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用直流調速裝置和PLC對B50125B插床電氣改造

2006/1/16 19:47:00

【摘要】本文詳細地介紹了用直流調速裝置和PLC來控制插床插頭的自動循環(huán)過程的設計。【關鍵詞】控制 PLC 調速指令 一．引言 　　B50125B插床是濟南第二機床廠上世紀70年代初生產(chǎn)的大型插床。該機床主拖動采用SIMOREG-V5裝置；插頭自動換向由兩個無接觸式自整角機同軸連接（輸出電壓相位差1800左右），經(jīng)減速器與插頭傳動機構連接，發(fā)送插頭傳動軸的角位移，經(jīng)相敏放大和開關電源實現(xiàn)插頭上下的自動換向。該機床使用多年后，機床故障多，插頭自動換向傳動越位誤差大，故急需改造。 二．電氣改造方案 1．主傳動的改造（插頭拖動） 　　主傳動直流電機參數(shù)：Pe=30KW Ue=220V Ie=161A ne=1000rpm勵磁電壓Uf=220V If=3.3A . 　　由于SIMOREG-V5系統(tǒng)老化，改為英國CT公司的MENTORⅡ可控硅調速裝置，型號為M210R，能適合插床對換向和制動的快速性較高的要求。 2．插頭自動換向的改造 　　由于原兩個無接觸式自整角機相敏整形電路故障較多，且出現(xiàn)嚴重超程，擬采用無接觸式感應接近開關和PLC（S7-200）的控制。 三．插頭的控制 　　該機床的工作臺進給控制是用普通的交流電機和限位相配合完成，較為簡單。插頭的控制是重點。其運行特性如下圖：

　　插頭正向行程OA段為慢速切入，AB段為加速，BC段為切削段，CD段為減速段，DE段為自動換向；反向也是如此。為此需要在CD段和HI段給出減速指令，DE段和IJ段給出反向指令，EF段給出抬刀指令，OA段給出工作臺自動進刀指令。這些指令的形成是通過PLC給出，并傳送到MENTORⅡ裝置，這也是本次改造的重中之重。 1．可編程控制器（PLC） 　　本次設計采用西門子S7-200，CPU選用224型，擴展模塊除了數(shù)字輸入輸出模塊外，還選用了EM235模擬量模塊。數(shù)字量擴展模塊給出插頭正、反轉指令，換向指令，減速指令；模擬量模塊輸出－10V～+10V電壓到MENTORⅡ裝置速度給定模擬輸入端子3，實現(xiàn)電機速度調節(jié)。 2． MENTORⅡ裝置 　　MENTORⅡ裝置接到PLC的指令后要迅速作出相應的反應，尤其在插頭的反向和制動指令到達后必須快速完成，否則會導致插頭滑出導軌，造成損失。 （1）反向 　　MENTORⅡ裝置采用雙橋反并聯(lián)系統(tǒng)，如下圖，適合插頭在工作中頻繁自動換向。

　　就闡明基本概念的角度出發(fā)，兩組變流器可采用的理想控制原則如下：正、反兩組變流器同時送入觸發(fā)脈沖，但需要分別調節(jié)正組變流器的控制角α和反組變流器的控制角β，使兩者之間嚴格地保持α+β=1800的配合關系。這樣，兩組變流器各自輸出的直流電壓平均值完全相同且極性一致，處于平衡狀態(tài)。具體地講，當某組變流器工作在整流狀態(tài)，并輸出一定的直流負載電流時，另一組變流器則處在逆變狀態(tài)，因為兩組變流器各自的輸出電壓平均值相等，所以處于逆變狀態(tài)的變流器中沒有逆變電流產(chǎn)生，不存在電能回饋電網(wǎng)，就是待逆變狀態(tài)，表示該組變流器處在逆變狀態(tài)下等待工作，一旦當控制角發(fā)生變化，導致直流側的電壓平均值略大于待逆變狀態(tài)下的變流器的輸出逆變電壓，該組變流器將立即投入工作。同樣，當某組變流器工作在逆變狀態(tài)并輸入一定的直流負載電流時，另一組變流器則處在整流狀態(tài)下等待工作，就是待整流狀態(tài)。所以，在這種α+β=1800配合工作方式下，負載電流具有兩種流向，它可以方便地在兩組變流器中流過或自由切換，這就達到了換向的目的。 （2）制動 　　MENTORⅡ裝置采用雙橋反并聯(lián)系統(tǒng)，被稱為4象限驅動器，第一象限正向運行，第四象限實現(xiàn)正向制動，第三象限反向運行，第二象限實現(xiàn)反向制動，制動的強度可用斜坡函數(shù)進行調節(jié)。 3．指令的形成 　　正、反轉指令，抬刀指令等相對減速換向指令簡單，本文著重介紹減速指令、換向指令的形成。 （1）減速指令的形成 　　插頭開起后，感應減速接近開關，開關信號通過數(shù)字模塊報告給PLC，PLC通過模擬量模塊輸出相應速度指令，減速指令控制MENTORⅡ裝置的速度給定，這樣就可以讓電機減速，達到減速效果。