈加上直流電壓，抬刀動作。當工作臺前進時，抬刀線圈斷電。

6、刀架控制電路

刀架的控制有快速移動和自動進給兩種工作狀態(tài)。當裝在進給箱上的快速移動與自動進給轉換手柄放在﹤快速移動﹥位置時，在懸掛按鈕站上操縱相應操作按鈕，刀架按所需要的方向作快速移動。刀架電動機只有一個運動方向，刀架運動方向的改變是靠機械來實現的。

當自動工作時，手柄應放在﹤自動進給﹥位置，保證工作臺自動工作時不能進行快速移動。工作臺后退末了，刀架電動機得電使刀架進刀。前進換后退時，電動機短時反向運動，使進刀機構復位，準備下一次進刀。懸掛按鈕站上，刀架及橫梁的按鈕邊為按下工作，松開停止狀態(tài)。

7、觸摸屏的操作及顯示

觸摸屏操作時只需用手指輕觸屏的表面即可。觸摸屏可顯示及設置各種工藝參數、運行狀態(tài)等，用戶可根據顯示進行操作設置、查詢。