电气改造

电气改造（通用12篇）

电气改造 篇1

随着科学的进步, 城市发展的需要, 医院内部在不断更新, 改造。由于受到城市规划, 建设资金的制约, 重建医院比较困难, 一般都是改扩建。就我院的实际情况, 谈谈自己的一些看法。

1 规范医院供用电系统势在必行

山西省汾阳医院是一所百年老院, 在1993年首批被评为三级乙等医院, 位于汾阳市胜利街, 居城市中心, 是集医疗, 教学, 科研和预防保健为一体的大型综合医院。建院初期, 只有集门诊, 住院, 办公为一体的“U”字形楼, 1990年以来, 经陆续加建和扩建, 现院区建筑面积为9.4万m2。

山西省汾阳医院有独立的低压配电室3个, 高压配电室1个, 由11万变电站专线进入医院, 配有3台500 kW大型自动启动、自动并网柴油发电机作为备用, 采用放射式供电方式, 通过架空线路或地下电缆供电。由于医院建筑的陆续加建和扩建以及新医疗设备的不断引进, 原有建筑供电系统随意性强, 供电系统混乱等问题日趋严重。特别是根据等级医院评审要求, 必须是双回路供电 (我院一直是单回路供电) 。随着电线、电缆、开关等的老化以及故障和误动作都可能造成停电, 轻则影响医院工作的开展, 重则造成重大经济损失或人员伤亡, 因此, 在医院的改扩建工程中, 首先要规范医院供用电系统。按照国家规范, 结合我院自身特点, 确定供用电负荷等级, 按照不同负荷等级要求进行供用电系统的改造, 以确保医院的供用电安全。

根据GB 50052-95供配电系统设计规范:供配电系统设计应贯彻执行国家技术经济政策, 做到保障人身安全, 供电可靠, 技术先进和经济合理;供配电系统必须从全局出发, 统筹兼顾, 按照负荷性质, 用电容量, 工程特点和地区供电条件, 合理确定设计方案。《供配电系统设计规范》根据对供电可靠性要求及中断供电在政治经济上所造成损失或影响的程度进行了分级。1) 符合下列情况之一时, 应为一级负荷:中断供电将造成人身伤亡;中断供电将在政治, 经济上造成重大损失;中断供电将影响有重大政治, 经济意义的用电单位的正常负荷。在一级负荷中, 当中断供电将发生中毒, 爆炸和火灾等情况的负荷, 以及特别重要场所不允许中断供电的负荷, 应视为特别重要的负荷。2) 符合下列情况之一时, 应为二级负荷:中断供电将在政治, 经济上造成较大损失;中断供电将影响重要用电单位的正常工作。3) 不属于一级和二级负荷的则为三级负荷。

根据上述规范, 结合医院供用电自身的特点, 医院的一级负荷应包括:急诊室、监护病房、手术室、分娩室、婴儿室、中心血库、病理切片分析、高压氧舱等的电力和照明, 以及计算机室, 培养箱, 恒温箱的电源, 根据《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》的规定:消防泵, 消防电梯, 防排烟设施, 火灾自动报警装置, 火灾应急照明, 电动防火门, 阀门等消防用电也应为一级负荷。其中, 急诊室, 监护病房, 手术室, 计算机等及所有的消防用电设备为一级负荷中特别重要负荷。重要的医疗设备, 如电子显微镜, X光机, 客梯, 水泵为二级负荷。一般照明及普通电力设备为三级负荷。

在《规范》第2.0.2条中, 对一级负荷的供电电源应符合的要求做出了明确规定:1) 一级负荷应由两个电源供电, 当一个电源发生故障时, 另一个电源不应同时受到损坏;2) 一级负荷中, 特别重要的负荷除由两个电源供电外, 尚应增设应急电源。此外, 在第2.0.6条中, 对二级负荷的供电系统, 建议也采用双回路供电。因此, 在改扩建工程中, 应增设一台柴油发电机组, 作为第三电源以及一级负荷中特别重要负荷的应急电源。一级负荷和二级负荷中重要的用电设备, 应采用双电源供电, 并在末端互投。对于监护病房, 计算机房等允许中断供电时间为ms级的供电, 在供电末端安装蓄电池 (UPS) 不间断供电电源。

2 合理选择保护电器 (低压开关)

目前, 在医院供电管理和维护过程中, 普遍是按照开关的额定电流, 延时过电流脱扣器的整定电流来选择开关, 而忽视了脱扣器瞬时动作整定电流的选择。在选择小设备, 小容量开关时尚不明显, 但当选择大设备, 大容量开关时尤显重要。若在上下级和短路保护值间缺少选择性, 一旦发生短路事故, 往往会越级跳闸, 使事故范围及停电范围扩大, 造成更大的经济财产损失, 甚至出现人身伤亡事故。

2006年, 我院14层大楼投入运行前, 新增低压配电室, 供电局施工人员为提高整体供电的可靠性, 保障电网安全运行, 将配电柜低压主进开关脱扣器的瞬时动作整定电流设定为额定电流的3倍。由于产品出现质量问题, 高压氧室线路总开关在运行30 d后需重新更换, 在更换的过程中, 忽略了上下级间短路保护值的选择性, 将DZ10-250开关的脱扣器瞬时动作整定电流设定为额定电流的10倍, 即低压出线开关的脱扣器瞬时动作整定电流大于低压主进开关。一次, 制氧站70 kW风机电机烧毁, 致使总配电柜跳闸, 而高压氧分线路DZ10-250分闸未动作。后采用分路送电, 查明为高压氧线路开关故障。此次事故造成整幢楼停电20余分钟, 险些造成重大医疗事故, 给医院造成了重大的政治影响和经济损失。

在中华人民共和国行业标准JGJ T16-92民用建筑电气设计规范中, 对低压配电线路的保护进行了明确规定:1) 低压配电线路应根据不同故障类别和具体工程要求装设下列保护:a.短路保护;b.过负荷保护;c.接地故障保护;d.中性线断线故障保护。2) 配电线路上下级保护电器动作应具有选择性, 各级间应能协调配合。

自动开关与自动开关之间的配合, 要求上一级自动开关脱扣器的额定电流一定要大于下级自动开关脱扣器的额定电流;上一级自动开关脱扣器瞬时动作整定电流一定要大于下一级自动开关脱扣器瞬时动作整定电流。因此, 我们不论是在日常维护、修理工作中, 还是在更新改造过程中, 在选择保护电器时, 要根据国家规范, 合理确定配电线路上, 下级保护电器, 使其间具有选择性, 以减少事故。

3 科学选定供电设备

在选定供电设备时, 一要注重设备的质量, 二要注重技术的适宜性。医院建设常常受到建设资金的制约, 因此, 在保证质量, 满足设备功能的前提下, 要尽可能地降低不必要的功能和费用, 以便有效保障供电并控制工程造价。

