结合PLC对X5032机床的变频调速改造

　　变频调速及PLC控制技术常常应用于机床自动化控制系统中。由于系统控制过程较复杂，要求控制系统恒速可调可控，节能可靠，因此采用PLC与变频调速控制系统是最佳选择。这不仅可以大幅度节约电能，提高系统的自动化程度，而且使系统具有运行可靠稳定，结构简单，维修、维护、调整方便，经济实用易配置等优势，取代了传统的继电器控制系统。

　　1 问题的提出

　　X5032型立式升降台铣床是一种早期的立式铣床。机床的主轴传动系统由功率为7．5kw的电动机驱动，通过变速机构可以实现范围在30～1500 r／min的18种转速，是一种应用范围很广的机床。由于其使用过久，加之采用的是电器化控制，主传动系统的调速均采用多联齿轮离合器的方式，在实际加工过程中暴露出噪声大、起动传动不平稳、换速时冲击大等问题。鉴于实际需要和其寿命年限，需要对其进行小型化的改造。具体进行以下两点的改造：一是通过变频器实现主轴的调速；二是由于机床的传动部分许多电器元件已经老化，加上电器元件控制的本身的缺点，需通过PLC对控制部分进行改造。在X5032的改造中，变频器的控制是通过PLC来实现的，故采用PLC对整个机床的电气控制系统作相应的改造。

　　2 调速改造方案的确定

　　主轴转速的实现：电动机经弹性联轴器与1轴相连，通过7根轴及其齿轮将动力输出到立轴上，共有两个滑动的三联齿轮和一个双联齿轮，由变速机构以拨叉操纵，现在需要将其主轴机械传动部分进行简化，通过变频器控制异步电机来达到调速的目的。

　　2．l 调速原理

　　一般来说，异步电动机的转速可以通过改变电源频率达到调速的目的，而且变频调速具有调速范围大，平滑、稳定、效率高。操作简单，容易实现自动控制等优点。

　　2．2 变频器的选择

　　该铣床的主轴驱动电机采用的是异步电动机Y132M—4，额定功率为7．5 kw。由于变频器供给电动机是脉动电流，其脉动值比工频供电时要大。因此，须将变频器的容量留有适当的裕量。

　　为了增加调速改造的安全性和可靠性，采用后一式来确定变频器的输出电流，并可适当减少变频器的容量，结合电动机的铭牌参数，选择了BPTS—E15型变频调速器。BPTS系列变频器采用数字PWM变频电路系统，控制参数由触摸式开关设定，并具有抗干扰保护措施。BPTSE15型变频调速器采用三相 380 V电压输人，频率精度可达 1 0．5，可满足该铣床的主轴加工要求精度；频率范围0．6～125 HZ，满足铣床的调速要求范围；并有过电压、欠电压、过电流、短路、失速等保护功能。

　　2．3 分段调速频率的给定

　　由于该铣床原有的调速装置是由一个手柄拨转18个位置控制4个电磁离合器来实现调速的，为了防止在改造后操作工人一时难以掌握，用户要求调节转速的操作方法尽可能不变。需采用拨档式操作手柄，加上该铣床还要进行较为复杂的程序控制，故可应用PLC结合变频器的多档转速功能来实现调速的目的，拨档SAZ可通过左右旋转达18个位置，通过控制外接电位器的输入，而形成不同档的输人频率，但同时应使各档的转速与改造前相同。

　　2．4 电机的控制

　　电机的正、反转和停止控制是通过按钮SF、SR来实现的，其由PLC进行控制，相应的梯形图如图所示。接触器Y000（KMI）用于接通变频器的电源，由按钮X001（SB）和X002（SB。）控制；继电器Y002（KA。）用于正转，由X003（ST）和X004（SF）控制；Y001用于反转，由X003（ST）和X005（SR）控制。正转和反转只有在变频器接通电源后才能进行，变频器只有在正、反转都不工作时才能切断电源。

　　3 结论

　　通过变频器对机床进行调速改造后，使得机床的转速控制简单可靠，而且冲击小、换速平缓、运行平稳可靠、自动化程度较高、便于推广。它大大简化了操作程序，具有操作简单的优点。某厂投人使用该改造后的机床后，工件批量生产的质量得到了保证，工作效率提高了3倍以上，加工成本大幅度下降，受到了大家欢迎。