一、概述

龍門銑床是加工較大型工件的機(jī)加設(shè)備，其電氣控制系統(tǒng)包括工作臺(tái)的主傳動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的邏輯控制兩大部分。河南焦作邁科公司有一臺(tái)龍門銑床，從70年代至今使用了多年。龍門銑床的工作臺(tái)主傳動(dòng)采用直流可逆調(diào)速拖動(dòng)方式。原來的直流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)淘汰了，沒有可能再對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)換新處理，進(jìn)行技術(shù)改造是必然的選擇。

二、改造方案

對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)改造，如果保留直流電機(jī)，調(diào)速系統(tǒng)可用數(shù)字式可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)，如歐陸590A、西門子6RA70、ABBDCS400等。這種方案的優(yōu)點(diǎn)就是利用原有的直流電機(jī)，經(jīng)濟(jì)上比較省，但缺點(diǎn)也是明顯的，其缺點(diǎn)是直流電機(jī)較交流異步鼠籠電機(jī)的維護(hù)工作量大，特別是使用了多年的直流電機(jī)，整流子磨損嚴(yán)重，維修花費(fèi)更多。另一種方案就采用交流調(diào)速系統(tǒng)，將主傳動(dòng)直流電機(jī)換為交流異步鼠籠電機(jī)，調(diào)速控制系統(tǒng)使用變頻器。這種方案的缺點(diǎn)是除需要變頻器外，還需要將直流電機(jī)換為交流電機(jī)，改造的費(fèi)用相對(duì)高一些。但是，交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)量小，變頻器性能優(yōu)良，便于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。比較兩種方案的優(yōu)劣后，選擇用交流調(diào)速的改造方案。

三、龍門銑床的變頻改造

1、變頻器的選型和容量的計(jì)算

變頻器的選型要根據(jù)交流電機(jī)的容量，交流電機(jī)的容量的選擇又要以直流電機(jī)為參考依據(jù)。原工作臺(tái)直流電機(jī)參數(shù)為：PN=18.5kW，nN=1000r/min，與此相對(duì)應(yīng)的交流電機(jī)PN=18.5kW，nN=970r/min。龍門銑床經(jīng)常工作在低速加工狀態(tài)，為保證加工質(zhì)量，要求電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大?？紤]到交流電機(jī)的機(jī)械特性，在選擇交流電機(jī)時(shí)適當(dāng)增大容量。本例交流電機(jī)選為22kW 6極鼠籠電機(jī)。

選用希望森蘭科技股份有限公司生產(chǎn)的SB61G+變頻器?？紤]到銑床工作臺(tái)返回行程時(shí)間比較短，慣性較大，需要配用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，制動(dòng)電阻按100%制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)配置30Ω，5kW，考慮到制動(dòng)比較頻繁，適當(dāng)加大電阻的容量到10kW。

2、變頻器功能的設(shè)定

從龍門銑床工作臺(tái)工作流程可知，工作臺(tái)的運(yùn)行速度有4段，即n1、n2、n3和返回運(yùn)行速度。設(shè)SB61G+22KW變頻器為多段速度控制方式，變頻器的多段頻率控制輸入端子為X1、X2、X3、X4；多段速度的頻率值由所加工的工件決定，加、減速的時(shí)間，由功能代碼F009、F010、F631-F636決定，其控制信號(hào)取自銑床無觸點(diǎn)開關(guān)，只要銑床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)的位置，無觸點(diǎn)開關(guān)輸出信號(hào)送到變頻器相應(yīng)的輸入端口上，變頻器就加速、減速、反向或恒速運(yùn)行。

3、PLC的應(yīng)用

由于控制線路和低壓元器件老化，在對(duì)龍門銑床工作臺(tái)主傳動(dòng)變頻調(diào)速改造的同時(shí)，對(duì)銑床的控制線路進(jìn)行改造。用PLC可大大地減少控制電路的復(fù)雜性，并可減低成本。PLC選用HOLLIAS-LEC G3 40點(diǎn)PLC，編程方式為梯形圖，不很復(fù)雜，不再贅述。