在山西省汾阳医院新建14层外科住院大楼时, 由于受场地, 设计等原因, 将高、低压配电室全部建在地下室, 面临着变电室面积有限, 限制了低压开关柜的总面积;变压器总台数的减少使得单台变压器容量很大, 对低压主进开关的技术要求相应提高;要求低压开关及低压开关柜具有较高的质量和可靠性保证等一系列问题。如何既满足功能需要, 又减少投资, 控制造价, 经过广泛调查研究, 多次深入兄弟单位取经, 依靠当地电力系统的经验设计, 结合我院实际情况, 变压器采用箱式干变, 配电柜GGD, 低压空气断路器采用上海开关厂生产的, 具有通断能力大, 体积小, 标准化程度高, 操作安全方便, 质量稳定的系列开关, 以确保我院医、教、研的正常运行。

4 结语

在医院电气设计或改造过程中:1) 要依据国家相关规范, 紧密结合医院供用电自身特点, 严格规范供用电系统, 合理选择保护电器, 科学选定供电设备;2) 要加强有关人员的继续教育, 不断提高专业技术水平, 确保在维护修理及电气改造过程中, 不留隐患。

摘要：结合医院供电工程改造实例, 从规范医院供电系统、合理选择保护电器 (低压开关) 、科学选定供电设备三个方面阐述了医院供电工程改造应注意的问题及方法, 以确保医院的正常运行。

关键词：医院,电气改造,供电系统,电器保护

参考文献

[1]GB 50052-95, 供配电系统设计规范[S].

[2]JGJ/T 16-92, 民用建筑电气设计规范[S].

电气改造 篇2

关键词：天车 PLC 变频器 电动机

前言：天车是一种用来起吊、放下和搬运重物、并使重物在一定距离内水平移动的起重、搬运的设备，在生产过程中有着重要应用。

它是由大车、小车、减速机、电动机、控制系统等设备构成。

它的运转情况直接影响到正常生产，甚至涉及到工人的人身安全。

一、天车常见问题

1、起动时电流对电网冲击大，电能浪费严重。

2、设备使用寿命缩短，安全系数较差，运行可靠性低。

3、容易造成电能的浪费。

4、起重机工作量大，切换十分频繁，触头容易烧坏。

同时因工作环境恶劣，转子回路串接的铜电阻经常烧坏、断裂。

设备故障率比较高，维修工作量比较大。

5、升降电动机有时会受力不均匀，易过载，直接造成电机损坏或者钢丝绳断裂。

6、起重机经常性的反复操作，终处于大电流工作状态，降低了电器元件和电动机的使用寿命。

7、起重机工作的协调性主要靠操作人员的熟练程度。

劳动强度大，容易疲劳和误操作。

针对以上不足，本次改造的起重机采用PLC和继电器----接触器控制，电动机调速方式采用变频调速，可实现了起重机的电气自动化控制。

二、改造方案

交流电动机的调速方式很多，综合各种性能最佳者为变频调速方式。

(一)拖动系统

1、电动机选型：

大车与小车所用电动机选用普通的笼型转子异步电动机即可， 升降用电动机，应选用变频专用的笼型转子异步电动机。

2、调速方法

目前国际上最先进的就是变频调速。

变频后转速可以分档控制，改进中对主钩电动机可采用分几段速度运行，从低到高逐步切换，这样，就能有效的防止了电动机的全矩启动。

3、制动方式

(二)采用再生制动、直流制动和电磁机械制动相结合的方法。

1)首先，通过变频器调速系统的再生制动和直流制动把运动中的大车、小车和起重机的速度迅速而准确地降到0;

2)对于起重机，常常会有重物在半空中停留一段时间，而变频调速系统虽然能使重物静止，但因设备容易受到外界因素的干扰，因此，利用电磁制动器进行机械制动仍然是必须的。

(三)变频调速系统的控制要点

天车拖动系统的控制动作包括：大车的左、右行走及速度档位;小车的前、后行走及速度档位;起重机的升、降及速度档位等。

所有这些，都可以通过程序PLC进行无触点控制。

天车控制系统中需要引起注意的是关于防止溜钩的控制。

在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑的现象，称为溜钩。

防止溜钩控制需要注意的是：

1)电磁制动器在通电到断电(或从断电到通电)之间是需要时间的，因此，变频器如过早地停止输出，将容易出现溜钩。

2)变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率，以免发生“过流”而跳闸的误动作。

三.采用变频调速的优点

1.变频器调速系统的保护功能强

1)变频调速以其体积小、通用性强、动态响应快、工作频率高、保护性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而优于以往的任何调速方式;

2)使用变频器，可以进行电机的软启动，而让电机具有很快的动态响应并且实现无级调速;另外对电机的一些参数做到补偿;对电源|稳压器的缺相、欠压、过压、过流等都能做到很及时很准确的检测而自动采取应变措施保护电机;

2.工作可靠性显著提高

1)电磁铁的寿命可延长

原拖动系统是在运动的状态下进行抱闸的，采用变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损可减小;

2)操作手柄不易损坏

原系统的操作手柄因常常受力过大，易损件。

采用变频调速后，操作手柄的受力将大大的减小，不容易损坏;

3)控制系统的故障率大为下降

原系统是由于十分复杂的接触器、继电器系统进行控制的，故障率较高。

采用了变频调速控制系统后，控制系统可大大简化，可靠性大为提高。

4)节能效果十分显著， 转子回路的采用变频调速系统后，非但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，并且在起重机放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源。

5)调速质量明显提高 ，并且调速平稳，能够长时间低速运行，具有很高的定位精度和运行效率。

6)可简化传动链 能进行无级调速，可省去减速箱，使传动链结构简单，设计标准化。

3.PLC的特点：

PLC按控制程序来对起重机各种工况进行协调，并决定其工作状态。

工作可靠，扫描速度快，控制灵活。

具有体积小，结构紧凑;硬件资源丰富，执行速度高;独特的抗干扰设计，数据的掉电保护功能;板件严格的三防处理，适应恶劣现场环境。

四、效果

针对原控制系统中的不足，经过改造后的变频调速控制系统具有以下几个优点：

1.变频器调速控制系统的保护功能强

2.工作可靠性显著提高，

3.节能效果十分可观

4.调速质量明显提高，具有很高的定位精度和运行效率。

5.可简化传动链，实现进行无级调速，

五、结束语

电气改造 篇3

关键词：饱和潜水设备 钟内照明 氦氧潜水电话

引 言

200米氦氧饱和潜水设备是法国“COMEX”公司1983年建造的，它最大潜水深度是200米，也是我国第一套由上海打捞局实际应用的饱和潜水设备。其优点是潜水作业深度大、工作时间长、工作效率高，广泛应用于海上深海作业区域。其缺点是设备自1983年出厂至今已经30年了，原有电气部分的设备已跟不上现代发展的需要。例如：“DDC” 舱室和“SDC”潜水钟的照明系统，灯光瓦数小，出现光亮度不够；通讯系统、电视监控系统、气体分析系统都是用分立元件晶体管电路组合，其通信音质清晰度、图像彩色鲜艳度、气体分析仪精度等已经达不到现代电子发展要求。大规模集成IC和微处理器的出现，使这些通信、电视、仪表的性能上可以有大幅度提升的空间。为了提高我国潜水设备的发展，我局决定对200米饱和潜水设备进行了大规模的设备和电气系统改进

