摘要 采用西门子6RA7078直流调速器、PLC、旋转编码器对B50125B插床电气系统进行改造，不仅结构简化、参数设定简单、系统运行可靠，而且提高了产品质量。
关键词 插床 PLC 直流调速器
中图分类号 TP2 文献标识码 B
一、概述
恒成机械制造厂的插床为20世纪70年代产品，主拖动部分由发电机组一扩大机组一直流电动机组成（简称F-D系统），存在机构占地庞大，工作效率低，耗能高，噪声大，电气线路复杂且严重老化等问题，故障频繁。原行程控制信号由自整角机调整，因元件老化，运行过程中参数漂移严重，所以行程设置困难，加工精度低，且易造成生产事故。为此，决定对该设备进行改进和升级。
二、改进措施
改进后的电气系统如图1、2所示。
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1．主拖动系统改进
用1台西门子6RA7078-6DV62-0直流调速器来代替原发电机组直流电动机调速系统，以改善机床性能。
6RA7078直流调速器为全数字紧凑型整流器，输入三相电源，额定电压400V，可向变速直流电动机的电枢和励磁供电，额定电枢电流为280A，能够实现四象限运行。整流器具有参数自动优化功能，通过带载优化可实现对电流环、电压环PI参数的最优设定，保证系统稳定运行在最佳状态。该直流调速器结构紧凑易保养与维护。安装在整流器门上的简易操作面板PMU，可供启动整流器时的调整、设定及测量值显示。
原系统直流电动机保养良好，仍可继续使用，因其额定电枢电压为220V，所以采用进线变压器380/220V (△/Y)对直流调速器电源进行降压与隔离，从而保证直流调速器可控硅有较大的导通角，减少高次谐波污染。
2．采用PLC控制电气柜
用PLC控制代替原继电器线路，原有逻辑关系基本不变，采用模拟量模块作为调速器的速度给定。
PLC采用西门子公司的S7-200(CPU226)，具有丰富的逻辑运算和数据处理能力，16k字节的程序存储空间和数据存健空间。具有定时器、高速计数器、中断功能和脉冲输出功能，友好的调试和故障诊断功能，具有结构紧凑、可靠性高、功能强大等特点。采用双输入单输出模拟量模块EM235转换精度为12位，转换一次时间24μs，作为直流调速器模拟量的速度给定，控制更加灵活，且线路简单，工作可靠，实现上、下行程的无级调速。
3．TD200文本显示器作为人机界面
TD200连接简单，只需将连接电缆接到PLC的485口上即可，不需要单独的电源。具有如下功能：①文本信息的显示，②过程参数的显示和修改，③输入和输出的设定，④可设定实时时钟，⑤可编程的6个功能键可以替代普通的控制按钮，作为控制键。在本设计中，使用TD200实现了对滑枕行程、松闸时间等参数的数字设定，且能够显示速度给定值，实时时间，记录故障时间，并支持故障查询功能。通过TD200还实现了对滑枕位置的实时监控，提高了故障诊断能力。
TD200与一个或几个S7-2000PU连接时，其作用是一个网络的主站。使用简单，操作直观，滑枕的高度，滑枕的上、下行速度可以显示，滑枕的上、下行程通过显示器进行调节，使用非常方便。文本显示器界面如图3所示。
按＜▲＞＜▼＞键可进行菜单浏览，按＜选择＞键进入对应的子菜单，按＜确认＞键回到主菜单。
主要功能设置：插床监控功能；上换向点调整；下换向点调整；上减速点调整；下减速点调整；滑枕速度调整、位置监控；松闸时间调整。
4．行程开关改进
用欧姆龙E6CP绝对型旋转编码器代替原自整角机，经减速机连接后产生位置检测信号送至PLC o 8位格雷码（格雷码的特点是任意两组相临码之间只有一位不同，因此可防止发生转换时的瞬时错码，从编码的形式上杜绝了出现错误的可能性）输出信号经编程转换为二进制码后供位置判断使用。旋转编码器可以将滑枕的位置（数字信号）准确地传送到PLC，经过计算把数字信号转换成模拟信号传送到6RA70直流调速系统进行调速。当断电后，滑枕的位置仍可以记忆，送电后可根据原来的设置自动开车。
三、改进效果
1．简化结构。原F-D系统由三个电机及扩大机、很多分立元件构成。改进后只剩下主拖动电机，调速器为全数字控制，使用方便。
2．降噪。由于去掉了噪声源F-D系统，使设备运行时的噪声下降10dB以上。
3．重复精度高。采用数字方式检测位置信号，大大降低了元器件参数漂移对检测结果的影响，运行过程中重复精度高，经实测行程的重复误差＜0.5cm。
4．使用准确简便，可靠性高。采用PLC作为控制核心，可减少30％以上的分立元件，克服了分立元件容易出现故障的缺陷。
经过近2年的运行表明，改进后系统可靠性大大提高，控制精度符合工艺要求，吃刀量在2～3mm情况下调速平稳，适合对产品进行精加工，提高了产品的质量。系统参数设定简单，大大提高了工作效率。
