数字技术与应用
交流变频调速器在机床改造中的应用
贺洪明
（南车资阳机车有限公司
商要|介绍了用交流变频系统SIMODRIVE 摘
[关键词]交流变频调速
PLC接口
谐策
[中图分类号]TM343
[文献标识码]A
1概述
西德龙门加工中心17-10PF原主轴何服系统采用西门子可控硅直流装置 SIMOREGV5系绕。主轴电动机为西门子他励直流电动机，功率为75KW，安装方式为立式，该加工中心投入使用十余年，加上渗漏的液压油的污染，电机时常产生矩路打火现象，因此不得不每周停机一天清洗电机，保养整流子，即使这样也不能避免电机短路打火。一且发生短路打火，就需要对电枢进行绝缘处理，每拆装一次电机并进行修理，停机时间长达儿周，所需费用也不少，而且电机经过多次链理已经处于报废边缘，因此车间经上级部门间意决定对其进行改造。
2可行性分析
对于更换直流电动机还是更换交流电动机进行了论证。更换直流电动机工作量小没有任何风险，但渗漏的液压油仍将污荣电机，影响机床的使用，更换交流电动机需要加装交流变频调速系统，并要处理交流变频调速系统和NC及PLC之间的连接向题，有一定的风险，但交流电机没有碳制装置无需维护，渗滞的液压油不会影
3AC380M 508z
转速设定扭源设定
NC 数控· 系统 PLC 可编程控制器
90
整流5
开医器大
随环补速扭断险制
四川资阳
641301)
应用技术·
611改造原直流调速系统V5的可行性及改造过程中遇到的一益问题和解决办法。
[文章编号]1007-9416（2010）05-0090-01
响其使用，从信号的匹配考虑仍选用西门子的交流调速系统和电机，
从费用上考虑原型号直流电机需要单独订货，价格约30万元，而交流电机加变频系统价格约20万元。交流变频电机存在较大的优势。
交流变频调速装置采用西门子的 SIMODRIVE611，三相极电机，功率 60KW，其工作原理如图1所示。
该系统能提供恒功率输出，保证电动机在静止状态也能提供足够大的力矩，电网提供的三相交流电源可直接送人变频系统，经由三相桥式全控整流电路，向中间电路直流供电，升压器将直流电压从535V升到575± 2；而逆变器是由6只反向并联续流二极管的功率晶体管组成，通过磁场计算机的控制，输出具有精确频率，幅值控制在0~ 300HZ的闭环转速和扭矩控制以及磁场。计算是由两片16位微处理器8086为核心的控制组件完成，电机的转速是通过装在电机轴上的编码器进行测量的。
3改造准备
变频装置与机床接口框图如图2所示。在利用交流装置取代V5系统，变频装
送变量
世
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交族主轴电机
国培计算机检测装量
图1
3AC380VK 50Hz牙
U
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系续给定控制信号
保护信号
数字技术与应用方方数据
功率部分 1/0楼口板中央控制器编码器反馈板电机保护信号图2
2 v2-
置与机床原接口信号必须重新处理，在处理过程中为保证机床实时控制的合理性与安全性，没有改动机床PC程序。原机床 PC主轴控制程序是针对V5系统编制的，而变频装置与PC接口信号同V5系统与 PC接口型号各不相同，为此进行以下处理，
(1)将V5系统主电路保护信号、电机保护类信号进行短接，而不是取消。因达些信号是以直流短接为基础产生的，短接以后PC控制不会产生报警及停机。
(2)将变频装置内部报警信号同V5的主电路保护信号进行比较。相同信号直接进入PC，不同信号经各种转换后进PC。
(3)将交流电机保护信号利用原直流电机保护信号接线，直接进入PC。
(4)变频装置控制信号经过适当的继电器转换变成原V5系统的控制信号，验入 PC，完成PC对变频装置的控制。
由于使用交流变频装置，其逆变器工作时将产生大量的高次谐波，造成周围电压升高，对机床系统的正常运行构成较大的干扰。为此，在变频装置的输入端和电网间，加装一个三相平波电抗器，抑制变频装置对外产生高次谐波。
4改装中遇到的问题
改装中也遇到一些预想不到的间题，像主轴不能准确定位，各指转速的分配等。原系统定位是在主轴减速箱上套装编码器，将信号反馈给NC数控系统，实施主轴准确定位。定位时主轴给定信号（由NC输出至主拍定位数模转换板）为恒定电压定位信号，改装后的变频主轴对这一恒定电压信号不匹配，表现为主轴转速偏快，使得主轴定位不准确，差1-2”，在无法改变NC输出电压和必须利用原主轴定位编码器的情况下，将主轴定位数模转换板定位信号适当减小，直至定位准确为止
5改造后的效果
改造后经过几年的运行，主轴部分未发生任何故障。由于系统的稳定，在进行工件加工时，没有以前V5系统因扭矩不够造成NC自适应控制系统断电保护现象，提高了工件的加工精度。
总体上看，用交流变频调速系统改造加工中心是成功的，达到了预期的目标，
[参考文献]
[1】SIMOREG-V5系统说明书，
[2]
西门子变频器参考说明书。酉门子8MC数控系统说明书，
[3]
[4]】西门子SU-150可编程控制器说明书.