我公司某廠一6臺冷墩機是20世紀(jì)50年代從前蘇聯(lián)進口的設(shè)備，是飛機鉚釘?shù)膶Ｓ蒙a(chǎn)設(shè)備。70年代初，曾將電氣控制系統(tǒng)改造為可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)，至今已服役了30多年，電機整流子嚴(yán)重磨損，控制箱元器件老化嚴(yán)重，已無法保證加工精度要求。經(jīng)分析，決定采用變頻調(diào)速智能控制系統(tǒng)進行改造。

    一、改造要求

　　1．在不改動機床機械傳動系統(tǒng)的情況下改造為無級調(diào)速，調(diào)速范圍為30～120件/min。

　　2．變速系統(tǒng)安全可靠，使機床平穩(wěn)連續(xù)變速。

　　3．增加數(shù)顯裝置以計量加工件數(shù)，裝置具有設(shè)定加工工件總數(shù)、達到設(shè)定值時自動停機、當(dāng)中間需停機續(xù)料或出故障停機后再次開機時連續(xù)計數(shù)的功能。

　　二、變頻調(diào)速系統(tǒng)、智能型儀表控制系統(tǒng)簡介

　　根據(jù)電氣技術(shù)改造要求，選擇了變頻調(diào)速系統(tǒng)加智能型儀表控制系統(tǒng)。用調(diào)速電位器通過變頻器對變頻電機在0～1500r/min范圍內(nèi)無級調(diào)速；智能型儀表通過NPN接近開關(guān)對加工零件數(shù)目進行采集，再通過內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置和操縱實現(xiàn)對設(shè)備的控制。

　　選用ABB公司的ACS401—006—3變頻器，具有運行性能穩(wěn)定，擴展性能強，維護方便等特點。該變頻器電機恒轉(zhuǎn)矩4.0kW；輸進電流11.1A，輸出電流12.8A，過流（峰值）37A；輸進信號：啟動、停止和方向，模擬給定值；輸出信號：模擬輸出（頻率），繼電器輸出1(故障)，繼電器輸出2(運行)。

　　轉(zhuǎn)速的動態(tài)顯示選用DP3—SVA1A專用數(shù)顯表，具有小數(shù)點設(shè)定、比率、量程及零點調(diào)整，DC 12V輔助電源輸出等功能。輸進電源：電流0～20mA，電壓0～10V；采樣速度約2.5次/s；響應(yīng)速度約4.5s；最大顯示9999，自由設(shè)定小數(shù)點；電源為AC 110/220V、50/60Hz。調(diào)速開關(guān)選用2W，1kΩ線繞電位器。

　　采用智能型可逆預(yù)置數(shù)計數(shù)器與接近開關(guān)配合，以實現(xiàn)零件加工數(shù)目顯示。該計數(shù)用具有以下特點：采用開關(guān)電源，電壓適應(yīng)范圍大，抗干擾能力強；直接顯示實際值，并可設(shè)定顯示有效小數(shù)位數(shù)；鍵盤設(shè)定，LCD帶背光源顯示，操縱簡單；5種計數(shù)輸進模式，4種輸出模式，自動復(fù)位時間0.01～9.99s可調(diào)；使用鍵盤鎖定功能，根據(jù)要求鎖定不需要使用的鍵，防止誤操縱。

    三、硬件電路設(shè)計

　　變頻器控制采用工廠應(yīng)用宏（Factory）模式，是ABB公司專為工廠無操縱盤場合設(shè)計的，它提供了3線I/O配置。

　　變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖見圖1。調(diào)速電位器（RP）接至變頻器的外部給定調(diào)節(jié)輸進點（SCR、AI1、AGND），可以使變頻器的輸出頻率在0～50Hz范圍內(nèi)改變，從而實現(xiàn)對變頻電機的無級調(diào)速；將控制柜面板上的數(shù)顯表接至變頻器的輸出頻率點（AGND、A01），在數(shù)顯表上動態(tài)顯示變頻器的輸出轉(zhuǎn)速；將報警燈接至變頻器的繼電器輸出點（ROIB、ROIC），當(dāng)變頻器工作異常時報警。

