2A660鏜床電氣系統(tǒng)技術(shù)改造

陳憲彬，陳旻昊，高梟垚

中信重工機械股份有限公司 河南洛陽 471039

1 序言

2A660鏜床是我公司重點機床之一，擔(dān)負(fù)著繁重的生產(chǎn)任務(wù)。由于常年連續(xù)工作，每天24h不停機，電氣元件、線路等嚴(yán)重老化，故障率高，不易維修，已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需要，故決定對其進(jìn)行電氣技術(shù)改造。

2 原系統(tǒng)簡介

2.1 主軸部分

2A660鏜床原主軸電動機是一臺直流電動機，型號Z4-250-11，功率為100kW，驅(qū)動裝置采用的是老式KBB晶閘管整流系統(tǒng)，由分立元件組成，線路板采用抽屜式插拔結(jié)構(gòu)，故障率高，維修困難。

2.2 驅(qū)動部分

2A660鏜床有5個坐標(biāo)軸方向的運動，即主軸箱上下運動、主軸進(jìn)出運動、立柱上滑座前后運動、立柱下滑座左右運動和偏心盤運動。這5個坐標(biāo)軸的運動靠齊齊哈爾機床電器傳動設(shè)備廠的一套V5系列晶閘管直流調(diào)速裝置驅(qū)動。在5個坐標(biāo)軸的運動中，主軸箱上下運動、主軸進(jìn)出運動、立柱上滑座前后運動和立柱下滑座左右運動的驅(qū)動電動機都是一樣的，都是400V 、18.5kW的直流電動機；偏心盤運動的驅(qū)動電動機較小，是1臺400V、10kW的直流電動機。因為一套裝置配備的電動機大小不一樣，所以每次需要利用偏心盤工作時，都需要調(diào)整電流反饋電位器，偏心盤使用完畢，需要其他坐標(biāo)軸工作時，再次調(diào)整電流反饋電位器，設(shè)備才能正常工作。這樣不僅浪費時間、耽誤生產(chǎn)，而且極易造成裝置故障。

2.3 控制部分

2A660鏜床控制采用東芝EX40系列可編程控制器，這種系列可編程控制器已經(jīng)淘汰，備件購買不到；接觸器、繼電器等元件已經(jīng)老化，故障率高，需要經(jīng)常修理，耽誤生產(chǎn)。

3 改造內(nèi)容

3.1 主軸部分改造

（1）安裝直流調(diào)速裝置 英國歐陸590+直流調(diào)速器是用于工業(yè)控制領(lǐng)域的最廣泛的直流調(diào)速器之一，其優(yōu)點是功能強大，控制方式多樣，質(zhì)量可靠，通用性強，具有可視化面板，方便調(diào)試、維修，對直流電動機特別是大型機械加工設(shè)備主軸直流電動機的控制起到許多交流電動機無法替代的作用。英國歐陸590+直流調(diào)速器被廣泛用于車床、銑床、鏜床、磨床、刨床和鉆床的主電動機控制。

（2）主軸改造要求 要求如下。

1）主機外部控制必須有點動和連續(xù)切換，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、升速、降速（按鈕升降）和停止功能。

2）590+直流調(diào)速器內(nèi)部設(shè)置必須具有速度反饋、電流反饋和弱磁功能，點動速度要求為主電動機額定轉(zhuǎn)速的10%，并能夠?qū)崿F(xiàn)外部控制功能。

3）具有合適的保護(hù)和起動電路。

（3）主軸電動機和測速發(fā)電機 主軸電動機銘牌參數(shù)見表1。

測速發(fā)電機的型號為Z Y S-3A，額定電壓為110V，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min。

表1 主軸電動機銘牌參數(shù)

（4）改造后工作原理說明 主軸590+裝置接線如圖1所示，主軸正轉(zhuǎn)只需C3、C4接通就可以了，而反轉(zhuǎn)需要C3、C4 和C8同時接通才可實現(xiàn)。主軸運行速度的調(diào)節(jié)靠點動C6、C7來實現(xiàn)。主軸控制PLC輸入、輸出接線如圖2所示。

