X2010A龙门铣床电气系统改造

X2010A龙门铣床电气系统改造
【摘要】文中介绍了欧陆590C直流调速器和欧姆龙CPA-2AH型可编程序控制器的工作原理。

X2010A龙门铣床电气改造方案。

欧陆590C直流调速器和CPA-2AH型可编程序控制器在电气改造中的实际应用及注意事项。

【关键词】直流调速器；可编程控制器；龙门铣床
1 前言
X2010A龙门铣床是北京第一机床厂1974年生产的产品，X2010A龙门铣床同时可以进行2个平面的铣削加工，主要运动是3个铣头主轴的旋转运动、工作台和3个铣头主轴的进给运动、横梁的升降运动。

所有进给动作共用1台Z2-52型、4KW直流电机，靠液压电磁阀换向实现不同方向进给动作，所有进给动作（包括横梁升降）必须等液压系统工作正常、压力继电器动作后方可进行；进给与横梁的升、降互锁：主轴与进给互锁；每个进给方向都设有超程保护开关；设有点动/连续工作方式；工作台和3个主轴箱具有正、反向进给和正、反向快速功能。

由于该系列的设备使用年代久远，电气控制系统线路老化，调速不稳定，加工质量不高，继电器故障频繁，维修困难，维修成本高，加上现在很难买到原有的抽屉式调速器配件，于是我采用欧陆590C直流调速器和欧姆龙CPA-2AH 型PLC对该机床进行电气改造。

2 欧陆590C直流调速器简介
欧陆590C直流调速器组成：主要由集成电路控制板、可控硅模块、液晶显示器、参数调整按钮、功能设置开关等组成。

输入电压为三项AC380V，电枢端输出直流电压值有DIP开关设定，设定范围为DC：150V 500V。

590C直流调速器可用传统模拟给定反馈工作，也可用上位机、或数字输入给定及增量式光编码器反馈工作。

欧陆590C内部设有过流、失磁、速度反馈丢失、电机超温、可控硅模块超温、可控硅触发失败等保护功能，同时590C直流调速器内部还设有故障自诊断功能，并将故障信息显示出来，以便于维修人员查找故障。

3欧姆龙可编程序控制器简介
欧姆龙CPM 2AH型可编程序控制器是一种紧凑型PLC，输入/输出的点数有10点20、40和60点，同时还可以扩展数字量单元模块和模拟量单元模块。

该机体积小、重量轻、性能高、软件功能强大、端子台可以脱卸维护性提高，主机进线电源为100V-240V AC，输入点为24VDc，输出形式有3种，即；继电器输出、晶体管输出、可控硅输出，输出驱动电压可依据PLC的输出形式选用AC 或DC电源。

4 改造方案
X20IOA龙门铣床由于故障率高、维修困难，考虑到大部分故障都是由电气故障造成的停机，因此决定将X20IOA龙门铣床的电气控制部分进行改造，具体方案如下：
4.1保留原有三台主轴电机、原有一台进给直流电机、原有液压系统。

4.2选用一台35A的590C直流调速器更换原有的抽屉式调速装置。

4.3选用欧姆龙CPM 2AH型PLC作为机床的主控制单元，提高动作准确率，简化电路。

4.4保留原有变压器，其余电气元件全部从控制柜中拆除、更换床身电线电缆。

4.5完善设备改造后全部电气资料，方便后期维护。

5 改造措施
5.1重新设计机床电气控制策略，绘制控制原理图、接线图。

5.2拆除旧电气控制柜，依据新的电路图重新配置电控柜及各类引线。

5.3保持原有按钮操作站，但更换一件10K Q可调电位器用于直流调速器速度给定。

5.4编制机床PLC的控制程序。

电气控制及程序要求：（1）所有进给动作必须在液压启动正常，压力继电器动作后方可进行；（2）进给的升、降互锁，即进给时横梁必须夹紧：（3）主轴与进给的互锁，启动时，主轴先启，然后才可以进行进给动作，停止时，先停进给，后停主轴，急停时，进给立即停止，主轴延时停止；（4）每1个进给方向都设超程保护开关；设有点动/连续工作方式；（5）工作台和3个主轴箱具有正、反向进给和正、反向快速功能。

5.5操作面板设有电机速度指示，直观明了，便于操作。

5.6从机床的控制信号来看，需要输入点32个，输出点22个，留有一定的余地，因此可选用CPM 2All型60点PLC。

5.7直流调速器控制原理：（1）采用欧陆590C数字直流电动机调速控制装置；（2）采用测速发电机反馈，具有较宽的调速范围和完善的保护功能；控制原理图如图（1）
三相进线电源经启动接触器KM和三相滤波器分别接到590C的L1、L2、L3的端子上，D7、D8接AC220V控制电源。

C5是使能端，通过液压启动正常来控制启用直流调速器。

C3端启动/运行顺序，控制正反向进给。

快速运行由C4、C5端控制。

G3、G4端为直流测速发电机反馈。

KAl、KA2、KA3是直流调速器的三个输出信号端，可根据需要连接。

6 现场调试
6.1电路检查。

由于电气控制柜功能及连接导线多，与机床上的接线箱连接通电前要认真的进行检查，避免烧坏电器元件。

6.2送电要按一定的顺序送电。

先断开所有低压断路器，合上总电源，在送控制电源，检测控制回路是否正常。

当正常无误后在将其它的断路器按功能要求逐个合上。

6.3送电检测完毕后调试运行程序。

调试程序时要按步骤分段进行调试，手动运动调试、自动运动调试、工作台进给调试等分段程序调试完毕后，便可以进行程序的整体调试。

7 注意事项
7.1 590C上装有电枢电流、电压、反馈电流设定开关，送电前应设定好，设定时必须根据电机的参数和590C使用说明书设定，避免烧坏直流调速器。

7.2 590C电路连接好后不要急于启动设备，先将主电源断开，送上控制电源，对电机进行参数优化运行，具体方法和步骤见590C说明书。

设定好运行参数方可启动电机。

7.3 PLC的输出接口为继电器输出，为了避免烧坏输出口，建议.输出口不要直接驱动负载，可通过使用外接小中间继电器驱动负载。

8 结束语
改造后设备运行平稳，各项性能得到明显改善，这种数字直流调速装置以其自身的优点使整个主传动控制系统的精度、调速范围、调速性能有了很大的改善，从而提高了加工能力及其加工质量。

用先进的可编程控制器取代繁杂的交直流继
电器控制系统，使元件减少，连线减少，大大提高了系统的可靠性，同时维护也十分方便。