Ｔ２６７０Ｇ鏜床電氣系統(tǒng)的改造

摘要：T2670G鏜床是60年代初期由蘇聯(lián)引進(jìn)的重型機(jī)床，主軸直徑200MM，最大鏜孔深度1800MM，該機(jī)床適用于鉆孔、擴(kuò)孔、取芯鉆（用空心鉆鉆削）及鉸孔，以及進(jìn)行平面加工，銑削平面、帽和進(jìn)行線切割（螺紋加工），擔(dān)負(fù)著我公司大件加工的生產(chǎn)任務(wù)。

關(guān)鍵詞：鏜床；機(jī)組

1機(jī)床的主傳動(dòng)是由一臺(tái)59KW直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，并由一臺(tái)65KW直流發(fā)電機(jī)供電，主軸、徑向刀架和上滑板分別由兩臺(tái)6.6KW直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，主軸箱和下滑板分別由兩臺(tái)9KW直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，它們由一臺(tái)13KW直流發(fā)電機(jī)供電，主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)都分別采用交磁放大機(jī)作為調(diào)節(jié)控制器的拖動(dòng)系統(tǒng)，電氣線路采用繼電器控制方式，使用幾十年后，由于元件老化，（有些已無備件），近幾年故障頻繁，影響設(shè)備的正常生產(chǎn)。為此我公司按照節(jié)能、穩(wěn)定、可靠、安全的原則，并考慮應(yīng)用新技術(shù)的可能性，綜合大修進(jìn)行技術(shù)改造，使設(shè)備在大修改造后，各種性能指標(biāo)不低于修前水平。為此我們提出了電氣改造的具體方案：

原有的機(jī)組供電，采用兩臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)，總功率為90KW，能耗、維修量和噪音都大，改用可控硅整流調(diào)速裝置代替，主傳動(dòng)采用6RA27-V57（400V，250A）裝置，進(jìn)給采用兩套KSA23（400V，60A）裝置。

原控制線路中各種繼電器近百個(gè)，維修量大，故障多，現(xiàn)采用日本OMRON可編程控制器(CQM1H-CPU21)作為電氣控制。

原5套直流電動(dòng)機(jī)使用30多年，整流子及碳刷磨損嚴(yán)重，特性變軟，現(xiàn)采用最新Z4系列電機(jī)(測速機(jī)與電機(jī)同軸連接)代替。

利用上述驅(qū)動(dòng)裝置及可編程控制器，設(shè)計(jì)符合機(jī)床要求的全套電氣圖紙(包括電氣原理圖、電柜配線圖、機(jī)床電氣安裝圖、懸掛按鈕站接線圖及電氣設(shè)備明細(xì)表等)。

原5個(gè)坐標(biāo)10個(gè)方向全部增設(shè)數(shù)字顯示。主軸及徑向刀架采用軸環(huán)表數(shù)字顯示，主軸箱及上下滑板采用SF32感應(yīng)同步器數(shù)字顯示。

制作新的懸掛按鈕站及面板，更換原懸掛按鈕站所有按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)。

電氣原理框圖如下：

原理簡述：

以PLC為控制中心，利用模擬量及開關(guān)量，完成在CPU及外圍設(shè)備對(duì)直流主軸及各部分進(jìn)給電機(jī)的調(diào)速等邏輯動(dòng)作控制。下面就各部分做詳細(xì)闡述。

2主傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)

T2670G鏜床的主傳動(dòng)是由一臺(tái)75KW的直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。

電機(jī)參數(shù)如下：Z4-225-11 1000/2000轉(zhuǎn)/分

電樞：400V 193A

勵(lì)磁：180V，14.2A

根據(jù)電動(dòng)機(jī)參數(shù)，我們選用了6RA27-V57（400V，250A）的可控硅整流調(diào)

速系統(tǒng)，下面對(duì)該調(diào)速系統(tǒng)作簡略說明：

6RA27系列調(diào)速裝置系全數(shù)字化的可控硅直流調(diào)速裝置，該裝置所有的開環(huán)和閉環(huán)功能-從斜坡函數(shù)發(fā)生器到觸發(fā)裝置-幾乎所有的功能都由一個(gè)16位的微處理器來實(shí)現(xiàn)，因此具有其它采用模擬電路的調(diào)速裝置所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。6RA27-V57系列可控硅整流調(diào)速裝置是一個(gè)三相、四象限、全數(shù)字化的、電樞可逆的邏輯無環(huán)流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。該裝置將直流電供給功能為1-450KW的他激直流電動(dòng)機(jī)的電樞和磁場，借助于電樞電流反向使電動(dòng)機(jī)在四個(gè)象限內(nèi)運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速是無級(jí)的，并且分為兩個(gè)區(qū)域，即低于額定轉(zhuǎn)速采用恒力矩方式，高于額定轉(zhuǎn)速采用弱磁調(diào)速（即恒功率調(diào)速）。

