数字直流调速系统和PLC

1、数字直流调速系统和PLC（可编程序控制器） 一、原设备存在的问题 原 C62115 车床的主系统采用的是可控硅调速系统，其调速 系统为分离元器件组成的模拟系统， 控制系统采用的是继电器系 统，主要存在以下问题： 1、调整困难，易受环境温度影响，系统不稳定。 2、起动、制动过程电流冲击大，系统易振荡。 3、原设备的控制系统采用继电器操作，由于元件老化，继 电器存在不可靠性和不稳定性，故障率比较高。 4、受环境影响比较大。由于磁铁表面易被油污污染，使磁 铁失电后不易脱开或脱开很慢，造成设备失灵现象。 5、由于电源电压过低，动、静铁芯接触不严密，使通过线 圈电流过大、线圈过热以至烧毁。作为控制时间的

2、时间继电器， 存在使用时间过长后，元件老化，机械产品气囊气孔变化较大， 时间不准，调节不良，使元件损坏等现象。 6、继电器系统对于时间控制、逻辑控制等方面都较差，参 数易变化，设备故障率较高。 二、改进措施 1、全数字直流调速系统代替模拟的可控硅直流调速系统 要使 T6216A 调速系统的机械特性满足产品加工的要求，运 行稳定可靠。现采用英国欧陆公司生产的 590 数字直流调速系统 装置，它是用 16 位微处理器实现的，具有许多先进性能。 1）复杂的控制算法，这是简单的模拟技术无法实现的。 2）标准软件模块与可组态的软件控制电路相结合。 3）通过串行线路可与其它传动装置或主计算机通讯，构成 先

3、进的过程控制系统。 4）它的控制电路与电源电路完全隔离，从而简化了系统内 部控制装置之间的连接线，并改进了操作的安全性。 5）控制电路自动调节，可接受4070Hz范围内的电源频率， 而且有抗电干扰性能。 6）电枢控制装置不受相序的影响。 所有装置都设计使用插件插入式， 既简单又经济， 拆除及安 装重新接线都得到了简化。 起动和确定故障（控制装置内部及其外部），由于有人机接 口数字显示， 极为方便， 也是强有力的诊断工具， 完全计算机化， 锁存第一故障自动显示， 数字液晶显示器监控， 所有设定参数都 用软件通过串行口或面板上的按钮和液晶显示器调节完成。 它是用全数字先进的 PI 调节，具有自适应

4、电流环，以达到 最佳动能性能，电流环具有自整定功能。 速度控制采用模拟测速发电机编码器反馈或电枢电压反馈， 具有 IR 补偿。速度范围用测速发电机反馈，标准为 100:1 及各 种保护。 以上 590 数字直流调速系统的功能及速度的控制及范围， 足 以满足C62115车床的机械特性要求。 我们经过仔细调研、制图、审核、实施改造，首先我对 590 装置的每个组件的功能参阅了 590 说明书，并进行了仔细的审 核，将所需的功能绘成原理图，见图 1 。在实施过程中，将原始 的数据记录下来，以备查。将不用的元器件全部拆除，把 590 装 置固定好后，将所需的功能全部接上线， 不带负载进行模拟试验， 确

5、定无误后再将负载带上进行调试，并对参数值进行了反复调 整。 由图 1 可以看出，采用 590 数字直流调速系统后，起动、制 动过程十分平稳， 这样对设备的冲击大大降低， 同时故障率也大 幅降低。 图1 再看改造前与改造后主轴的速度变化： 改造前转速范围：50转/分1300转/分 改造后转速范围：5转/分1450转/分 由表1 的数据看出改造后从 5转/分1450转/分，电机可 以无级调速，任意变化，比较稳定，调速范围比较宽，功率因数 比较高。 2、用PLC替代继电器系统 可编程序控制器（PLC是一种以微处理器为基础的新一代 通用型工业控制器，现在PLC已广泛用于工业生产过程和设备的 电气控制，

6、 极大地提高了劳动生产率和自动化程度， 也是当代实 现工业自动控制的主要手段之一。 它采用可编程序的存储器， 用 来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运 算等操作的指令， 并通过数字式、 模拟式的输入和输出控制各种 类型的机械或生产过程， 可编程序控制器及其有关设备都与工业 控制系统形成一个整体，易于扩充其功能。 PLC的主要特点： 1、可靠性高，抗干扰能力强，其在硬件上采用隔离、滤波、 屏蔽等一系列措施。 2、通用性强，容易扩充功能，改变程序容易。 3、指令系统简单，编程简便易学，且易于掌握。 4、结构紧凑，体积小，重量轻，功耗低。 5、维修工作量小，现场连接方便。 PLC

7、不仅具有与工业过程直接相连的接口，而且具有更适用 于工业控制的编程语言，I/O接口电路是PLC与外部被控对象联 系的纽带和桥梁。 输入接口用于接收和采集现场设备及生产过程 的各类输入数据信息 （如从操作按纽、 各类开关等送来的开关量 或由电位器、传感器、变送器等提供的模拟量），并将其转换成 CPL所能接受和处理的数据，输出接口则用于将CPU俞出的控制 信息转换成外设所需要的控制信号， 并送到有关设备或现场 （如 接触器、电磁阀、指标灯、调速装置等）。 I/O 接口电路大多采用光电耦来传递 I/O 信号，并实现电平 转换，这可以使生产现场的电路与 PLC的内部电路隔离，既能有 效地避免因外电路的

8、故障而损坏 PLC同时又能抑制外部干扰信 号侵入PLC从而提高PLC的工作可靠性。PLC般还带有后备 电池，为防止因外部电源发生故障而造成 PLC内部主要信息意外 丢失。 传统的继电器控制系统是由输入、 逻辑控制和输出三个基本 部分组成，其逻辑控制部分是由各种继电器（包括接触器、时间 继电器等）触点，按一定的逻辑关系用导线联接而成的电路，若 需要改变系统的逻辑控制功能， 必须改变继电器电路 （见图 2） 图2 PLC控制系统也是由输入、逻辑控制和输出三个基本部分组 成，将PLC等效为一个由许多个各种可编程序继电器（如输入继 电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等）组成的整 体，见图3。

9、PLC内的这些可编程元件，由于在使用上与真实元 件有很大的差异，因此，称之为“软”继电器。 图3 PLC控制系统利用CPU和存储器及其存储的用户程序所实现 的各种“软”继电器及其“软”触点和“软”接线来实现逻辑 控制。它可以通过改变用户程序，灵活地改变其逻辑控制功能。 因此，PLC控制的适应性很强。继电器控制电路和梯形图两者所 表示的逻辑控制含义是一致的，但 PLC采用编制程序来实现控 制，因而修改灵活，这是传统的继电器控制无法相比的。 所以我在改造的过程中， 对一些常规的控制做了一些保护措 施，这样不会由于过度频繁操作，使 PLC输出点损坏，大大减少 了维修量。 由以上特点可以看出，PLC具有强大的功能，高度的可靠性， 编程简单，使用方便，特别对于系统的检修十分方便。 三、改造效果分析 经过对C62115车床原电气控制系统的分析，不适应现代生 产要求，对原系统进行改造。采用 590 全数字直流调速系统和 PLC对系统进行改