哈爾濱電動機(jī)廠有限責(zé)任公司（黑龍江 150040)楊永智

我公司的這臺C534立車是武漢重型機(jī)床廠20世紀(jì)50年代的產(chǎn)品。設(shè)備長年運行，電線老化，故障率高，已經(jīng)影響我公司的生產(chǎn)任務(wù)的完成，但是該機(jī)床的機(jī)械剛性極好，為此決定對此設(shè)備進(jìn)行數(shù)控改造。

在設(shè)備改造中，整個邏輯控制器部分由采用了802DSLCNC內(nèi)置PLC控制。左刀架由西門子交流伺服電動機(jī)拖動，位置及速度由802DSLCNC控制。主軸控制是由直流電動機(jī)拖動，有晶閘管調(diào)速裝置(6RA70)并通過對電動機(jī)電樞的反向?qū)崿F(xiàn)可逆運轉(zhuǎn)。進(jìn)行了控制系統(tǒng)的整體設(shè)計、造型、安裝調(diào)試。設(shè)備改造后，機(jī)床運行穩(wěn)定可靠，加工出合格產(chǎn)品，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計的要求。

1.數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成

車床改造的數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。

2.802DSL數(shù)控系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)簡介

SINUMERIK802DSL是一個集成所有數(shù)控系統(tǒng)元件 (數(shù)字控制器，可編程控制器，人機(jī)操作界面)于一體的操作面板安裝形式的控制系統(tǒng)。所配套的驅(qū)動系統(tǒng)接口采用西門子公司全新設(shè)計的可分布式安裝以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動技術(shù)，外部設(shè)備通過現(xiàn)場控制總線PROFIBUSDP連接。調(diào)試和維護(hù)都更加方便。

圖1

(1)PCU210.3為系統(tǒng)提供強(qiáng)大的處理功能，如圖2所示。

圖2

(2)SINAMICSS120具有高速高效高精度，為機(jī)床提供動力，緊湊的結(jié)構(gòu)，連接簡單，Drive-CliQ總線，更高的可靠性。

(3)配備具有“電子銘牌”的驅(qū)動部件和電動機(jī)。

(4)可配置各種位置測量系統(tǒng)。

(5)驅(qū)動控制器與數(shù)控系統(tǒng)集成。

(6)調(diào)試簡單:①可通過NC直接調(diào)試。②驅(qū)動數(shù)據(jù)包含在數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試數(shù)據(jù)中。③通過優(yōu)化工具Start Up Tool可進(jìn)行自動優(yōu)化和手動優(yōu)化。

3.PLC控制軟件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計調(diào)試方法

在802DSL的各個部件正確連接后，首先應(yīng)設(shè)計并調(diào)試PLC的控制邏輯。至關(guān)重要的是必須在所有有關(guān)PLC的安全功能全部準(zhǔn)確無誤后，才能開始調(diào)試驅(qū)動器和802DSL參數(shù)的調(diào)試。

按照設(shè)計的電氣原理圖連接機(jī)床控制面板和輔助操作臺信號，把機(jī)床的輸入/輸出點信號連入PLC的I/O接口。分配好I/O地址表、PC數(shù)據(jù)表。根據(jù)該立車機(jī)械、液壓、電氣和數(shù)控的結(jié)構(gòu)特點、繪制控制流程圖，按照一定的邏輯控制、互鎖保護(hù)外，用最少的步數(shù)、最短的順序處理時間和易于理解的邏輯關(guān)系編程以及報警文本。在計算機(jī)中安裝Program Tool PLC802軟件，用準(zhǔn)備好的“直連網(wǎng)線”將計算機(jī)和802DSL的X5連接起來。將編譯無誤的PLC應(yīng)用程序下載到802DSL中。利用軟件監(jiān)控梯形圖狀態(tài)或軟件地址狀態(tài)。

4.驅(qū)動調(diào)試

當(dāng)PLC應(yīng)用程序的正確無誤后，即可進(jìn)入驅(qū)動器的調(diào)試。驅(qū)動器調(diào)試步驟是:

(1)裝載SINAMICS Firmware，確保驅(qū)動器各部件具有相同的固件版本。

(2)裝載驅(qū)動出廠設(shè)置。

(3)拓普識別和確認(rèn) (快速開機(jī)調(diào)試)。值得注意的是，在啟動驅(qū)動調(diào)試向?qū)нM(jìn)行驅(qū)動調(diào)試之前，必須斷掉驅(qū)動器的所有使能 (見圖3)。

5.主軸驅(qū)動系統(tǒng)

C534立車主軸電動機(jī)為100kW、380V、273A、1000～1800r/min，If=6.6A，Uf=220V，所以選用400V的晶閘管整流裝置SIMOREG6RA70。主電路、勵磁電路進(jìn)線均有進(jìn)線電抗器和快速溶斷器。選用6RA70如下一些接口控制信號:控制使能 (38端子)、啟動/停止 (37端子)、裝置故障 (46端子)、裝置準(zhǔn)備好 (48端子)，主回路上電確認(rèn) (110與109端子)。

圖3 驅(qū)動調(diào)試

6RA70 SIMOREG DC MASTER系列整流器為全數(shù)字緊湊型整流器，輸入為三相電源，可向變速直流驅(qū)動用的電樞和勵磁供電，電樞和勵磁回路所有的調(diào)節(jié)和傳動控制功能由兩片高效微處理器控制，通過參數(shù)構(gòu)成的程序模塊來實現(xiàn)。

為了達(dá)到整流器與電動機(jī)之間的精密匹配，整流器額定直流電流減小到這里輸入的數(shù)值。

此外，6RA70有自優(yōu)化功能。下列調(diào)節(jié)器功能在自優(yōu)化過程中得到優(yōu)化的自動設(shè)定:可通過P51參數(shù)設(shè)定分別對電流調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、勵磁調(diào)節(jié)器進(jìn)優(yōu)化;自動測取用于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器預(yù)控制器的摩擦和慣性力矩補(bǔ)償量;自動測取與EMK有關(guān)的弱磁控制的磁化性曲線和在弱磁工作時對EMK調(diào)節(jié)器的自動優(yōu)化。通過優(yōu)化和調(diào)整參數(shù)達(dá)到裝置與電動機(jī)及負(fù)載之間的較佳匹配。6RA70有監(jiān)控與診斷功能，可通過操作面板修改所有的參數(shù)。

6.結(jié)語

C534立車數(shù)控改造后，機(jī)床運行穩(wěn)定可靠、操作簡便實用;西門子802DSL數(shù)控系統(tǒng)自診斷和報警能力很強(qiáng)，易于現(xiàn)場維護(hù);SINAMICS S120及交流伺服電動機(jī)的調(diào)速范圍寬、穩(wěn)速精度高、動態(tài)響應(yīng)快，滿足數(shù)控刀架進(jìn)給的各項指標(biāo)的要求。這次的數(shù)控改造工作為大型普通機(jī)床改造成高性能的數(shù)控機(jī)床提供了可借鑒的經(jīng)驗。該立車可靠穩(wěn)定的運行，提高了我公司的加工能力，為我公司帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。