设备的主要组成部分如图1所示：

图中：1. 控制房：内有起吊操纵台、电视监控系统、通讯系统、气体分析系统、电力分配控制系统、环境控制系统。2. 潜水部分：氦氧饱和“DDC”六人减压舱、“SDC”二人潜水钟、液压潜水钟绞车、导向绳绞车、脐带绞车。3. 水房：环控主机和生活水锅炉。4. 热水房：潜水热水机。

1 改 造

对200米饱和潜水系统的改造，历时一年多。尤其是对电气设备方面，进行了较大的改进，使其更加完善。设备改造完成后，参加了2011年的 “番禹”工程、2012年的“野城”和“汶昌”工程等，饱和潜水设备的电气系统经历了实际应用的考验，证明其能够胜任长时间的连续作业。

1.1 潜水钟内照明的改造

由此可见：降低了电压，电流变小，灯泡工作在比额定功率时的电流小，起到了灯泡不易损坏，保护灯泡的作用，而且对潜水钟的穿舱件插座也起到了保护，避免了由于灯泡损坏，需要开钟维修所造成的一系列损失。日后的“野城”等一系列饱和潜水作业，验证了这样的改造是可行的。

1.2 氦氧潜水电话的电路解析与更新

潜水员在水下的氦氧环境中讲话，由于传递声音的介质是氦氧氛围与空气不同，所以声频变高，传到水面上几乎无人能听懂。因而诞生了氦氧潜水电话，它是水下的潜水员与甲板控制室内潜水监督对话的通信设备。它主要是将音频进行处理后再播放出来。原有的200米饱和潜水系统中的氦氧潜水电话年代太久，它是采用分立元件制造的，工作时噪声大，其通话质量的可懂度也很低，往往是依靠潜水监督的经验半听半猜。现今行业中大部分用户已经使用美国“AMRON”公司生产的产品，它内部线路元件产用集成运算放大器，其特点是：噪音小，音质较好。根据实物，绘制出该机的电路图如图3所示。

“AMRON”氦氧电话的电路中，采用MC1458和LM383集成运算放大器作为低频放大器和功率放大器的，它是工作在线性放大区，输入信号与输出信号成线性关系，信号来自人讲话的频率，一般在零至几百赫兹。线性集成运放它实际是一种高放大倍数的直耦合放大器，在外电路可加不同深度的负反馈，因此就把这种集成化的直耦合线性放大器统称为集成运算放大器。输入是采用恒流源差动放大器组成，以获得尽可能低的零点漂移和尽可能高的共模抑制比，也就是说把输入需要信号可取得较高放大，把输入无用杂信号放大倍数降低为零。

“AMRON”氦氧电路采用运算放大器元件“NE5534”，作为前置放大器，话筒信号双端输入“NE5534”2号、3号脚，达到输入信号稳定性好，被“NE5534”放大后在6号脚输出，通过C1耦合进入电位器，调节音量，再次加到下节运放“NE5534”放大，与前节不同之处是把双端输入变为单端输入多端信号，在第二节放大器的6号脚输出，C7电路耦合到运算放大器 “MC1458”，“MC1458”是用2块运放集成在一起模块。其中：

1.作为功率放大器前的激励放大器，同时输入前节音频信号和氦氧校正信号进行混合输入到“MC1458”，U5A.

2.U5A 、1号脚输出信号到U5B、6号脚输入、输出倒相。正、反波形的音频信号，同时在“LM383”组成功率放大电路进行功率放大。然后推动扬声器发出清晰声音。

我们这次200米饱和潜水的电气改造，更新了氦氧潜水电话，提高了通话的可懂度。潜水员和潜水监督反映良好。

2 结语

上述这些实例是工作中的经验总结，愿与各位分享，为我国饱和潜水设备管理、维修保养工作奉献一份力量。

机床电气技术改造 篇4

关键词：机床,电气技术,改造

1 利用可编程控制器对旧设备改造

MZ204机床是我厂加工轴承内径工序普遍使用的磨床, 它是由传统的继电器JZ02-44控制, 由于设备陈旧、元器件老化、配线混乱、故障频繁、运行可靠差, 给维护维修造成了很多困难, 也使机床加工效率大为降低, 给生产造成很大影响。为改变这种状况, 我们采用了PC对MZ204机床进行了电气改造, 使旧设备重新换发了青春。

1.1 PC机概述

EX40型PC、共40个输入/输出点, 其中有24个输入点, 16个输出点, 按八进制编号。采用单片微处理器, 中规模集成电路蕊片。使其逻辑功能强、可靠性高、体积小和耗电少, 可加扩展单元可扩展为60、80、100、120个输入/输出点。可利用LCD编程器把程序以梯形图的方式输入到PC中, 使添加电路方便, 也可根据工件加工要求而改变程序。LCD编程器结构紧凑, 重量轻, 可在液晶显示器上直接显示梯形图, 并可监控机床运行情况, 便于查找故障。该PC有三种输出方式:继电器输出、双向可控硅输出和三极管输出。该PC电源可用交流220V、110V和直流24V。内部用电藕合器进行隔离, 可提高抗干扰能力。其输入/输出均采用发光二极管显示, 以便在显示输入/输出信号时看是否工作到位。输入接口地址为XO-X27, 输出接口地址为Y0-Y27, 内部继电器为R0-R17, 时间继电器为T0-T17, 计数器C0-C17。PC内部点可重复使用。

1.2 利用PC对MZ204机床改造说明

MZ204机床主电路为三相交流380/50HZ。有油泵电机、磁性分离器电机、水泵电机和工件电机。控制线路有交流110V、36V、6.3V和直流24V, 主控制回路用直流24V, 照明用交流36V, 信号灯用交流6.3V。在本机床安装EX40型PC时、采用了交流220V作为PC电源。执行部分电磁阀采用直流24V控制。该机床分自动、半自动、调整三种工作方式。其中调整控制不通过PC直接用面板开关直流24V电源控制电磁阀。在安装PC时把PC输入端接入机床各接近开关及各外部控制信号及微动开关, 按输入端地址X0-X27依次为:调整、工作台原位、工作台反向、修整器倒抬、工作台1/3、复位压、工件进给、粗进给、精进给、上料压、下料压、跳出压、定程仪表、有无修整、自动启动、进车、粗磨、精磨、尺寸到、复位、光磨时间和自动。 (详见图)