圖1 主軸590+裝置接線

圖2 主軸控制PLC輸入、輸出接線

（5）590+直流調(diào)速器參數(shù)設(shè)置 需設(shè)置以下參數(shù)。

1）設(shè)置電動機參數(shù)和速度反饋、電流反饋環(huán)節(jié)。合上輔助電源Q F0，M M I操作面板顯示DIGITAL DC DRIVES DC 4Q 400A，此時按M（模式）鍵，進(jìn)入菜單，按UP鍵或DOWN鍵進(jìn)入MENU LEVEL CONFIGURE DRIVE菜單（菜單層配置調(diào)速器），此時再按一下M鍵，進(jìn)入此菜單，上行顯示CONFIGURE DRIVE（配置），下行顯示CONFIGURE ENABLE（組態(tài)有效）。再按一下M鍵，顯示DISABLE（禁止使能），此時按一下UP鍵，顯示改變?yōu)?ENABLE（組態(tài)有效），此時MMI操作面板上的LED燈將全部閃爍，表示可以修改配置參數(shù)了。此時按一下E鍵退出這一菜單，再按一下DOWN鍵，上行顯示CONFIGURE DRIVE（配置），下行顯示NOM MOTOR VOLTS（電動機額定電壓），按M鍵進(jìn)入，此時按UP鍵或DOWN鍵或M鍵（M鍵用來跳位），把數(shù)值改為440，電動機的額定電壓就設(shè)置好了。按E鍵退出，再按一下DOWN鍵，進(jìn)入ARMATURE CURRENT（電樞電流）設(shè)置，原始值為400，改為283。按E鍵返回，按DOWN鍵，進(jìn)入FIELD CURRENT（勵磁電流）設(shè)置，把數(shù)值改為11.3，勵磁電流就設(shè)置好了。下面設(shè)置反饋和勵磁控制，按E鍵退出，按U P鍵或DOWN鍵直到找到上行顯示CONFIGURE DRIVE（配置），下行顯示FLD CTRL MODE（勵磁控制模式），按M鍵進(jìn)入，默認(rèn)顯示FLD VOLTR RATIO（勵磁電壓比），按U P鍵或D O W N鍵改為F L D CURRENT VARS（勵磁電流變量）。按E鍵退出，按UP鍵或DOWN鍵直到找到上行顯示CONFIGURE DRIVE（配置），下行顯示 SPEED FBK SELECT（速度反饋選擇），按M鍵進(jìn)入，此時默認(rèn)是ARM VOLTS FBK（電樞電壓），按UP鍵或DOWN鍵改為ANALOG TACH（測速反饋）。按M鍵進(jìn)入SETUP PARAMETERS（設(shè)定參數(shù)），按UP或DOWN兩鍵找到JOG/SLACK（點動、微動），按M鍵進(jìn)入，按DOWN鍵找到TAKE UP1（微動），再按M鍵進(jìn)入，該參數(shù)改成10%即可。按E鍵退回，按UP鍵或DOWN鍵到CONFIGURE ENABLE（組態(tài)使能），按M鍵進(jìn)入，按一下UP鍵或DOWN鍵，將ENABLE（使能）變?yōu)镈ISABLE（禁止使能），此時MMI操作面板上的LED燈不再閃爍。

2）改變端子功能參數(shù)。進(jìn)入?yún)?shù)配置，找到MENUL LEVEL菜單層，按UP鍵或DWON鍵找到SYSTEM（系統(tǒng)）菜單。再按M鍵進(jìn)入，使用UP鍵或DOWN鍵找到CONFIGURE I/O（配置輸入/輸出）。再按M鍵進(jìn)入，使用UP鍵或DOWN鍵找到BLOCK DIAGRAM（模塊圖）。按M鍵進(jìn)入，使用DOWN鍵找到RAISE/LOWER DEST（上升下降目的）。再按M鍵進(jìn)入，原值為0，改為309。按E鍵退回到CONFIGURE I/O（配置輸入/輸出），使用UP鍵或DOWN找到DIGITAL INPUTS（數(shù)字輸入），按M鍵進(jìn)入，按U P鍵或D O W N鍵找到DIGITAL INPUTS C8（數(shù)字輸入C8）。按M鍵進(jìn)入找到DESTINATION TAG（目的標(biāo)記值），原值為0，改為292。按E鍵退回到DIGITAL INPUTS（數(shù)字輸入），進(jìn)入找到DIGIN（C6）（數(shù)字輸入C6），進(jìn)入DESTINATION TAG（目的標(biāo)記值），原值為90，改為261。按E鍵退回到DIGITAL INPUTS（數(shù)字輸入），進(jìn)入找到DIGIN（C7）（數(shù)字輸入C7），進(jìn)入DESTINATION TAG（目的標(biāo)記值），原值為118，改為262。

