北京二七機車廠20世紀(jì)80年代進(jìn)口的捷克SKODA公司W(wǎng)160HC落地鏜銑床，擔(dān)負(fù)著柴油機機體關(guān)鍵工序加工。由于該機床已經(jīng)運行多年，其電控系統(tǒng)嚴(yán)重老化，頻繁發(fā)生故障，該機床又無備件，已嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因機床的機械性能較好，經(jīng)檢測機床幾何精度均在允差范圍之內(nèi)，決定對該機床的電氣系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，全面提升電氣控制技術(shù)水平。
　　
　　一、改造方案
　　
　　1．主軸旋轉(zhuǎn)控制部分
　　
　　將機床原主軸旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)全部淘汰，直流電動機驅(qū)動選用歐陸全數(shù)字SSD590一440V/360A直流調(diào)速系統(tǒng)。直流電動機功率83kW，電樞40V/20，激磁220V/4.7A，轉(zhuǎn)速1000一2450r/min。為保證電動機運行的平穩(wěn)性和可靠性，進(jìn)線加進(jìn)三相平波電抗器。
　　
　　2．進(jìn)給驅(qū)動控制部分
　　
　　機床立柱、主軸箱進(jìn)給直流電動機驅(qū)動選用襄樊傳動廠生產(chǎn)的ZSS2一400V/50A直流伺服調(diào)速系統(tǒng)，電動機功率11.9kW，電樞400V/32A，激磁200V/0.69A，轉(zhuǎn)速3000r/min，另加50A三相進(jìn)線平波電抗器。
　　
　　機床鏜桿進(jìn)給直流電動機驅(qū)動選用襄樊傳動廠生產(chǎn)的ZSS2—400V/30A直流伺服調(diào)速系統(tǒng)，電動機功率8.4kW，電樞400V/16A，激磁200V/0.33A，轉(zhuǎn)速3000r/min。另加30A三相進(jìn)線平波電抗器。
　　
　　ZSS2系列直流伺服調(diào)速裝置是針對機床進(jìn)給傳動要求寬廣的調(diào)速范圍和快速響應(yīng)進(jìn)行設(shè)計的。性能穩(wěn)定可靠，在速度環(huán)采用了增益非線性技術(shù)使系統(tǒng)調(diào)速比可達(dá)到1:5000，配普通直流電動機調(diào)速比zui低可達(dá)到1:400，因此具有很好的低速性能。該裝置是一個典型的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（圖1），為了加強低速性能，特設(shè)非線性環(huán)節(jié)進(jìn)步低速范圍的速度環(huán)增益，使低速動態(tài)響應(yīng)得到改善。它與直流力矩電機或普通直流電動機配套，改變電動機的電樞電壓進(jìn)行調(diào)速，可以在四象限內(nèi)運行，其中Ⅰ、Ⅲ象限內(nèi)電機運行在電動狀態(tài)，Ⅱ、Ⅳ象限內(nèi)電機運行在發(fā)電狀態(tài)。

　　
　　3．電氣控制部分（圖2）
　　
　　電氣控制部分選用日本歐姆龍CQMIHPLC，它采用程序儲存方式，程序語言為梯形圖，指令長度每條指令1點，每條指令1～4字，I/O點zui大可到1280點，I/O控制方式為循環(huán)掃描方式直接輸出，立即中斷處理。PLC具有的顯示功能使機床的各種控制按鈕、限位等都處于顯示狀態(tài)，在調(diào)試檢驗時更加方便快捷。電柜上的信號指示燈通過PLC進(jìn)行控制，出現(xiàn)故障時相應(yīng)的指示燈亮，故障排除后指示燈自動熄滅，大大延長了信號燈的使用壽命。接觸器、繼電器等主要器件選用西門子、歐姆龍等公司的產(chǎn)品，保證電氣控制系統(tǒng)的可靠性。

　　
　　SSD590—440V/360A調(diào)速系統(tǒng)性能良好，維護(hù)方便，可靠性較高，是一個邏輯無環(huán)流雙閉環(huán)可逆控制系統(tǒng)（圖1），不需要倒相接觸器，就能完成電機的正反轉(zhuǎn)控制和正反向制動。它以16位微處理器為核心，配合提供用戶的可變參數(shù)控制軟件，可靈活修改電機響應(yīng)的重要參數(shù)。它的速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器不僅具有線性調(diào)節(jié)功能，而且具有自適應(yīng)功能。在系統(tǒng)運行時能自動調(diào)節(jié)其比例增益和積分時間，使系統(tǒng)動態(tài)運行達(dá)到*狀態(tài)。利用組態(tài)軟件可以實現(xiàn)正反向點動，正反向減速等功能，無須電位器和電阻，降低了故障率，進(jìn)步了可靠性。
　　
　　二、系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)及技術(shù)特點
　　
　　1．歐陸全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)SSD590調(diào)速裝置
　　
　　該系統(tǒng)具有積分鎖零的可調(diào)整的速度PI調(diào)節(jié)，電流環(huán)*自適應(yīng)的PI調(diào)節(jié)，參數(shù)自優(yōu)化功能；完善的故障自診斷和記憶功能，診斷故障全部由計算機處理，*次的故障自動顯示；具有過流、過壓、欠壓、超速、失速、失磁、缺相、堵轉(zhuǎn)、可控硅模塊超溫、可控硅觸發(fā)失敗等的保護(hù)功能；具有密碼保護(hù)、S曲線控制功能；調(diào)速范圍（以測速機反饋為例）1：100；直流輸出電壓士440V；直流輸出電流士360A；控制精度△N=0.1%；電網(wǎng)電壓3相380V士10%AC；自動跟蹤電源頻率AC3相45～65Hz；多種應(yīng)用軟件可實現(xiàn)張力、同步、卷繞等高精度控制的要求。
　　
　　2．ZSS2伺服調(diào)速裝置
　　
　　額定直流輸出電壓士400V（其他電壓等級須加電力變壓器）；額定直流輸出電流士30A、士50A；調(diào)速范圍1：5000（配力矩電機），1：400（配普通電機）；穩(wěn)速精度在速度zui大時≤0.4%，zui小時≤0.6%；轉(zhuǎn)速超調(diào)量＜10%；電網(wǎng)點壓3相380V士10%AC，50Hz/60Hz士2%；具有過流、過壓、欠壓、超速、失速、缺相、相位、熔斷、堵轉(zhuǎn)、可控制硅觸發(fā)失敗等保護(hù)功能。
　　
　　改造后一年多的生產(chǎn)運行表明，各項性能指標(biāo)都達(dá)到了原設(shè)計要求，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，未發(fā)生任何故障。機床主軸旋轉(zhuǎn)，運行硬特性增強，扭矩大超調(diào)量小。進(jìn)給軸啟、制動響應(yīng)快，快速性能好，調(diào)速范圍寬，操縱者加工對刀方便，加工效率進(jìn)步。同時做到了和原機床的較好融合，改動zui小，投資僅30萬元，占機床原值13.1%，取得了較好的投資效益。