智能型儀表控制系統(tǒng)原理圖見圖2。

　　在計數(shù)器面板上設(shè)定加工零件的總數(shù)；在計數(shù)器的信號輸進點（9、12、14）接進NPN型接近開關(guān)（SQ）。冷墩機每加工完成一個零件，接近開關(guān)發(fā)出一個信號給計數(shù)器，在顯示屏上顯示。計數(shù)器在顯示零件加工數(shù)目的同時，對預(yù)先設(shè)置的加工總數(shù)進行減1操縱，當(dāng)預(yù)置數(shù)減為0時，輔助輸出常閉觸點（3、4）斷開，使中間繼電器KAI失電，設(shè)備停止運行。為防止在自動加工過程中計數(shù)器設(shè)定的數(shù)據(jù)被他人更改，在計數(shù)器鍵保護輸進點（14、15）接一鑰匙開關(guān)（SA1），操縱者設(shè)定完相關(guān)參數(shù)以后，旋動SA1可以將計數(shù)器操縱面板上的所有鍵鎖定保護。

　　在計數(shù)器面板上設(shè)定加工零件的總數(shù)；在計數(shù)器的信號輸進點（9、12、14）接進NPN型接近開關(guān)（SQ）。冷墩機每加工完成一個零件，接近開關(guān)發(fā)出一個信號給計數(shù)器，在顯示屏上顯示。計數(shù)器在顯示零件加工數(shù)目的同時，對預(yù)先設(shè)置的加工總數(shù)進行減1操縱，當(dāng)預(yù)置數(shù)減為0時，輔助輸出常閉觸點（3、4）斷開，使中間繼電器KAI失電，設(shè)備停止運行。為防止在自動加工過程中計數(shù)器設(shè)定的數(shù)據(jù)被他人更改，在計數(shù)器鍵保護輸進點（14、15）接一鑰匙開關(guān)（SA1），操縱者設(shè)定完相關(guān)參數(shù)以后，旋動SA1可以將計數(shù)器操縱面板上的所有鍵鎖定保護。

　　通過智能性預(yù)置數(shù)計數(shù)器使改造后的冷徽機實現(xiàn)了加工工件數(shù)目數(shù)碼顯示，可以在0～999999范圍內(nèi)任意設(shè)定加工工件總數(shù)。當(dāng)加工工件達到預(yù)設(shè)數(shù)值時，設(shè)備自動停止工作，等待新的任務(wù)。當(dāng)加工過程中中間需要停機續(xù)料或因故障停機時，零件加工數(shù)目保持年限最大可達10年，重新啟動時可以接著計數(shù)。計數(shù)器可以通過操縱面板和背后按鈕進行復(fù)位，操縱簡便，維護方便。

    四、設(shè)備調(diào)試和運行情況

　　1．硬件現(xiàn)場連接。將接近開關(guān)安裝于設(shè)備上，依據(jù)電氣原理圖連接各部分元件。

　　2．參數(shù)設(shè)置。根據(jù)用戶單位的要求，通過設(shè)定加減速時間參數(shù)（2202），將變頻器啟動頻率由1Hz上升到50Hz（即電機轉(zhuǎn)速由0r/min上升至1500r/min)所需的時間設(shè)置為3s。

　　3．加工試驗。先在手動模式下啟動設(shè)備加工零件，設(shè)備運行動作正確，改為自動模式。在計數(shù)器上設(shè)定加工零件的總數(shù)為30件，啟動設(shè)備，當(dāng)加工數(shù)目達到30件，設(shè)備停止運行。在手動和自動模式下，轉(zhuǎn)動調(diào)速電位器，零件加工速度隨之改變，數(shù)顯表上顯示出不同時期的速度。

　　4．急停和保持。按下控制柜操縱面板上的急停按鈕，設(shè)備停止運行。拉掉總電源，計數(shù)器上的數(shù)據(jù)保持不變。重新送電啟動后，設(shè)備接著加工零件，直至達到預(yù)置數(shù)后停止。

　　5．復(fù)位。按動計數(shù)器操縱面板上的兩個復(fù)位開關(guān)，可以分別將預(yù)置數(shù)和加工數(shù)復(fù)位。

　　6．鍵保護。旋動鑰匙開關(guān)（SA1）后，計數(shù)器操縱面板上的按鍵操縱均失效。

　　設(shè)備經(jīng)過6個月運行，狀況良好，各項技術(shù)參數(shù)均達到了用戶單位的要求。

　　冷墩機電氣改造后，擴展性增強，可進一步在系統(tǒng)中加進可編程控制器（PLC），通過增加信號輸進點和編程，實現(xiàn)對加工過程的自動控制。