6RA27-V57系統(tǒng)的電氣特點(diǎn)：

該裝置除了上述一般性能外，還具有它獨(dú)特的電氣特點(diǎn)：

V57系統(tǒng)為使電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)減少轉(zhuǎn)速的超調(diào)量和制動(dòng)時(shí)限制電動(dòng)機(jī)的火花，采用了外限幅電路（即轉(zhuǎn)速限幅電路）。使得速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅值變化規(guī)律隨速度的一次函數(shù)變化。

系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器都采用比例與積分分開的P-I調(diào)節(jié)器，使整機(jī)調(diào)整較為方便。

6RA27-V57系統(tǒng)在提高可靠性方面的措施：

系統(tǒng)可靠性高，除了有一般的超速保護(hù)、弱磁保護(hù)、過流保護(hù)、缺相保護(hù)等外，還設(shè)置了欠壓保護(hù)和相位保護(hù)，最大的特點(diǎn)是采用了填充式的雙脈沖制，還具有快速性高的特點(diǎn)。

36RA27-V57工作原理：

主回路采用三相橋式反并聯(lián)電路；勵(lì)磁回路為單相半控橋電路，因此可實(shí)現(xiàn)額定轉(zhuǎn)速以下電壓調(diào)速，額定轉(zhuǎn)速以上的弱磁調(diào)速的功能。借助于邏輯無環(huán)流可逆方式，可以四象限運(yùn)行。控制部分由一個(gè)16位的微處理器構(gòu)成。裝置的全部功能由微處理器及接口電路實(shí)現(xiàn)，所有參數(shù)的更改均有一個(gè)鍵盤和顯示單元來完成。

主傳動(dòng)電氣原理圖，在懸掛按鈕站上，用模擬電位器實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)調(diào)速，依靠正反轉(zhuǎn)按鈕來確認(rèn)模擬電位器調(diào)速生效，其他按鈕完成機(jī)床最基本得一部分操作功能。

４進(jìn)給傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)

T2670G鏜床的進(jìn)給傳動(dòng)由四臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下:

上滑板主軸電動(dòng)機(jī)：Z4-112/4-1 11KW 3000轉(zhuǎn)/分

電樞：440V 28.9A 勵(lì)磁：180V 2.39A

下滑板主軸箱電動(dòng)機(jī)：Z4-132-1 18.5KW 3000轉(zhuǎn)/分

電樞：440V 47.4A 勵(lì)磁：180V 2.39A

根據(jù)機(jī)械加工要求及電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，我們選用了KSA23（220V，60A）的可控硅整流調(diào)速裝置，下面對(duì)該系統(tǒng)作簡略說明:

KSA23直流調(diào)速裝置是一種單閉環(huán)邏輯無環(huán)流電樞可逆的調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)的調(diào)速裝置，具有調(diào)速范圍寬(1:10000)，低速性能好，響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，可靠性高，體積小，重量輕，易于操作，便于維修等特點(diǎn). 該裝置采用一個(gè)帶并聯(lián)限流環(huán)節(jié)的速度調(diào)節(jié)器，還設(shè)有相序監(jiān)視、相位監(jiān)視、欠電壓監(jiān)視等檢測電路。

主回路采用三相橋式反并聯(lián)電路，借助于邏輯無環(huán)流可逆方式，可以四象限運(yùn)行。

５ 用OMRON可編程控制器(CQM1H-CPU21)改造鏜床電氣系統(tǒng)。

主控PLC選用OMRON SYSMAC CQM1H型，CQM1H是一種功能完善的緊湊型PLC，能為分散控制等提供高性能機(jī)器控制，利用先進(jìn)的內(nèi)裝板（包括高速計(jì)數(shù)器板、串行通信板、脈沖I/O板、模擬量I/O板等）可靈活地配置系統(tǒng)，通過中央個(gè)人計(jì)算機(jī)監(jiān)控PLC操作、編輯PLC程序、及讀/寫PLC數(shù)據(jù)等，以及Windows環(huán)境下的CX-Programmer編程軟件，具有高效的軟件開發(fā)能力，程序容量、DM容量和I/O點(diǎn)數(shù)都較同類產(chǎn)品優(yōu)越，且性能穩(wěn)定，是一款性價(jià)比極高的工程型中小型PLC產(chǎn)品。

T2670G鏜床選用CQMIH-CPU21為主控CPU，選用模擬量I/O作為與6RA27-V57、KSA23直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行模擬量交換，實(shí)現(xiàn)各部分直流電機(jī)的速度給定及實(shí)際速度的測取。

通過調(diào)試及運(yùn)行，主傳動(dòng)、進(jìn)給傳動(dòng)起制動(dòng)及調(diào)速性能都很好，PLC運(yùn)行也很好，各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到或超過原設(shè)計(jì)的工藝要求，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。