2A660鏜床電氣系統(tǒng)技術改造

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，擔負著繁重的生產任務。由于常年連續(xù)工作，每天24h不停機，電氣元件、線路等嚴重老化，故障率高，不易維修，已經無法滿足生產需要，故決定對其進行電氣技術改造。

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構，故障率高，維修困難。

2.2 驅動部分

2A660鏜床有5個坐標軸方向的運動，即主軸箱上下運動、主軸進出運動、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個坐標軸的運動靠齊齊哈爾機床電器傳動設備廠的一套V5系列晶閘管直流調速裝置驅動。在5個坐標軸的運動中，主軸箱上下運動、主軸進出運動、立柱上滑座前后運動和立柱下滑座左右運動的驅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，都需要調整電流反饋電位器，偏心盤使用完畢，需要其他坐標軸工作時，再次調整電流反饋電位器，設備才能正常工作。這樣不僅浪費時間、耽誤生產，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淘汰，備件購買不到；接觸器、繼電器等元件已經老化，故障率高，需要經常修理，耽誤生產。

3 改造內容

3.1 主軸部分改造

（1）安裝直流調速裝置 英國歐陸590+直流調速器是用于工業(yè)控制領域的最廣泛的直流調速器之一，其優(yōu)點是功能強大，控制方式多樣，質量可靠，通用性強，具有可視化面板，方便調試、維修，對直流電動機特別是大型機械加工設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、反轉、升速、降速（按鈕升降）和停止功能。

2）590+直流調速器內部設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速的10%，并能夠實現(xiàn)外部控制功能。

3）具有合適的保護和起動電路。

（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，主軸正轉只需C3、C4接通就可以了，而反轉需要C3、C4 和C8同時接通才可實現(xiàn)。主軸運行速度的調節(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+直流調速器參數(shù)設置 需設置以下參數(shù)。

1）設置電動機參數(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，進入菜單，按UP鍵或DOWN鍵進入MENU LEVEL CONFIGURE DRIVE菜單（菜單層配置調速器），此時再按一下M鍵，進入此菜單，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置好了。按E鍵退出，再按一下DOWN鍵，進入ARMATURE CURRENT（電樞電流）設置，原始值為400，改為283。按E鍵返回，按DOWN鍵，進入FIELD CURRENT（勵磁電流）設置，把數(shù)值改為11.3，勵磁電流就設置好了。下面設置反饋和勵磁控制，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鍵進入，默認顯示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鍵進入，此時默認是ARM VOLTS FBK（電樞電壓），按UP鍵或DOWN鍵改為ANALOG TACH（測速反饋）。按M鍵進入SETUP PARAMETERS（設定參數(shù)），按UP或DOWN兩鍵找到JOG/SLACK（點動、微動），按M鍵進入，按DOWN鍵找到TAKE UP1（微動），再按M鍵進入，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)。進入參數(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鍵進入，使用UP鍵或DOWN鍵找到CONFIGURE I/O（配置輸入/輸出）。再按M鍵進入，使用UP鍵或DOWN鍵找到BLOCK DIAGRAM（模塊圖）。按M鍵進入，使用DOWN鍵找到RAISE/LOWER DEST（上升下降目的）。再按M鍵進入，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鍵進入找到DESTINATION TAG（目的標記值），原值為0，改為292。按E鍵退回到DIGITAL INPUTS（數(shù)字輸入），進入找到DIGIN（C6）（數(shù)字輸入C6），進入DESTINATION TAG（目的標記值），原值為90，改為261。按E鍵退回到DIGITAL INPUTS（數(shù)字輸入），進入找到DIGIN（C7）（數(shù)字輸入C7），進入DESTINATION TAG（目的標記值），原值為118，改為262。

3）設置升降速和弱磁。按E鍵退回到MENU菜單下，按UP鍵或DOWN鍵找到SETUP PARAMETERS（設定參數(shù)），進入找到RAISE/LOWER（上升/下降），進入此目錄下，第一個參數(shù)RESET VALUE（復位值），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%，升降速設置完成。按E鍵退到SETUP PARAMETERS（設定參數(shù)），找到FIELD CONTROL（勵磁控制），進入找到FLD CURRENT VARS（勵磁電流變量），進入顯示第一個FLD WEAK ENABLE（勵磁弱磁使能），進入將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鍵進入，顯示PARAMETER SAVE（參數(shù)儲存）UP TO ACTION（激活），按一下UP 鍵，參數(shù)進行保存，幾秒后恢復，此時按E鍵退到初始界面菜單下就可以了。

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

3.2 驅動部分改造

此次改造的驅動裝置選用襄樊富門子電氣有限公司的寬調速晶閘管直流調速裝置，其中主軸箱上下運動、主軸進出運動、立柱上滑座前后運動及立柱下滑座左右運動這4個坐標軸運動的驅動電動機相同，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 結束語

2A660鏜床電器改造完成后，經過長時間使用，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+直流調速器驅動裝置，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）偏心盤驅動裝置與其他幾個坐標軸的裝置分開，這樣在使用偏心盤時，對其他幾個坐標軸沒有影響，提高了設備的工作效率。

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