3）設(shè)置升降速和弱磁。按E鍵退回到MENU菜單下，按UP鍵或DOWN鍵找到SETUP PARAMETERS（設(shè)定參數(shù)），進(jìn)入找到RAISE/LOWER（上升/下降），進(jìn)入此目錄下，第一個參數(shù)RESET VALUE（復(fù)位值），原值為0%，改為10%。按E鍵退出，找到INCREASE RATE（增加速度），原值為10，改為15，再按E鍵退出，找到DECREASE RATE（減少速度），原值為10，改為15。按E鍵退出，找到MIN VALUE（最小值），原值為-100%，改為0%，升降速設(shè)置完成。按E鍵退到SETUP PARAMETERS（設(shè)定參數(shù)），找到FIELD CONTROL（勵磁控制），進(jìn)入找到FLD CURRENT VARS（勵磁電流變量），進(jìn)入顯示第一個FLD WEAK ENABLE（勵磁弱磁使能），進(jìn)入將DISABLED（禁止使能）改為ENABLE（使能），退回找到MIN FLD CURRENT（最小勵磁電流），將10%改為50%。到此全部參數(shù)設(shè)置完畢，按E鍵退回，按UP鍵或DOWN鍵到MENU LEVEL PA R A M E T E R S AV E（參數(shù)保存），按M鍵進(jìn)入，顯示PARAMETER SAVE（參數(shù)儲存）UP TO ACTION（激活），按一下UP 鍵，參數(shù)進(jìn)行保存，幾秒后恢復(fù)，此時按E鍵退到初始界面菜單下就可以了。

4）設(shè)置測速板電壓。測速板電壓的簡單計算公式是：測速板電壓=（電動機額定轉(zhuǎn)速/測速機額定轉(zhuǎn)速）×測速機額定電壓，試驗需要設(shè)置的反饋模板測速電壓值為：（1000/1500）×110V≈73V。

3.2 驅(qū)動部分改造

此次改造的驅(qū)動裝置選用襄樊富門子電氣有限公司的寬調(diào)速晶閘管直流調(diào)速裝置，其中主軸箱上下運動、主軸進(jìn)出運動、立柱上滑座前后運動及立柱下滑座左右運動這4個坐標(biāo)軸運動的驅(qū)動電動機相同，選擇一套100A裝置，型號為SZKK-100A，用接觸器切換，控制線路如圖3所示。

因偏心盤運動電動機較小，單獨選用一套80A裝置，這樣在使用偏心盤時，就不用再調(diào)整裝置參數(shù)，保證了裝置的使用壽命，控制線路如圖4所示。

圖3 主軸箱、主軸、立柱上滑座及立柱下滑座電動機控制線路

圖4 偏心盤進(jìn)給電動機控制線路

3.3 控制部分改造

原配電柜電氣元件、線路老化，這次改造重新制作配電柜，所用電氣元件、接線端子、電線和電纜等全部更新，可編程控制器采用三菱FX2N-128MR，重新編制控制程序，PLC主要輸入、輸出接線如圖5所示。

圖5 PLC主要輸入、輸出接線

4 結(jié)束語

2A660鏜床電器改造完成后，經(jīng)過長時間使用，效果良好，機床很少出現(xiàn)故障，實踐證明改造成功。

1）由于主軸安裝了590+直流調(diào)速器驅(qū)動裝置，因此加工工件時主電動機運行穩(wěn)定，速度控制靈敏，操作便捷靈活，加工效益明顯提高，報警明顯，維修方便，主電動機的故障率大大降低。

2）偏心盤驅(qū)動裝置與其他幾個坐標(biāo)軸的裝置分開，這樣在使用偏心盤時，對其他幾個坐標(biāo)軸沒有影響，提高了設(shè)備的工作效率。

3）可編程控制器選用目前通用的三菱FX2N系列，應(yīng)用更靈活，控制方便，同時也為維修帶來了便利。