J2205机电路PLC及变频器改造

    一台1987年出厂的旧式北人J2205型胶印机，由于使用年头很长，经常发生电气故障而影响生产。为了提升设备的整体性能，我们对该机电路进行了彻底改造，采用高技术、高性能的PLC控制，以及调速精度高又节能的变频调速系统，取得了良好的效果。技改具体内容介绍如下。    1．PLC取代传统的继电一接触控制    PLC取代传统的继电一接触控制的最大优势在于PLC的高可靠性，PLC本来就是针对工业自动化控制领域，其内部包含众多控制元件，大量高性能的继电器、计数器、定时器，可大大节省外部所需的元器件和接线，我们将机器上各个位置的功能按钮、开关、传感器等连接到PLC相应的输入端子，通过其内部程序的控制，实现所需的各种功能动作，再逐一将各种接触器线圈、指示灯、电磁阀等接到对应的输出端，简单明了。如图1所示。
    图1    整个系统外观整齐规则，PLC的输入输出有对应的LED指示，便于维修，选用的PLC型号是三菱FXIN-60MR，其体积小巧，仅为180mm×90mm×80mm，易安装，加上附属的线路元件后，整个控制箱体积大为缩小，只有原来的1/2。将新的控制箱置于机器收纸部操作面外侧，与机器浑然一体，节省了空间。    2．用变频器驱动变频电机取代滑差电机调速    变频器同样是高技术产品，其接线并不复杂，只需电源进线、电机出线，以及几根控制电机正反转及速度的信号线即可，其调速比可达1000：1，远比滑差电机10：1大，而且，调速精确稳定增长，不会出现如滑差电机速度波动的不足。根据11kW电机的需求，我们选择了11kW的三菱A500型变频器，同时配套了上海通太公司的印刷机专用变频器电机，该机自带制动器和冷却风机，其接线如图2所示。
    图2    变频驱动的另一个显著优点是节能，我们通过实测以前的滑差电机和现在的变频电机在生产过程中的实际消耗电流，测算出改造后主电机可节能约30%，如表1所示。以每天工作20小时，1年工作280天计，一年可省电16800kWh，以1kWh电费0.7元计，一年仅节省电费一项就达11760元。    此外，现在由一台电机就可以实现生产要求的高低速运转、点车、制动等，比起原来由两台电机、两个电磁离合器组成的庞大传动机构，既紧凑又可靠。而以前低速和制动使用的电磁离合器由于工作环境差，使用频繁，易损坏，如果以每年消耗4个，每个250元计，又能有1000元的节省。我们购买PLC花费了2800元，变频器7800元，变频电机8000元，加上其余辅助电气元件、电线等，总计不超过2万元，依靠变频器改造这一项的节能，在2年内就可收回投资。当然，这还不包括改造后提高生产效率所带来的间接效益。    表1
    在这项改造中，我们还进行了一些其他机电控制方面的改造，如将前规准位检测装置由原来的机械电触点式改为光纤传感器式；飞达纸堆的自动上升开关由原来的机械微动开关改为电容感应式接近开关；收纸台升降限位开关由机械式改为电子式。这些升级改造使得各运行功能反应更加灵敏准确，缓解了以往的机械磨损。此外，我们还将上下套靠版水辊、墨辊的离合由手动操作改为气动操作，操作者只需轻压电气按钮就可完成，这样机器控制墙板上4根操作手柄就可取消了。    改造后机器的这些功能均由PLC统一控制，改善了传统线路单一零散控制的不足。并且，PLC的功能还有很多，它的一些预留接口和功能还可以满足以后机器功能扩展和升级的要求，比如我们还加长机器的机身长度，准备日后增加纸张UV上光功能，提高机器的价值。    机器经改造后，运行平稳、控制方便灵活、故障率极低，其综合性能达到了国内20世纪90年代末期的技术水准。目前许多印刷企业，还有不少类似这种使用年限已久的旧型机台，其普遍存在故障率高、精度低、能耗大的弊病。应用PLC和变频器对其进行改造，可以使机器在技术先进性和功能可靠性上跨上一个新台阶，且投入小，见效快，改造技术难度适中，值得在同行中推广。