W200HC鏜引言：床電氣改造

2006年11月14日 15:49:47人氣：633來源：煙臺勾股通信技術有限公司

引言：
W200HC 是東方汽輪機廠上世紀70年代從捷克購買的重型加工設備，該設備為機、電、液一體化技術密集型產品，其性能要求可實現多軸控制、可加工帶有復雜曲面的大型工件，屬于機械加工行業里的高性能、率、較高精度的關鍵重大裝備。此種類型產品電控部分邏輯控制普遍采用繼電器控制，故障率高，低速時損耗大，功率因素低，且對電網和機械的沖擊很大，維修麻煩等特點。針對上述特點，在保證機床精度和性能的前提下實現對機床坐標控制的數字化、程序化管理，因此提出了如下改造方案：
2電氣控制原理簡介
W200HC銑鏜床電氣控制分別由X軸（立拄）、Y軸（主軸箱）、Z軸（主軸）、主傳動（鏜桿和方滑枕）、旋轉工作臺等五部分組成完整的運動控制系統。原有控制系統采用繼電器-接觸器邏輯控制，調速系統采用的V5數字式直流調速，制動方式有電磁閥制動和串電阻制動。
改造過程中采用可編程邏輯控制器S7-300系列PLC內部復雜邏輯的設計實現對全數字直流調速系統開關量端子的控制。通過對數字直流調速系統給定電壓的控制改變了調速系統對直流電壓和勵磁電壓參數值的整定來實現了對直流電機的調速。直流調速是一平滑的過程，在調節速度過程中是無級的，對振動不敏感。其本身具有控制接線簡單，全過程可調整，調速精度高，啟動力矩大，過載能力強等優點。直流調速能通過電樞反饋、測速機反饋、編碼器反饋等反饋方式實現系統的定位。
3電器選型：
在使用直流調速的過程中對成本的回收不是利用設備的創造價值，而是依附節省能源這部分來實現。大多數直流調速系統使用壽命在2~8年，與環境和保養方法有直接。在國內用戶只注重調速系統的一次性投入價格，而忽視了性價比的用戶比較常見。在調速系統的選型上，用戶要考濾的技術因素已不在是昔日的關鍵技術是否成熟的問題；轉而轉到CPU處理速度是否夠快，直流調速系統對電機的建模方法，控制板和功率板的設計運算能力和精度等問題。選擇英國CT全數字直流驅動能夠使整個系統科技含量跨向一新臺階，一切源自于直流調速的穩定和使用的方便性決定。
控制系統的選擇：由于本機床具有多軸連動，對工件加工精度要求較高，各種檢查元件和執行機構多而復雜等特點，所以要求在控制系統在計算速度和響應時間上都必須迅速，而且多數字模擬量擴展能力等特點，結合本廠的實際特點選用西門子S7-300作為整個機床的控制系統。

4電路設計
W200HC銑鏜床電氣控制分別由X軸（立拄）、Y軸（主軸箱）、Z軸（主軸）、主傳動（鏜桿和方滑枕）、旋轉工作臺等五部分組成，其電氣控制和設計原理基本相同，故在這里就以主傳動電氣設計為主來闡述設計原理與思想。