由于PC继电器输出过载能力强, 我们采用PC继电器输出, 它可直接驱动接触器和电磁阀等。它的输出地址Y0-Y27, 依次连接电磁阀, 其顺序为:工作台速度、修整速度、工作台方向、修整器倒抬、上下料测爪进出、回跳、测爪收张、补偿、快进给、粗进给、精进给和卡盘上磁。

为了避免电磁阀断电时产生的反电动势对电磁铁和机床电气造成不良影响, 在电磁阀两端并联续流二极管加以保护以免烧坏电器元件, 二极管耐压值取额定电压两倍以上。

通过对MZ204机床改造, 该机床经过长期运行表明, 由于采用PC控制系统, 整机控制系统具有程序设计、思路清晰、硬件电路简单实用、控制精度高、运行可靠、抗干扰能力强, 具有良好的性价比等显著优点。提高了生产的自动化水平, 减小操作人员的劳动强度, 增加了设备的使用效率。

2 对机床电器防水问题的解决

我厂轴承磨加工设备大多采用冷却水冷却, 有很多部位的电器元件都是在接触水的环境中工作的, 所以电器的防水问题一直是机床维修中的难点, 机床经常因电器元件进水潮湿而连电烧毁。自己经过不断摸索积累了一定的经验, 我们先后对内沟机床、内径机床、外沟机床等数十台设备的行程开关进行了改造, 特别还对机床电磁卡盘线圈防水问题进行了解决, 效果非常令人满意。

2.1 行程开关防水问题

内沟机床3MZ1310B修整器和机械手行程开关;外沟3MZ1410SA金钢笔倒抬行程开关;内径MZ204、MZ208机械手行程开关等。原来这些行程开关都是机械触点, 防水性差、机床故障多、备件消耗大。我们全部改为防水接近开关, 改造后的机床故障率明显下降, 降低了消耗, 提高了生产效率。

2.2 电磁卡盘线圈防水问题

电磁卡盘直接接触工件, 在机床工作时冷却液的冲击很大。电磁卡盘线圈的安装传统做法是采用石腊加密封或干脆只用密封胶圈的做法。由于线圈在工作中产生热量, 石腊熔化易产空隙, 加之密封不严, 卡盘线圈内容易进水使线圈潮湿, 经常造成接地或匝间短路而烧毁线圈, 不但造成浪费大, 而且装卸线圈卡盘误工时间长, 给生产造成很大影响。我们经过多次研究实验模索, 先后采用树脂胶、沥青等, 但效果都不很理想, 后来我改用黄甘油密封加之密封圈效果非常理想。目前全分厂电磁卡盘密封全部都采用了这种方法, 不但降低大量中停时间还给分厂节省很多资金。以前每月平均损坏12个线圈, 年平均损坏140多个线圈, 每个线圈价值100多元, 改造后年平均损坏只有20多个, 仅此一项一年就为分厂节约2万多元。受到了分厂各级领导的一致好评。

3 结束语

矿山改造电气节能降耗分析论文 篇5

摘要：对矿山改造工程中电气节能降耗技术的应用进行了分析，阐述了电气能耗的原因。详细介绍了电气节能降耗技术在矿山改造工程中的应用，并总结了节能降耗技术的要点，指明电气节能降耗的重大意义，旨在降低矿山改造的成本，节约资源。

关键词：矿山改造工程;电气节能降耗;技术应用

随着经济建设的不断发展，我国越来越注重能源的节约，不断的推出节能环保政策，对矿山改造工程的电气节能降耗方面也提出了一定的要求。电力是矿山生产的主要能源，在这样的情况下采取什么样的方法降低矿山改造工程中的能源消耗显得尤为重要。想要实现矿山改造功能的节能降耗，就要对矿山改造过程中产生能源消耗的原因进行具体的分析，再从这些问题入手，提出相应的解决措施。同时，在矿山改造的过程之中还要引进一些先进科学的施工技术，这样不仅能够在一定程度上减少矿山的能源消耗，还能在一定程度上提升矿山的经济效益。电气节能降耗技术在应用于矿山改造工程时，要多方面的矿山改造工程进行详细的分析，从矿山改造工程中的电动机能耗到改造工程的照明系统等都要进行具体的分析，这样才能够提出合理有效的节能降耗措施。

电气改造 篇6

关键词：《CA6140车床电气控制线路PLC改造》 一体化课程

一、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学目标

首先，描述CA6140车床电气控制线路PLC改造的功能、工时、数量，列举工作任务的技术要求（外观、牢固度等），明确项目任务和个人任务要求，服从工作安排；其次，描述CA6140车床电气控制线路的基本结构和基本工作原理等；第三，能够详细叙述车床电气控制线路分析及改造工作过程，以及所需设备清单、时间安排、人员分工等；第四，按图样、工艺要求和安装规范，正确选用工具进行安装；第五，能按照任务要求制订检测调试报告；第六，能正确选用工具、仪表进行检测调试，以达到检测调试要求；第七，按照安全操作规程正确通电试车。

二、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学内容

《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学内容主要有六点：第一，学习PLC基本控制原理及分析方法；第二，学习CA6140车床电气控制系统基本结构及控制要求；第三，学习CA6140车床电气控制线路及PLC程序设计方法；第四，学习CA6140车床电气控制线路所用电器元件的选择及配线要求；第五，学习CA6140车床电气控制线路模拟盘制作的工艺配线标准及调试；第六，学习CA6140车床电气控制线路的PLC改造方法。

三、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程的教学过程

1.教学活动的准备阶段

教师首先准备好教学器材，在教学过程中引导学生掌握CA6140车床结构图及型号、CA6140车床的运动形式、CA6140车床电气控制线路原理图、CA6140车床电气控制线路特点及控制要求、主电路和控制电路分析等知识。

2.教学活动的计划与决策阶段

（1）分析CA6140车床电气控制线路，设计PLC改造方法

CA6140车床继电器控制系统中，主轴电动机M1通过按SB2，KM得电，主触头闭合电动机正转，KM辅助开点闭合（自锁），另一处KM辅助开点闭合，为KA1得电准备实现正转控制，采用机械方式（多片摩擦离离合器）实现反转，通过按SB1，KM失电，M1停车。冷却泵电动机M2与M1采用顺序控制，只有当主轴电机M1启动后，即KM常开触点（10区）闭合，合上SB4，中间继电器KA1吸合，冷却泵电动机M2才能运行。当M1停止时，M2自行停止。

应用SIMATIC S7-200系统代替传统继电器控制系统。如电动机正反转PIC控制电气线路的设计、安装与调试，对CA6140车床电气控制线路进行PLC改造。

（2）SIMATIC S7-200控制系统

掌握SIMATIC S7-200控制系统的硬件组成， 设计PLC控制的地址分配表、系统接线图及梯形图的设计方法以及三者之间的联系，正确使用S7-200控制系统编程软件的方法。

