C1540立式車床電氣控制系統改造

杭州機床維修

隨著電氣技術的飛速發展，PLC控制技術廣泛的應用各個領域的工業控制，通過用戶程序控制生產工藝過程，具有較高的穩定性和可靠性，較強的實時處理能力，使用簡單維護方便。交流伺服以獨特的定位精度和調速方式，在各工業領域也得到了廣泛的應用，而在機床的應用則更具有代表性。
# ?* u1 Q" |- V8 G/ Z, Y, b* @一、概述
: X9 l  H: u- S1 X( X, H, S    原機床的電氣控制系統主要包括工作臺的主傳動和刀架的移動以及進給機構的邏輯控制三大部分。工作臺的拖動和刀架進給拖動是70年代改型的晶閘管——電動機組（V——M）系統，邏輯控制普遍采用繼電器控制。由于該機床使用頻率高、線路復雜、耗電量大，元器件老化嚴重故障率高，運行質量低且對電網和機械的沖擊很大，維修麻煩。已無法滿足現代生產的需求，因此對電氣控制系統進行全面的技術改造。
# }0 U# |) a5 X% E/ b' X6 Q! g二、控制系統的配置
( `) z9 W0 z/ V& p9 r7 c. T6 C    工作臺驅動采用SSD590系列直流調速裝置，刀架的驅動采用安川交流伺服驅動，系統邏輯控制選用三菱FX2N系列PLC。
三、工作臺調速系統
    工作臺原拖動電機為67KW直流電動機，機械傳動有四檔機械變速，所以驅動器選用英國歐陸590-380A-4Q數字直流調速裝置，配合日本三菱的FX2N-4DA模擬輸出模塊實現對工作臺進行無極調速，加裝測速機作速度反饋進行閉環控制，還可顯示主電機的電壓電流和轉速。590直流調速系統調速范圍是1:100，進行閉環控制后在弱磁狀態下可以達到1:300，配合機械四檔變速，能夠充分滿足不同工件的加工需求。
    在設計時除了正常的正轉、反轉、加速、減速之外，考慮到工作臺在Ⅰ檔和Ⅳ檔速度相差較大，所以在點動時設置了兩套參數，Ⅰ、Ⅱ檔公用一套，Ⅲ、Ⅳ檔公用一套，這樣在點動工作時工作臺的轉速基本上是一致的，同時為工作臺變速時獨立設置了一套微動工作參數，保證變速時齒輪能夠順利的嚙合。
8 l. ]8 B0 N3 b; ]* }* ^, x四、刀架調速系統
( ?4 `4 @1 D* E: M    刀架原來的驅動方式為一臺6.7KW直流電動機用作進給，另外一臺7.5KW交流電動機用作快速移動，通過機械變速傳動和電磁離合器進行切換，在機械方面也是個故障高發部位，在改造時做了大膽的決策，去掉了原來復雜的機械變速箱，兩個刀架選用了四臺日本安川SGMGH75A2A交流伺服電動機和SGDM-75AD交流伺服驅動器，配合日本三菱的FX2N-1PG脈沖輸出模塊進行調速，交流伺服的調速范圍可以達到1:10000，而且有著極高的低速性能和定位精度，然后配以1:8的直連減速器，直接安裝在橫梁的端面分別與絲杠和光杠聯接，分別驅動兩個刀架的X(U)軸和Y(W)軸，既可以實現低速進給又能夠滿足快速移動的要求。
    刀架的調速采用數字編碼開關來進行進給量大小的選擇，既可以手動選擇又可以自動跟隨工作臺轉速的變化而進行跟蹤自動調整，快速移動和慢速對刀分別設為固定值，充分滿足加工操作的需求。
五、PLC控制
    PLC是整個機床的控制中心，根據現場實際輸入、輸出點的作用和數量，結合改造要求，PLC選用日本三菱FX2N-128MR和3個擴展輸入模塊FX2N-EYR，1個模擬輸出模塊FX2N-4DA對工作臺進行速度控制，4個脈沖輸出模塊FX2N-1PG分別對四臺交流伺服電機進行速度及定位控制；同時還考慮預留了部分輸入輸出點，滿足日后的維護及系統的擴展。
    PLC程序編寫過程中，工作臺用按鈕來實現加速、減速，通過FX2N-4DA來進行數－模轉換為590提供給定電壓的大小及極性的變化，同時也為刀架進給量自動跟隨工作臺轉速變化提供實時數據。刀架的調速則考慮把數字開關選定的進給脈沖量，與工作臺轉速的脈沖量通過PLC進行浮點運算，由FX2N-1PG輸出結果脈沖，實時改變進給電機的速率完成調速，這樣就實現了進給量大小自動跟隨工作臺轉速進行比較精確的變化，操作人員可根據不同工件的加工要求，改變工作臺的轉速進給量也會自動跟隨發生相應的變化，加工精度比人為的調節有了大幅度的提高。
# h8 B: |. b2 L/ q( V    另外，PLC程序的編制充分考慮操作指令和現場信號，整個操作變得比較簡單，工作臺的旋轉、點動、變檔、調速，刀架的進給、點動、快速移動以及橫梁的控制，油泵以及相互的聯鎖保護和顯示等功能均有PLC完成。
5 n( e3 E: |+ {6 O6 V9 p0 a六、結束語
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    本機床改造后投入運行一年多來，運行平穩一切性能穩定良好，幾乎是在無故障運行，操作簡單可靠，工作效率及工件的加工精度得以提高。
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