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日本HP-250机床控制系统改造

摘要:
日本HP-250机床为“一轴五刀”精密自动机床,出厂日期为1981年,距今已有20余年,该机床的部分机械尚保存完好,但电气部分已严重老化和落后,且一些重要电气规格无法直接在我国标准下使用。需要进行现代化电气改造,并将其改为可以全自动运行。
关键字:机床;控制;改造
一、概述
日本HP-250机床为“一轴五刀”精密自动机床,出厂日期为1981年,距今已有20余年,该机床的部分机械尚保存完好,但电气部分已严重老化和落后,且一些重要电气规格无法直接在我国标准下使用(如其电机电压规格为三相220V(60Hz)、200V(50Hz))。需要进行现代化电气改造,并将其改为可以全自动运行。
二、改造项目
机床主轴是由一台三菱电机通过皮带带动机械机构传动,三菱电机的规格为1.5kW,三相200V(50Hz、60Hz)、220V(60Hz),该电压规格是无法和我国三相交流380(50Hz)相匹配。需要将电压转换成符合该电机规格,才能使用。现需要使用1.5kW变频器,将单相220V电源转换为三相200V电源,并且通过变频器输出不同频率电压的功能,改变电机转速,达到控制主轴高速、中速、低速的目的,检测时主轴运转正常。该款机床精度为0.2mm
油压系统主要设备为两台0.4kW三菱电机,两台电机同时启/停,供电电压为三相200V。由于该电机不需要控制转速,只需使用变压器将本地电压改变为符合该电机规格的电压。在检测时Z轴电磁阀已坏,需要更换,液压密封圈使用已久,需要更换。Y轴、X轴电磁阀良好,风扇散热良好。机床共有X1、X2、Z1、Z2、Y这5个轴向刀具。这5个刀具是通过电磁阀驱动,电磁阀的驱动线圈是AC200V,每个刀具都有相应的限位开关,在机床侧还有5个刀具的速度旋钮,可以控制刀具的运动的速度。只有电磁阀和三个电机都能正常动作,无任何损坏,才能保证该机床电气改造的成功。
三、控制系统描述
机床原控制系统,已经严重损坏和落伍,需要完全撤换,采用现代的自动化控制系统,具有一定先进性。改造采用PLC作为机床的控制器。人机界面采用台湾威伦触摸屏。
机床的控制分为自动和手动控制两种模式,若为手动时,操作员通过控制台上的Z1、Z2、X1、X2、Y来控制刀具的进给。在自动运行模式下,这5个旋钮不起作用。在自动运行模式下,需要启动“自动运行”按钮,刀具才会根据在触摸屏上设定的程序进行进给加工。刀具的快进/慢进和主轴高速/低速是通过“进给速度”和“主轴运行”旋钮人工设定,“主轴模式”为连动时,只需按下“主轴启动”,主轴即运行,为单动时,只有按下“主轴启动”按钮,主轴才会运转,松开该按钮,主轴即停止。“油压启动”为启动油压泵和冷却风扇。“紧急停止”为停止主轴运转和油压泵。按下复位按钮,所有刀具都退回到限位开关的位置上。
触摸屏上工艺设置界面如上图,操作工人可以根据加工工件的需要自由选择加工工艺组合,并且每一步的转速亦可以在触摸屏上事先设置,每一步都可以采用不同的转速。达到精细加工的目的。
转速的改变是通过变频器输出频率的改变来达到,PLC与变频器之间是采用RS485通迅,内部协议采用LG-BUS(LG变频器专用协议),该变频器出来支持专用协议还支持MODBUS协议,所以也可采用此种协议进行开发。由于PLC本身不支持LG,MODBUS协议,所以需要在PLC中采用RS指令编程,达到与变频器通迅的目的。

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