3.教学活动的实施阶段

（1）设备清单

适当地简化CA6140车床电气控制原理图，并替换了所用元器件，但机床的动作程序和控制过程基本不变。

（2）CA6140车床电气控制线路主电路的安装和调试

学生能正确画出CA6140车床电气控制线路的布置图、主电路图，按工位，签字领取设备，检查电器设备好坏，独立完成实际配线操作，会用万用表检查线路故障、模拟调试，在规定时限内完成通电试车。

（3）根据I/O分配表，绘制系统接线图

根据CA6140车床电气控制线路的控制要求，确定CA6140车床电气控制线路。

（4）学生的实际操作

在教师的指导下，学生在规定时限内完成实际主电路、控制电路、PLC配线，会用万用表检查线路故障、模拟调试，能排除简单故障，在规定时限内完成通电试车。

4.教学活动的检查与评价阶段

课程完成后，各小组质检员能在教师的指导下，填写相关表格，根据自己的实际情况，总结操作要领及技巧，并写出个人总结。

四、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课堂教学的特点

《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化教学有六个特点：第一，理论教学和实践教学相融合；第二，专业学习和工作实践学做结合；第三，培养学生的职业能力；第四，以典型工作任务结构为基础，与实际工作有直接联系；第六，一体化课程授课方式基于工作过程，充分发挥学生主观能动性和创造性；第七，深化技工院校课程改革，赶超世界制造强国，提高竞争能力。

五、《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化课程教学改革存在的问题

《CA6140车床电气控制线路PLC改造》一体化教学课程改革存在五个比较显著的问题：第一，实训场地建设的投资巨大，耗材费用大；第二，没有配备专业设备维修人员；第三，师资力量不足；第四，典型工作任务具有地域特点，通用性差；第五，缺少校际交流。

3#浮吊电气项目改造 篇7

1.1 新技术应用。

1.2 降低故障率, 提高台时效率。

1.3 变幅机构改造, 减少冲击。

1.4 确保设备安全运行。

2 改造过程及说明

525浮吊是由起升机构、变幅机构、旋转机构等组成;3#浮吊的控制系统原先是继电器常规控制方式, 线路复杂繁琐, 中间继电器和时间继电器使用较多, 导致故障率高并且电工处理故障时间长等不利因素。为了简化线路和降低故障率, 在控制系统中我们改由PLC来控制, 同时为了保证PLC的运行安全可靠, PLC的输入和输出部分我们采用了继电器隔离。变幅系统的传动机构的连接方式为刚性连接, 在变幅过程中冲击力过大, 为了减小冲击和延长设备的使用寿命, 我们对变幅的电控系统进行了改造;首先我们把变幅电机 (YZR180L-8 11KW) 改为YZRW180L-8 11KW涡流制动电动机, YZRW系列涡流制动电动机是由YZR系列电动机和装于其副轴伸的涡流制动器组成, 它把驱动和调速两种功能集于一体, 其特点是:具有稳定的低速调速特性和无失控、运行可靠等优点。其次我们对变幅的控制系统进行改造, 变幅电动机调速是串电阻调速, 共有四极调速, 操作手柄在一档时电阻不切除, 操作手柄在二档时切除一级电阻, 操作手柄在三档时其余三级电阻依次延时切除;作业时操作手柄在一档和二档时涡流制动得电工作, 操作手柄在三档并且变幅机构不在减速区时涡流制动不得电, 当操作手柄在三档并且变幅机构运行到减速区时涡流制动得电, 涡流制动器工作。在这次设备改造中我们还增加了电机测温及报警装置。

3 新技术的应用

上世纪80年代至90年代中期, 是PLC发展最快的时期, PLC逐渐进入逻辑控制领域, 随着科技的发展和时代的进步, PLC的功能进一步增强, 应用范围越来越广泛。PLC的网络能力、模拟量处理能力、运算速度、内存、复杂运算能力均大大增强, 不再局限于逻辑控制的应用, 而越来越应用于过程控制方面。

在这次电气系统改造中我们采用了PLC控制, 我们选用了西门子S7-200系列CPU226, 24输入/16输出共40个数字量I/O点, 该项目全部共需要96个数字量, 2个模拟量, 因此我们又扩展4个模块, 分别为16输入/16输出共32个数字量6ES7 223-1BL22-OXAO一块、16点数字量输入6ES7 221-1BL22-OXAO两块和两路热电阻输入6ES7 231-7BP22-OXAO模拟量一块。PLC可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统, 它采用一类可编程的存储器, 用于其内部存储程序, 执行逻辑运算, 顺序控制, 定时, 计数与算术操作等面向用户的指令, 并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分, 支持多种开发方式:C语言、梯形图等, 代表着可编程自动化控制发展的未来。

随着多媒体信息查询的与日俱增, 人们越来越多地谈到触摸屏, 因为触摸屏不仅适用于中国多媒体信息查询的国情, 而且触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术, 我们用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作, 从而使人机交互更为直截了当, 这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用户。

触摸屏作为一种最新的电脑输入设备, 它是目前最简单、方便、自然的一种人机交流互动的方式。为了让维修电工处理故障时能够做到及时准确, 我们增加了人机界面, 选用了一块PWS 1711-STN触摸屏并实现电机温度显示、设备状态显示、故障记录、故障报警等功能, 增加了人机直接互动。

4 改造后的效果

生料化验取样装置电气改造 篇8

硅酸盐水泥熟料中的主要矿物组成有:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。这四种主要矿物是由生料的四种主要氧化物经高温煅烧而形成的氧化物的集合体。可见, 生料配比是否合理是获得高质量水泥熟料的前提, 没有合理的生料配料方案及准确的生料控制方法是很难烧出高质量熟料的。我们如何知道生料成分是否合格, 通过我们的取样装置进行自动取样, 通过化验来分析成分, 来指导配料, 我们的取样装置运行是否正常, 是化验生料的前提。我们必须保证取样装置运行的稳定性和可靠性, 和时间的变动性来满足我们取样的时间和周期。

1 工艺要求及取样原理

此次设计的取样装置为自动控制, 整点时候取样装置开始工作, 在前十五分钟内, 间隔十分钟清灰五秒, 十五分钟到三十分钟内, 取样八秒, 间隔十二秒, 清灰二十秒, 再间隔十二秒, 取样八秒依此循环。三十分钟到六十分钟, 间隔十分钟清灰五秒, 依此循环。这样取样装置取出的生料样品适量。下面介绍一下取样装置工作原理:机械部分由螺杆、螺杆机筒也即取样管、出料三通、安装套管、减速电机组成, 电气部分包括开关、接触器、按钮、热保护器、西门子可编程逻辑控制器LOGO!、三相电机等。当电机正传时为取样, 反转时则为清灰。再有就是取样装置安装问题, 我公司的生料取样装置安装在入预热器提升机的尾轮部分, 在料斗开一个圆孔, 孔径大小与取样管一致。器头水平伸入, 然后旋转方向, 使取样管进口迎向物料, 以便更好地取料。

