石秀峰

(中國第一重型機(jī)械股份公司，黑龍江161042)

S3150重型臥車電氣大修

石秀峰

(中國第一重型機(jī)械股份公司，黑龍江161042)

摘要：介紹了S3150重型臥車電氣大修過程的操作要點(diǎn)，對(duì)以后的類似項(xiàng)目起到了參考和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：重型臥車；電氣大修；PLC調(diào)試；控制原理

S3150重型臥車是我廠多年前引進(jìn)的二手設(shè)備，由于機(jī)床長時(shí)間使用導(dǎo)致機(jī)床線路老化，故障頻繁，已經(jīng)嚴(yán)重影響了機(jī)床的正常生產(chǎn)。為了恢復(fù)機(jī)床功能，保證機(jī)床的加工能力，決定對(duì)該機(jī)床電氣部分進(jìn)行大修。以前我廠機(jī)床大修工作都是外委修理，設(shè)備修理工期長，維修成本高。為了盡快修理機(jī)床，恢復(fù)生產(chǎn)，分廠研究決定自行修理該機(jī)床。

1大修要求

為了恢復(fù)機(jī)床的各項(xiàng)功能，更換所有電氣配線，重新制作按鈕盒，所有電線電纜都要穿管，更換配電箱并重新配置配電柜，重新制作電纜線托架，地溝蓋板改為翻板形式，采用PLC進(jìn)行控制。

2修理準(zhǔn)備

2.1現(xiàn)場調(diào)研

現(xiàn)場調(diào)研的目的是對(duì)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場考察，了解機(jī)床的組成部分、設(shè)備原理及具有的功能。通過現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)該設(shè)備不同于其他重型臥車，除了具有床頭、刀架、尾座三大部分外，還具有推進(jìn)器，可以進(jìn)行加工內(nèi)孔的工作。這無疑給修理工作增加了難度。

2.2設(shè)計(jì)電氣原理圖

根據(jù)機(jī)床原有功能和大修要求設(shè)計(jì)電氣原理圖。為了簡化機(jī)床控制線路，提高設(shè)備的穩(wěn)定性，決定采用西門子S7-300PLC進(jìn)行控制。選擇使用該P(yáng)LC主要有以下原因：

(1)本車間內(nèi)機(jī)床所使用的西門子PLC大部分為S7-300，因此該P(yáng)LC的備件可以通用；

(2)S7-300PLC的穩(wěn)定性和可靠性高，使用時(shí)很少出現(xiàn)故障；

(3)該P(yáng)LC的接線簡單方便，使用十分靈活；

(4)當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，可以自由擴(kuò)展輸入、輸出模塊，使用起來更加方便。

2.3程序設(shè)計(jì)

根據(jù)機(jī)床的功能和控制要求設(shè)計(jì)邏輯控制程序。設(shè)計(jì)程序時(shí)，首先要根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行硬件組態(tài)。硬件組態(tài)的順序?yàn)椋弘娫茨K→CPU模塊→數(shù)字量輸入模塊→數(shù)字量輸出模塊。實(shí)際組態(tài)如圖1所示。組態(tài)完成后，可以根據(jù)實(shí)際的控制要求設(shè)計(jì)機(jī)床的PLC程序。

圖1　組態(tài)圖

2.4配置配電柜

根據(jù)所設(shè)計(jì)的電氣原理圖配置配電柜，該配電柜可以劃分為四個(gè)部分：主軸部分、刀架部分、尾座部分、推進(jìn)器部分。為了降低信號(hào)干擾，防止出現(xiàn)交直流混線，配置配電柜時(shí)嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，盡量將交流線和直流線分開，每一個(gè)空開只保護(hù)一個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，接地線固定牢固，將強(qiáng)電部分和弱點(diǎn)部分隔開，信號(hào)線采用屏蔽線進(jìn)行連接，接線端子處采用空心端子進(jìn)行壓接。在電柜配置中，盡量遵循就近原則，即相關(guān)連接件之間的距離不要太遠(yuǎn)，這樣既能夠減少線路的長度，節(jié)省材料，而且能夠減弱干擾的影響。

3控制原理

3.1主軸部分

主軸部分采用Z4-280-2直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，電機(jī)額定功率為119 kW，額定電壓為400 V，額定電流為332 A，勵(lì)磁額定電壓為180 V，勵(lì)磁額定電流為18 A。該直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用6RA27直流調(diào)速系統(tǒng),該調(diào)速系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、故障率低、響應(yīng)速度快、精確度高等優(yōu)點(diǎn)。電氣原理如圖2所示。

3.2刀架部分

該機(jī)床有一刀架和二刀架兩個(gè)刀架，每個(gè)刀架采用兩臺(tái)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，快速行走采用Y100L1-43KW交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，走刀采用西門子1FT5104-1AC71-1AA0交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。采用西門子伺服電機(jī)的主要原因有兩點(diǎn)：

(1)車間內(nèi)該型號(hào)的電機(jī)應(yīng)用較多，備件可以通用使用；

(2)該電機(jī)轉(zhuǎn)速更加平穩(wěn)，使機(jī)床走刀速度均勻，可以提高加工活件的表面質(zhì)量。

刀架走刀驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用西門子611A模擬驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電氣原理圖如圖3所示。

刀架快速部分采用交流接觸器直接控制交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作，利用接觸器改變相序?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的換向。

3.3推進(jìn)器部分

推進(jìn)器部分采用Z-100直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電機(jī)額定功率為10 kW，額定電壓為220 V，額定電流為53.7 A，電機(jī)額定勵(lì)磁電壓為110 V。采用KSA23直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。KSA23直流調(diào)速系統(tǒng)熟稱V3系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有體積小，性能可靠，價(jià)格低廉等特點(diǎn)；并且在本車間內(nèi)使用廣泛，備件可以通用。電氣原理圖如圖4所示。

