1 引言 鑄造公司的X6662型龍門銑床用于銑汽輪機的缸套平面等。該設備使用日久，出現了精度降低，調速性差，生產效率低等問題，故急需對其進行改造。考慮到原有設備與加工要求調速比達到20：1以上，可用于銑削，靜差度小于10%，切削力恒定、平穩、沖擊小，刀具切入切出時速度恒定，功耗低，安全可靠、易于維護等要求。決定采用全數字直流驅動結合PLC的改造方法。 2 原銑床的基本情況 2.1基本結構 龍門銑床包括，床身、工作臺、橫梁、左右立刀架、左右側刀架、立柱、龍門頂等 2.2工作過程 龍門銑的銑削過程是工件與刀架相對運動，銑頭高速旋轉的過程。因此工作臺與工件必須頻繁地進行往復運動，銑削加工只在工作臺行進過程中，銑頭高速旋轉實現對加工件平面的銑削；工作臺快速返回的過程中，高速銑頭停止運動，橫梁快速上升。 2.4工作臺傳動系統 該龍門銑原來采用K—F—D（發電機組電動機）調速系統交流電機拖動直流發電機再拖動直流電動機，由交磁放大機控制發電機的勵磁系統，結合機械傳動，達到20:1的機電聯合調速系統。通過電氣改造后，撤除發電機組和勵磁控制系統，分別采用兩臺全數字直流調速系統調速裝置，對工作臺進給和快速加以控制，實現對工作臺運動控制。 3.1直流調速的優越性 全數字直流調速系統調速范圍可達40:1，在提高加工精度方面，能夠使工作臺的速度不隨切削量的變化而變化保持平穩。在調速方面實現無級變速，達到速度曲線的要求提高加工質量與效率。 3.2設備組成 工作臺的主運動包括工作臺的進給運動與快速運動，它是由兩臺直流電機經直流調速驅動的，可實現無級變速，進給電機主要用于機床銑削加工用，而快速電機主要機床退刀用。工作臺的制動利用直流驅動自帶的能量反饋裝置，使制動速度快，能量又反饋到電網中。立刀架、側刀架和橫梁的升降采用PLC控制，使進刀量準確，提高加工精度。 3.3組成框圖 系統以PLC為控制核心，組成如圖所示 4控件選配 驅動器選用的是英國CT公司生產的全數字式直流驅動器M75R，具有邏輯控制，自動保護，反饋制動等功能，PLC采用西門子S7-200系列。 .4.1動參數設置 在設計中考慮到各種保護電機的過載，過壓等保護，設置驅動參數的時，需要設置電機額定電壓，額定電流，勵磁電流，控制方式等參數。現就列出部分常用參數僅供參考 5 PLC硬件組成　 該系統采用的是西門子可編程序控制器S7-200系列，I/O點數為24點，PLC編程采用STEP7-Micro/WIN它是SIMATIC PLC的視窗軟件支持工具，提供完整的編程環境，可進行離線編程和在線連接和調試，并能實現梯形圖與語句表的相互轉換。為了提高整個系統的性價比，系統采用開關量的輸入/輸出來控制電機的啟停、定時切換、軟起動、循環變頻及故障的報警等，而電機轉速、水壓量等模擬量則由PLC D的PID調節和變頻器來控制。 其硬件配置如下 （1）PS307電源模塊，輸入120/230VAC輸出24VDC電源 （2）CPU226，32KB工作存儲器集成64KBRAM MPI接口可與OP7/DP操作面板進行通訊 （3）SM221數字量輸入模塊8通道隔離輸入 （4）SM223數字量輸入輸出模塊 5.1PLC的CPU 　CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，并存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。 CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。 　　在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。 　　CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，I/O數量及軟件容量等，因此限制著控制規模。 5.2PLC輸入輸出模塊 PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 　　開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態的信號，模擬量是指連續變化的量。常用的I/O分類如下： 開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 　　按I/O點數確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。 6 PLC應用程序的設計 控制部分采用PLC可編程控制器控制，其功能強、速度快、接點數少、可靠性高等特點。硬件連接好，建立計算機和中央處理器的通訊。開始對系統進行PLC程序調試，要求對系統作一次（PLC）總清或總復位。PLC總清完成后，PLC程序即可進行調試。本次設計所選用的PLC是SIMATIC S7-200。故而調試軟件為STEP7-Micro/WIN。 6.1 用戶基本程序 PLC程序的編制全部按照正邏輯的設計，即不論物理信號是高電平還是低電平有效，邏輯“1”表示信號有效。所有物理輸入輸出信號都需經過邏輯處理好，才能進行邏輯運算，也就是先要定義輸入輸出的信號有效和輸入輸出信號的邏輯，再將輸入輸出的物理信號和邏輯參數異或，其結果與有效參數（使能參數）與，最后送入輸入輸出緩沖區中。現就工作臺的運動控制為例加以說明。 6結束語 在整個機床的改造過程中涉及到了許多測試，調試的問題，在硬件設備安裝好后有進行了許多調試工作。PLC程序的編制綜合考慮了工藝與加工要求的問題，驅動器的參數設置也需考慮具體的加工要求。