2 程序设计及硬线连接

此次取样装置电气部分, 我们采用西门子可编程逻辑控制器LOGO!进行程序编写, 代替了原来的时间继电器硬线连接, 通过编写程序使外部电气硬线连接简单, 故障点大大的减少了, 故障率大大的降低, 而且它适应环境能力强。以前经常更换时间继电器, 还有硬线接点松动现象, 直接影响了取样的时间和生料化验结果, 影响了熟料的质量, 这在生产中是不允许的。我们要保证取样装置的稳定, 可靠。程序编写图见图1。

此次程序图中我们应用了LOGO!的接通延时继电器和异步脉冲发生器, 可实现现场的具体要求, 灵活、方便、功能强大。另外从经济效益出发, LOGO!一次性投入可使用五年以上, 时间继电器数月就需要更换, 影响生产, 无形中造成巨大的经济效益流失。

硬线连接:主回路和控制部分, 见图2。

3 总结

本次取样装置电气改造在程序方面和硬线方面都各有优点, 程序中我们把取样和清灰时间进行了间隔, 这样KM1和KM2接触器不会同时吸合, 造成开关跳闸, 出现短路现象。在硬线方面, 我们对KM1和KM2接触器进行了硬线互锁, 同样也达到了避免程序出现问题, 造成接触器同时吸合的现象。接触器不会烧毁。从改造以来, 取样装置运行良好, 得到了岗位人员一致好评, 稳定, 可靠是关键。时间调节更加灵活, 容易满足生产的各种需要。与以往的时间继电器对比, 从取样装置运行时间和经济效益方面来着, 改造效果是明显的, 此次改造是成功的。

摘要：在熟料生产系统中, 生料样品是否合格, 严重影响熟料的产品质量。关系到产品的质量与信誉。所以对生料的取样与化验要严格并时时进行分析以了解生料成分是否达到标准, 化验的结果成为我们控制生料配比的一个重要依据。此次改造生料取样装置, 采用西门子可编程逻辑控制器LOGO!它成本低, 易掌握, 功能强大, 适应能力强, 代替了原来的时间继电器。

试样用双面加工铣床电气改造 篇9

为了我公司所生产的钢板材质量得到及时加工检验,我单位2008年先后购买了几台华中机械厂出产的试样专用双面加工铣床,其工作量大,利用率高,24小时工作。由于该设备是不久前为适应市场需求,新近研制的产品,在设计及制造使用中逐步显现出不适应我们现场工作环境上的缺陷,即控制机床工作顺序的五组合接触限位开关没有考虑到其所在现场环境极为恶劣,高温铁销、铁末、炭灰、油泥等经常造成双面加工铣床五组合接触限位开关烧蚀、磨损、阻滞,砸损,导致开关失灵,误动作,工作不正常,蹿车(即机床没有检测到五组合接触限位开关正确的工作位置信号而错误的乱动作,从而造成刀盘及上固定的刀片等快速猛烈冲击夹紧中的试样),造成机械事故,损坏刀具,损坏设备。且换刀时间又较长,使该机床无法正常工作,故障处理有时极为困难,麻烦,耗时。费用又比较高。安装一个新的开关其定位精度要求较高,为此要对其进行磨削,加工,打孔(有时因不是同一厂家产品,几何尺寸不完全相同),一个星期有时连续出现好几次蹿车打刀故障,其上固定的导轨年久又易受到铁销阻碍挤压等变形且不容易购买,这些直接影响到了生产,此事也引起了我单位领导等的高度重视,对此事很是着急。就此问题我多次与该生产厂家联系,他们也没有什么样的好办法,说只有经常维护,勤保养,勤清扫,方能避免此类故障。

二、解决问题的办法

如此问题,一直持续了几个月,我们急生产所急,我通过长时间的观察、分析、搜索有关方面的资料、信息,考察相关机床机器设备,结合该机床的结构,我考虑到用代表当今先进技术的电子接近开关来取代现行的组合式机械接触开关是可行的,该产品是一种具有开关量输出位置的传感器,当金属物体进入其检测区域时,能无接触感应输出稳定的信号。电子接近式开关有灵敏度高,经久耐用,安装方便,易于调整等优点。我经上网搜索有关厂家的产品,就性能、参数、规格尺寸、所感应的最大和最小间隙等进行了对比,确定选用的接近开关为北京第一机床电器有限公司(原北京第一机床电器厂)的产品,型号为WX-12D3K,可作为控制、限位、定位、信号、程序转换等用途。感应距离为小于等于5mm,为三线常闭NPN型。这些工作准备好后,还要看该机床PIC可编程控制器有没有接收瞬间触发开关信号电平的作用,查阅双面加工铣床有关资料,该机床所使用的是日本三菱公司系列的PIC,具有接收接近开关信号的功能,且可编程控制器上有24V电压输出,为慎重起见,以防所购接近开关输出极性不对而不能用,造成浪费,我想方设法找来编程器,调出其PLC程序,该程序由两大功能部分组成,一部分是顺序操作功能部分,另外一部分为手动操作功能部分。本双面加工铣床顺序加工程序和手动操作程序约有二百多条,根据我们对其所达到的目的,对程序做了修改。增加了自动返回原位的功能。为降低费用,我们因地制宜,就地取材,把从旧报废机床设备上拆下来的东西,如固定接近开关用的胶木板,屏蔽电缆线,接线板(柱),角钢,钢板,经加工、处理,合适的用在了双面加工铣床电气改造上,其稳固,可靠,耐用,并降底了费用,缩短了工期。

三、施实步骤与方法

为了实施改造方案,根据其工作顺序来决定电子接近开关的安装固定位置,一开始我们考虑把电子接近开关及铁磁触发片(块)装在原导轨及固定五组合接触开关的小工作台上,后考虑到操作工上下工件很不方便,清除铁销也不便,并且加工掉下的铁销还容易误触发电子接近开关,造成双面铣床误动作。后来其他几个方案也被否决。我们经过反复考虑,合理的布局,最后把此装置安装在液压缸架和两个铣头电机上,可有效的解决上述问题。为防止接近开关及连接线长期随车移动导致连接线疲劳折断,我们采取了接近开关固定不动,并使其固定在胶木板上,并通过角钢固定在床身顶部,保证引线不移动,而触发接近开关动作的铁片(块)固定在移动的机座顶部的液压缸框架上。为防止其抖动而影响开关的作用,我们增大了触发动作铁片(块)的接触面积,为保证接近开关及连接线不受高温铁销烧蚀,连接线外加了铁蛇皮护管。增加了便于调节工进到位停车返回原位功能,以提高工作效率。此计划共需4个电子接近开关加2个普通机械式限位开关,分别来控制5个限位位置,所用的两个普通机械式限位开关是极限限位,一般情况下是不会起作用而动作的,是起到最后保险作用的。在上报计划的两个多月里,根据双面加工铣床的结构特点,我们充分周密的合理的进行了设计,布局,对各种可能出现的问题,不合理的地方,给予了考虑和解决。又如该装置须安装在两台电动机之间,电子接近开关是否会受到电动机旋转磁场的影响,操作工所用的工具是否会影响到该装置的正常工作,拆换电子接近开关是否方便,维修该机床,拆换铣刀电动机是否方便,检修液压缸拆换液压杆是否妨碍,所使用的接近开关等是否容易受到外界碰撞、震动、损坏而影响正常工作,象车间里经常使用的一种强磁力吊装器对该装置是否有影响等。我们经过长期反复的论证,并作了大量的试验,把这些问题一一给以解决,并预先都做了各项准备工作,该打眼固定的攻好丝,该加工的预先加工好,等所报的主要器件一到,在不影响正常生产及试样加工的情况下,利用工余时间很快安装调试好,及时投入到了使用。