圖2　主軸部分電氣原理圖

圖3　刀架走刀驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣原理圖

4現(xiàn)場施工

現(xiàn)場施工部分包括現(xiàn)場接線、現(xiàn)場調(diào)試和地溝蓋板的改造三部分。

4.1現(xiàn)場接線

現(xiàn)場接線是將所有電氣配線按照電路圖的要求進(jìn)行連接。線路連接后要進(jìn)行測試，以防止出現(xiàn)線路混線、接地的現(xiàn)象。

4.2現(xiàn)場調(diào)試

現(xiàn)場調(diào)試主要分為三個(gè)部分調(diào)試：主軸部分、刀架部分和推進(jìn)器部分調(diào)試。

4.2.1主軸部分調(diào)試分為PLC調(diào)試和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試。PLC調(diào)試就是調(diào)試PLC的輸入輸出點(diǎn)，使原設(shè)計(jì)的程序能夠正常執(zhí)行。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試是調(diào)整直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)，使它與電機(jī)相匹配，具體需要調(diào)節(jié)以下參數(shù)：

P71=55(電機(jī)額定電流/裝置額定電流)；

P77=0(e.m.f給定，該電機(jī)采用恒定勵(lì)磁)；

P76=65(電機(jī)額定勵(lì)磁電流/裝置額定勵(lì)磁電流)；

P98=380(供電電壓匹配因子，系統(tǒng)三相電壓輸入為380 V)；

P16=16，P17=16(斜坡函數(shù)發(fā)生器斜坡上升/斜坡下降時(shí)間)；

P31=7(轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器增益、反應(yīng)電機(jī)跟隨特性)；

E29=1(選擇A1210板單元的配置)；

P83=1(通過斜坡函數(shù)發(fā)生器或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器達(dá)到點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速P11)；

P84=2(通過斜坡函數(shù)發(fā)生器或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器達(dá)到點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速P12)；

P11=-2(點(diǎn)動(dòng)1給定即正向點(diǎn)車轉(zhuǎn)速給定)；

P12=2(點(diǎn)動(dòng)2給定即負(fù)向點(diǎn)車轉(zhuǎn)速給定)；

圖4　推進(jìn)器部分電氣原理圖

E16=10(斜坡函數(shù)發(fā)生器斜坡上升時(shí)間)；

P17=10(斜坡函數(shù)發(fā)生器斜坡下降時(shí)間)；

P88=1(選擇自動(dòng)減少勵(lì)磁電流的操作方式即設(shè)定停機(jī)勵(lì)磁)；

P96=25(最小勵(lì)磁電流)。

參數(shù)設(shè)定后，對(duì)系統(tǒng)的電流環(huán)和速度環(huán)進(jìn)行最優(yōu)化運(yùn)行，由于該電機(jī)設(shè)定為恒定勵(lì)磁運(yùn)行，因此不需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁的最優(yōu)化運(yùn)行。

4.2.2刀架部分調(diào)試分為PLC調(diào)試和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試。PLC調(diào)試就是調(diào)試PLC的輸入輸出點(diǎn)，使原設(shè)計(jì)的程序能夠正常執(zhí)行。而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試就是調(diào)整驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)，使它能夠和電機(jī)相匹配。611A驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試分為速度調(diào)節(jié)器的調(diào)整和電流調(diào)節(jié)器的調(diào)整。速度調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)比例增益(KP)、積分時(shí)間(TN)、速度漂移等進(jìn)行調(diào)整。電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器調(diào)整，使系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)相匹配。

圖5　改造后的地溝蓋板

4.2.3推進(jìn)器部分調(diào)試分為PLC調(diào)試和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試。由于推進(jìn)器部分的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用的是KSA23直流調(diào)速系統(tǒng)，因此該部分的調(diào)試是通過調(diào)節(jié)電位計(jì)來完成的，即調(diào)節(jié)圖中的RP1(上限電阻)、RP2(下限電阻)和RP5(反饋電阻)與電機(jī)匹配。

4.3地溝蓋板改造

原地溝蓋板采用鏈板的形式，由于該鏈板在使用中經(jīng)常出現(xiàn)被鐵屑卡住的現(xiàn)象，導(dǎo)致鏈板經(jīng)常被拽斷。并且鏈板上焊接處較多，故鏈板已不能繼續(xù)使用。為了保護(hù)地溝拖鏈，對(duì)蓋板進(jìn)行改造，將鏈板改成翻板的模式。具體改造形式如圖5所示。

5效果評(píng)價(jià)

該設(shè)備大修后，已經(jīng)運(yùn)行一年多了，從機(jī)床的使用情況來看，機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)，功能完全恢復(fù)，加工活件滿足質(zhì)量要求，已經(jīng)完全滿足了大修之前所提出的各項(xiàng)要求。

編輯陳秀娟

Electrical Overhaul for S3150 Heavy Duty Horizontal Lathe

Shi Xiufeng

Abstract：The major operation points of electrical overhaul for S3150 heavy duty horizontal lathe have been introduced in the paper, which can guide for similar projects in future.

Key words：heavy duty horizontal lathe; electrical overhaul; PLC adjustment; control principle

收稿日期：2016—02—24

作者簡介：石秀峰，本科，助理工程師，從事設(shè)備維護(hù)工作。電話：15663168299，E-mail: ishixiufengi@163.com

中圖分類號(hào)：TG511

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A