5 PLC應用程序的設計
硬件連接好，插入存儲卡到*處理器中，建立計算機和*處理器的通訊。開始對系統進行PLC程序調試，要求對系統作一次（PLC）總清或總復位。PLC總清完成后，PLC程序即可進行調試。本次設計所選用的PLC是SIMATIC S7-300。故而調試軟件為STEP 7。
5.1 S7-300硬件組態
S7-300硬件組態在硬件配置窗口中完成。光標點擊STATION目錄級，選擇“Hardware”圖標，進入硬件配置窗口。
（1）組態在硬件組態的站窗口中分配機架，可分布式I/O，可以從硬件目中選擇部件。
（2）參數分配建立可分配參數模塊的特性，如：啟動特性，保持區等。
（3）設定組態設定好的硬件組態和參數分配，需下載到CPU中去，
選擇菜單“PLC” “DOWNLOAD”。
（4）實際組態已存在硬件中的實際組態和參數分配?？梢詮腃PU直接上傳到PC。選擇菜單“PLC” “UPLOAD”。
5.2 用戶基本程序
PLC程序的編制全部按照正邏輯的設計，即不論物理信號是高電平還是低電平有效，邏輯“1”表示信號有效。所有物理輸入輸出信號都需經過邏輯處理好，才能進行邏輯運算，也就是先要定義輸入輸出的信號有效和輸入輸出信號的邏輯，再將輸入輸出的物理信號和邏輯參數異或，其結果與有效參數（使能參數）與，zui后送入輸入輸出緩沖區中。由X軸（立拄）、Y軸（主軸箱）、Z軸（主軸）、主傳動（鏜桿和方滑枕）、旋轉工作臺控制原理基本相似，現就主傳動調速及換檔PLC程序加以說明。
1
A I 2.6 "主傳動啟動開關"
= L 0.0
A L 0.0
A I 1.2 "主傳動風機過載"
= Q 36.4 "主傳動裝置啟動中繼"
A L 0.0
BLD 102
= Q 36.5 "主傳動風機啟動中繼"
2
A Q 36.4 "主傳動裝置啟動中繼"
= Q 36.2 "主傳動脈沖使能"
3
O I 3.1 "主傳動反轉按鈕"
O I 3.0 "主傳動正轉按鈕"
O I 3.2 "主傳動正點按鈕"
O I 3.3 "主傳動反點按鈕"
= Q 36.3 "主傳動運行使能"
4
A(
O I 3.0 "主傳動正轉按鈕
O Q 33.6 "主傳動正轉中繼"
)
AN Q 33.7 "主傳動反轉中繼"
AN Q 36.0 "主傳動正點中繼"
AN Q 36.1 "主傳動反點中繼"
= Q 33.6 "主傳動正轉中繼"
5
A(
O I 3.1 "主傳動反轉按鈕"
O Q 33.7 "主傳動反轉中繼"
)
AN M 1.3 "主傳動正轉中繼置復位"
AN Q 36.0 "主傳動正點中繼"
AN Q 36.1 "主傳動反點中繼"
= Q 33.7 "主傳動反轉中繼"
6
A I 3.2 "主傳動正點按鈕"
A M 1.2 "主傳動運行允許"
AN I 4.6 "CT準備好信號"
AN Q 36.1 "主傳動反點中繼"
= Q 36.0 "主傳動正點中繼"
7
A I 3.3 "主傳動反點按鈕"
A M 1.2 "主傳動運行允許"
AN I 4.6 "CT準備好信號"
AN Q 36.0 "主傳動正點中繼"
= Q 36.1 "主傳動反點中繼"
8
A(
O I 3.5 "主傳動機械換檔開關1位"
O I 4.5 "CT零速度信號"
)
A(
ON I 4.5 "CT零速度信號"
ON M 1.5 "主傳動機械檔1中繼"
)
= M 1.5 "主傳動機械檔1中繼"
9
A(
O I 3.6 "主傳動機械換檔開關2位"
O I 4.5
)
A(
ON I 4.5
ON M 1.6 "主傳動機械檔2中繼"
)
= M 1.6 "主傳動機械檔2中繼"
10
A(
O I 3.7 "主傳動機械換檔開關3位"
O I 4.5
)
A(
ON I 4.5
ON M 1.7
)
= M 1.7 "主傳動機械檔3中繼"
11
A(
AN I 3.5
AN I 3.6
AN I 3.7
O I 4.5
)
A(
ON I 4.5
ON M 2.0
)
= M 2.0 "主傳動機械檔4中繼"
12 機械換檔1
A M 1.5
AN M 1.6
AN M 1.7
AN M 2.0
= Q 33.2 "主傳動機械換檔電磁閥2"
= Q 33.3 "主傳動機械換檔電磁閥3"

13 機械換檔2
A M 1.6
AN M 1.5
AN M 1.7
AN M 2.0
= Q 33.1 "主傳動機械換檔電磁閥1"
= Q 33.3 "主傳動機械換檔電磁閥3"
14 機械換檔3
A M 1.7
AN M 1.5
AN M 1.6
AN M 2.0
= Q 33.2 "主傳動機械換檔電磁閥2"
= Q 33.4 "主傳動機械換檔電磁閥4"
15 機械換檔4
A M 2.0
AN M 1.5
AN M 1.6
AN M 1.7
= Q 33.1 "主傳動機械換檔電磁閥1"
= Q 33.4 "主傳動機械換檔電磁閥4"
6伺服系統主要參數設置：
首先將所有電機數據輸入到伺服系統中。包括如下參數組：速度給定參數組，速度加減速參數組，速度反饋參數組，電流給定與限流組，磁場控制參數組，數字邏輯控制參數組。下面列出部分需要修改的參數，僅供參考

6結束語：
該機床改用全數字直流調速驅動后使整機性能有較大提高，如床頭箱的上下運動能實現的控制，鏜桿和方滑枕切換與機械檔位的自動轉化等都得到了提高。在維修方面由于全數字直流調速自身保護功能齊全，如過流、過載、過壓等都能及時報警及停止，減少了該機床維修故障診斷時間，提高了勞動生產速。同時驅動器具有限流作用，可以減少啟動時對電網沖擊，有利于車間其他設備正常運行。

關鍵詞：繼電器控制系統可編程邏輯控制器直流電機編碼器

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