四、使用效果与效益

水泥装车机电气方面的改造 篇10

1) 接触器触点因为进灰而接触不良会发热甚至烧坏。我们以前对现场控制盘进行过密封, 但是效果不是太好。查阅到三相固态接触器不错, 申请采购进行了试验, 结果效果相当好, 接触器很少再坏了, 也不用担心电动机缺相运行了。

2) 装车计数器计数错误的主要原因就是袋装水泥总是撞歪计数器。原来计数器前边焊了两个挡铁来作保护, 为了不阻挡红外线, 它是在斜前方, 不能绝对保护到计数器, 于是就在计数器的正前方又焊了一个笼型挡铁, 这样既有效防撞又不会阻挡计数器工作。

电气改造 篇11

关键词：继电器；PLC；改造

下面介绍采用PLC改造机床电控系统的一般方法和具体步骤。

1. 改造原则

应最大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求。充分发挥PLC的功能最大限度地满足被控对象的控制要求，是改造控制系统的首要前提，这也是改造中最重要的一条原则。这就要求设计人员在改造前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内外资料。在满足要求的前提下，力求系统简单经济、使用及维修方便。保证控制系统工作安全可靠。保证控制系统能够长期安全可靠稳定运行，是改造控制系统的重要原则。还要考虑适应发展的需要。由于技术的不断发展，控制系统的要求也将不断地提高，改造时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要，在选择PLC，输入、输出模块，I＼O点数和内存容量时要适当留有裕量，以满足今后的发展和工艺的改进。

2.改造流程

2.1.确定控制对象，明确控制任务和改造设计要求，要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对电控系统的控制要求，拟定控制系统改造设计的技术条件。

要深入、全面了解需改造机床的工作过程，分析整理其控制的基本方式、完成动作的条件关系，以及相关的保护联锁关系，了解是否需要对现有机床的操作控制加以改进，如有需要，后续改造设计中应予以实现。根据整理结果，确定所需输入、输出设备在保证完成工艺要求的前提下，力求系统简单经济，能最大限度地使用原有的输入、输出设备，降低改造成本。

2.2.制定控制方案，进行PLC选型。

设备工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的，标准的，按照易于扩充其功能的原则，选型所用PLC应是相关工业领域成熟可靠的系统。PLC的系统硬件，软件配置及功能应与设备规模和控制要求相适应。因此在选型时应详细分析工艺流程的特点，控制要求，然后根据控制要求估算输入输出I＼O点数，所需存储器容量，确定所需PLC的功能，最后选择具有高性价比的PLC。根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式。通过研究工艺流程和机械运动的各个步骤和状态，来确立哪些信号需要输入PLC，哪些信号要由PLC输出，哪些负载要由PLC驱动，分门别类统计出各输入输出点。确定I＼O点数时应留有15%～20%的余量，为系统改造留有余地。

2.3.设计I/O连接。编制I/O分配表、绘制I/O接线图。同类型的输入或输出点尽量集中在一起，连续分配，这样有利于程序编写和阅读。对PLC的输入、输出进行合理地地址编号，会给PLC系统的硬件设计、软件设计和系统调整带来很多方便。

2.4.硬件设计与软件设计。

根据所选用的PLC产品，了解其使用性能。按随机提供的资料结合实际控制需求，同时考虑软件编程的情况进行外部电路改造设计，绘制电气控制系统原理接线图，电气布置图及电气安装图。

用户程序的编写，可借鉴原有机床继电器控制电路原理图加以修改完善，也可根据控制要求灵活应用各种基本指令和功能指令采取别的方法灵活进行PLC的程序设计，力求程序简单易读。

2.5.现场运行调试。

在模拟调试合格的前提下，将PLC与现场设备连接。现场调试前要全面检查整个PLC控制系统，包括电源，接地線，设备连接线，I＼O连接等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下才可送电。将PLC的工作方式置为运行。反复调试，发现问题现场解决，如果系统调试达不到指标要求，则可对硬件和软件作调整，通常只需修改用户程序即可达到调整目的。当运行一定时间且系统运行正常后，可将程序固化具有长久记忆功能的存储器中，做好备份。最后将改造设备的全部技术资料整理、归档。

3.实例说明

以CA6140车床的改造为例，采用PLC改造其电控系统的具体过程如下。

3.1.首先必须对原始资料进行详细的了解，明确机床的各控制过程后确定改造方案：原车床的工艺加工操作方法不变，主令电器不变基础上，不改变原控制系统电器操作方法，电气控制系统控制元件作用与原电气线路相同，改造原继电器控制中的硬件接线为PLC编程实现。

3.2.CA6140车床有3台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转，M2电动机实现切削液供给，M3电动机为刀架快速移动

3.3.CA6140车床电气控制线路原理图如图

3.4.通过了解电力拖动控制要求与控制特点，进而详细分析了原有电力拖动控制线路原理图，确定了各种控制信号性质及其之间的相互关系，同时确定哪些信号需要输入PLC或由PLC输出，以经济实用为前提，选择三菱FX2N-48MR型PLC主机，根据I/0分配表绘制I/O接线图。

3.5.根据控制要求，设计该电气控制系统的PLC控制梯形图。PLC的程序可以采用梯形图、语句表、程序块等形式表示。为了与继电器一接触器系统相承接，采用梯形图形式对镗床电气控制系统进行编程。梯形图与继电器—接触器系统的原理图从本质上相一致，设计方法为参照继电器原理图在保持原有控制逻辑基础上改绘。

4.结束语

从上例可看出，通过使用PLC改造该机床电气系统后，中间硬件环节的减少使线路简化，电气故障减少，维修费用得以降低，生产效率得到明显提高。使用中间继电器越多的机床设备采用PLC对其电控系统进行改造越能体现PLC控制的优势。从实际情况考虑，采用PLC对一些旧式机床设备进行改造是有必要的，从经济和技术角度考虑也是可行的。实践证明，利用PLC对旧机床进行改造的确是一种行之有效的手段。

