【摘 要】 本文詳細(xì)地介紹了用直流調(diào)速裝置和PLC來(lái)控制插床插頭的自動(dòng)循環(huán)過(guò)程的設(shè)計(jì)。 【關(guān)鍵詞】 控制 PLC 調(diào)速 指令 一． 引言 　　B50125B插床是濟(jì)南第二機(jī)床廠上世紀(jì)70年代初生產(chǎn)的大型插床。該機(jī)床主拖動(dòng)采用SIMOREG-V5裝置；插頭自動(dòng)換向由兩個(gè)無(wú)接觸式自整角機(jī)同軸連接（輸出電壓相位差1800左右），經(jīng)減速器與插頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，發(fā)送插頭傳動(dòng)軸的角位移，經(jīng)相敏放大和開(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)插頭上下的自動(dòng)換向。該機(jī)床使用多年后，機(jī)床故障多，插頭自動(dòng)換向傳動(dòng)越位誤差大，故急需改造。 二． 電氣改造方案 1．主傳動(dòng)的改造（插頭拖動(dòng)） 　　主傳動(dòng)直流電機(jī)參數(shù)：Pe=30KW Ue=220V Ie=161A ne=1000rpm勵(lì)磁電壓Uf=220V If=3.3A . 　　由于SIMOREG-V5系統(tǒng)老化，改為英國(guó)CT公司的MENTORⅡ可控硅調(diào)速裝置，型號(hào)為M210R，能適合插床對(duì)換向和制動(dòng)的快速性較高的要求。 2．插頭自動(dòng)換向的改造 　　由于原兩個(gè)無(wú)接觸式自整角機(jī)相敏整形電路故障較多，且出現(xiàn)嚴(yán)重超程，擬采用無(wú)接觸式感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)和PLC（S7-200）的控制。 三． 插頭的控制 　　該機(jī)床的工作臺(tái)進(jìn)給控制是用普通的交流電機(jī)和限位相配合完成，較為簡(jiǎn)單。插頭的控制是重點(diǎn)。其運(yùn)行特性如下圖： 　　插頭正向行程O(píng)A段為慢速切入，AB段為加速，BC段為切削段，CD段為減速段，DE段為自動(dòng)換向；反向也是如此。為此需要在CD段和HI段給出減速指令，DE段和IJ段給出反向指令，EF段給出抬刀指令，OA段給出工作臺(tái)自動(dòng)進(jìn)刀指令。這些指令的形成是通過(guò)PLC給出，并傳送到MENTORⅡ裝置，這也是本次改造的重中之重。 1． 可編程控制器（PLC） 　　本次設(shè)計(jì)采用西門(mén)子S7-200，CPU選用224型，擴(kuò)展模塊除了數(shù)字輸入輸出模塊外，還選用了EM235模擬量模塊。 數(shù)字量擴(kuò)展模塊給出插頭正、反轉(zhuǎn)指令，換向指令，減速指令；模擬量模塊輸出－10V～+10V電壓到MENTORⅡ裝置速度給定模擬輸入端子3，實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度調(diào)節(jié)。 2． MENTORⅡ裝置 　　MENTORⅡ裝置接到PLC的指令后要迅速作出相應(yīng)的反應(yīng)，尤其在插頭的反向和制動(dòng)指令到達(dá)后必須快速完成，否則會(huì)導(dǎo)致插頭滑出導(dǎo)軌，造成損失。 （1）反向 　　MENTORⅡ裝置采用雙橋反并聯(lián)系統(tǒng)，如下圖，適合插頭在工作中頻繁自動(dòng)換向。 　　就闡明基本概念的角度出發(fā)，兩組變流器可采用的理想控制原則如下：正、反兩組變流器同時(shí)送入觸發(fā)脈沖，但需要分別調(diào)節(jié)正組變流器的控制角α和反組變流器的控制角β，使兩者之間嚴(yán)格地保持α+β=1800的配合關(guān)系。這樣，兩組變流器各自輸出的直流電壓平均值完全相同且極性一致，處于平衡狀態(tài)。具體地講，當(dāng)某組變流器工作在整流狀態(tài)，并輸出一定的直流負(fù)載電流時(shí)，另一組變流器則處在逆變狀態(tài)，因?yàn)閮山M變流器各自的輸出電壓平均值相等，所以處于逆變狀態(tài)的變流器中沒(méi)有逆變電流產(chǎn)生，不存在電能回饋電網(wǎng)，就是待逆變狀態(tài)，表示該組變流器處在逆變狀態(tài)下等待工作，一旦當(dāng)控制角發(fā)生變化，導(dǎo)致直流側(cè)的電壓平均值略大于待逆變狀態(tài)下的變流器的輸出逆變電壓，該組變流器將立即投入工作。同樣，當(dāng)某組變流器工作在逆變狀態(tài)并輸入一定的直流負(fù)載電流時(shí)，另一組變流器則處在整流狀態(tài)下等待工作，就是待整流狀態(tài)。所以，在這種α+β=1800配合工作方式下，負(fù)載電流具有兩種流向，它可以方便地在兩組變流器中流過(guò)或自由切換，這就達(dá)到了換向的目的。 （2）制動(dòng) 　　MENTORⅡ裝置采用雙橋反并聯(lián)系統(tǒng)，被稱為4象限驅(qū)動(dòng)器，第一象限正向運(yùn)行，第四象限實(shí)現(xiàn)正向制動(dòng)，第三象限反向運(yùn)行，第二象限實(shí)現(xiàn)反向制動(dòng)，制動(dòng)的強(qiáng)度可用斜坡函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 3． 指令的形成 　　正、反轉(zhuǎn)指令，抬刀指令等相對(duì)減速換向指令簡(jiǎn)單，本文著重介紹減速指令、換向指令的形成。 （1）減速指令的形成 　　插頭開(kāi)起后，感應(yīng)減速接近開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)數(shù)字模塊報(bào)告給PLC，PLC通過(guò)模擬量模塊輸出相應(yīng)速度指令，減速指令控制MENTORⅡ裝置的速度給定，這樣就可以讓電機(jī)減速，達(dá)到減速效果。 （2）換向指令的形成 　　當(dāng)插頭正向進(jìn)給時(shí)，感應(yīng)塊感應(yīng)到正向換向接近開(kāi)關(guān)，正向換向信號(hào)報(bào)告給PLC，PLC給出換向信號(hào)并傳達(dá)到MENTORⅡ裝置，電機(jī)反轉(zhuǎn)；反向行程換向也是如此。 四． 結(jié)束語(yǔ) 　　該機(jī)床經(jīng)改造后，插頭的越位誤差由原來(lái)的560mm提高到改造后的150mm,大大提高了工效，而且故障率顯著降低。 參考資料 1．《半導(dǎo)體變流技術(shù)》西安交大 黃俊 2．MENTORⅡ使用說(shuō)明書(shū) 3．B50125B電氣說(shuō)明書(shū)