用变频智能控制系统实现冷镦机改造

    摘要  利用变频调速智能控制系统对冷镦机进行电气改造，实现冷镦机在30～120件／min的范围内进行无级调速，加工零件总数预设置，加工零件数量动态显示，零件加工达到预设数时自动停机，中间停机加工零件数保持等功能。
    我公司某厂一6台冷墩机是20世纪50年代从前苏联进口的设备，是飞机铆钉的专用生产设备。70年代初，曾将电气控制系统改造为可控硅直流调速系统，至今已服役了30多年，电机整流子严重磨损，控制箱元器件老化严重，已无法保证加工精度要求。经分析，决定采用变频调速智能控制系统进行改造。

    一、改造要求

    1．在不改动机床机械传动系统的情况下改造为无级调速，调速范围为30～120件/min。
    2．变速系统安全可靠，使机床平稳连续变速。
    3．增加数显装置以计量加工件数，装置具有设定加工工件总数、达到设定值时自动停机、当中间需停机续料或出故障停机后再次开机时连续计数的功能。

    二、变频调速系统、智能型仪表控制系统简介

    根据电气技术改造要求，选择了变频调速系统加智能型仪表控制系统。用调速电位器通过变频器对变频电机在0～1500r/min范围内无级调速；智能型仪表通过NPN接近开关对加工零件数量进行采集，再通过内部参数的设置和操作实现对设备的控制。
    选用ABB公司的ACS401—006—3变频器，具有运行性能稳定，扩展性能强，维护方便等特点。该变频器电机恒转矩4.0kW；输入电流11.1A，输出电流12.8A，过流（峰值）37A；输入信号：启动、停止和方向，模拟给定值；输出信号：模拟输出（频率），继电器输出1(故障)，继电器输出2(运行)。
    转速的动态显示选用DP3—SVA1A专用数显表，具有小数点设定、比率、量程及零点调整，DC 12V辅助电源输出等功能。输入电源：电流0～20mA，电压0～10V；采样速度约2.5次/s；响应速度约4.5s；最大显示9999，自由设定小数点；电源为AC 110/220V、50/60Hz。
调速开关选用2W，1kΩ线绕电位器。
    采用智能型可逆预置数计数器与接近开关配合，以实现零件加工数量显示。该计数器具有以下特点：采用开关电源，电压适应范围大，抗干扰能力强；直接显示实际值，并可设定显示有效小数位数；键盘设定，LCD带背光源显示，操作简单；5种计数输入模式，4种输出模式，自动复位时间0.01～9.99s可调；使用键盘锁定功能，根据要求锁定不需要使用的键，防止误操作。

    三、硬件电路设计

    变频器控制采用工厂应用宏（Factory）模式，是ABB公司专为工厂无操作盘场合设计的，它提供了3线I/O配置。
    变频调速系统原理图见图1。调速电位器（RP）接至变频器的外部给定调节输入点（SCR、AI1、AGND），可以使变频器的输出频率在0～50Hz范围内改变，从而实现对变频电机的无级调速；将控制柜面板上的数显表接至变频器的输出频率点（AGND、A01），在数显表上动态显示变频器的输出转速；将报警灯接至变频器的继电器输出点（ROIB、ROIC），当变频器工作异常时报警。

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