参考文献：

[1]电气控制与可编程序控制器应用技术 主编：郁汉琪 东南大学出版社

[2]PLC行业应用实践 主编：李方园 中国电力出版社

[3]可编程序控制器应用技术 主编：张万忠 北京化工工业出版社

[4]维修电工实用技术手册 主编：王兵 北京机械工业出版社

[5]三菱FX系列可编程序控制器编程手册 三菱公司编

机床的数控化电气改造设计 篇12

我国从事数控机床电气设计、应用与维修技术工作的工程技术人员数以万计, 然而由于此项技术的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因素的制约, 在数控机床电气控制方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。当今控制理论与自动化技术的高速发展, 尤其是微电子技术和计算机技术的日新月异, 使得数控技术也在同步飞速发展, 数控系统结构形式上的PC基、开放化和性能上的多样化、复杂化、高智能化不仅给其应用从观念到实践带来了巨大变化, 也在其维修理论、技术和手段上带来了很大的变化。本文对我院的机床数控化改造进行归纳总结和分析, 以求对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益, 为机床改造的电气控制设计提供依据。

2. 数控机床控制系统设计

数控系统一般由微机系统、通信设备、输入/输出设备、可编程控制器、主轴驱动、进给驱动及位置检测器等组成, 相互之间的联系如图1所示。

2.1 伺服及I/O单元

根据该机床的结构特点, 决定三轴均可选用FAN UC交流伺服电机βi系列, 型号为β12/3000is。该电机具有输出扭矩大、动态响应快和定位精度高等特点, 完全满足本机的精度要求。主要性能指标如下:

额定转速:3000r/min

额定输出功率:1.8kw

编码器:绝对位置检测方式, 分辨率130000p/rev

伺服放大器采用于电机配套的Beta i系列。

I/O设备选用集电极输出型的基本I/O单元HR341, 主要用于机床操作面板及与机床间的输入输出控制。另外附加一个远程I/ODX110, 主要用于教学功能的“故障模拟设置”的输入输出。伺服及I/O单元连接原理图如图2所示。

2.2 主轴控制

主轴电机采用交流变频控制电机, 型号为A06B-0854-B1006α, 额定功率为5.5KW, 最高转速8000rpm, 由变频器进行控制。模拟量由基本I/O单元的A0端口输出0-10V的直流电压, 变频器根据输入的电压变化而输出相应的转速。由于模拟主轴电机没有编码器, 因此在发出转速命令后, 系统无法检测到主轴是否运行。为解决这一问题, 我们利用变频器上的功能端子, 将其通过参数设置成“到达指令频率闭合”状态, 并通过PLC检测此信号, 从而实现对电机的运转进行监控。

3. 加工精度的控制

3.1 机械精度的补偿

对旧机床改造, 除系统升级外, 改造者面临的另一关键问题就是机械精度问题。机械精度恢复的如何, 直接关系到改造的整体效果。而一般机床经多年使用后, 由于使用条件和环境的不同, 会造成多方面的磨损或损伤, 如轴承、丝杆、导轨等都会直接影响机床的整体精度。本次改造除更换受损的轴承、联轴器等外还对导轨的镶条、贴塑面等结合部件进行铲刮重新装配后, 机床的主要几何精度指标均达到相关标准要求。而在测量定位精度时, 发现定位精度和重复定位精度指标严重超标, 分别为0.035和0.025mm。于是决定启用系统提供的螺距补偿功能。使用激光干涉仪分别对三个轴进行定位检测, 检测间距选择40mm, 在整个行程范围内, 记录下所有检测点的误差值, 将这些误差值输入至系统提供的补偿参数中, 再进行测量, 结果效果非常明显。补偿后的定位精度和重复定位精度分别为0.015和0.010mm (此精度指标虽不理想, 但作为改造机床已能满足一般的加工要求) 。

3.2 开环放大倍数的设置

在典型的二阶系统中, 阻力系数X=1/2 (KT) -1/2, 速度稳态误差E (∞) =1/K, 其中K为开环放大倍数, 工程上多称作开环增益。显然, 系统的开环放大倍数是影响伺服系统的静态、动态指标的重要参数之一。

为了不影响加工零件的表面粗糙度和精度, 又希望阶跃响应不产生振荡, 开环放大倍数就要小些, 若从系统的快速性出发, 希望X值选择小些, 就要增大开环放大倍数, 同时, K值的增大对系统的稳态精度也能有所提高。并非系统的放大倍数愈高愈好, 当输入速度突变时, 高放大倍数可能导致输出剧烈的变动, 机械装置要受到较大的冲击, 有的还可能引起系统的稳定性问题。要根据实际情况进行综合考虑。一般情况下, 数控机床伺服机构的放大倍数取为20~30 (1/S) 。

4. 数控机床运动坐标的电气控制

数控机床一个运动坐标的电气控制由电流 (转矩) 控制环、速度控制环和位置控制环串联组成。其控制框图如图3所示。

(1) 电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者做好了或者指定了相应的匹配参数, 其反馈信号也在伺服系统内联接完成, 因此不需接线与调整。

(2) 速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分 (PI) 调节器, 其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统 (导轨、传动机构) 的传动刚度与传动间隙等机械特性, 一旦这些特性发生明显变化时, 首先需要对机械传动系统进行修复工作, 然后重新调整速度环PI调节器。

速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的, 这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行, 而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险, 可以采取先摘下电动机空载调整, 然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整, 这时需要有一定的经验和细心。

(3) 位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作:

一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm, 数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm, 则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。

二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的, 数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题, 首先要满足下列公式:

式中v——坐标运行速度, m/m i n

Δ——跟踪误差, m m

注意, 不同的数控系统采用的单位可能不同, 设置时要注意数控系统规定的单位。例如, 坐标运行速度的单位是m/m i n, 则K v值单位为m/ (m m/min) , 若v的单位为mm/s, 则Kv的单位应为m m/ (m m/s) 。

其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同, 以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。

位置反馈有三种情况:一种是没有位置测量元件, 为位置开环控制即无位置反馈, 步进电机驱动一般即为开环;一种是半闭环控制, 即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上, 也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外, 这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度, 加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后, 可以得到很高的位置控制精度;第三种是全闭环控制, 即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上, 理论上这种控制的位置精度情况最好, 但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低, 如若不然, 则会严重影响两坐标的动态精度, 而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题, 千万不可轻视。

(4) 前馈控制与反馈相反, 它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路, 其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能, 只是要注意, 前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。

结束语

我国现有机床380万台, 自动和半自动化程度的机床不足25%, 远远落后于美国、日本等国家。我们要成为世界制造业中心, 就必须加快机床数控化的进度。近几年我国急需技术改造的机床约占2 5%, 这将蕴藏着无限商机。但是机床的数控化改造不能停留在现有阶段, 应紧跟世界潮流, 发展多轴联动数控系统, 开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术, 向智能化方高发展。

参考文献

[1]张建民主编.机电一体化系统设计.北京:北京理工大学出版社.2002.7

[2]诸小丽.普通机床数控技术改造探讨.南宁:南宁职业技术学院学报.2003.4

[3]http://www.ieicn.com.数控机床维修改造系列讲座.2005-6-26