北京超同步交流異步感應(yīng)伺服在龍門(mén)刨床上的應(yīng)用

摘要：交流異步感應(yīng)伺服驅(qū)動(dòng)器是一種新型的交流電機(jī)調(diào)速器，用于龍門(mén)刨床控制中，具有控制精度高，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：交流異步感應(yīng)伺服驅(qū)動(dòng)器 可編程序控制器 龍門(mén)刨床

1、 概述 
       龍門(mén)刨床這種A．G．M調(diào)速系統(tǒng)具有占地面積大、噪聲污染嚴(yán)重，尤其交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)浪費(fèi)電能很?chē)?yán)重 從工作情況來(lái)看，直流電動(dòng)機(jī)的功率并沒(méi)有得到充分利用，并且維護(hù)保養(yǎng)較困難。從7 0年代至目前有極少部分采用可控硅——直流電動(dòng)機(jī)組(V M調(diào)速系統(tǒng))。該系統(tǒng)低速時(shí)損耗大、功率因數(shù)低、對(duì)電網(wǎng)污染嚴(yán)重，而使用的還是直流電動(dòng)機(jī)，維護(hù)保養(yǎng)困難的問(wèn)題還是沒(méi)有解決。隨著科技的進(jìn)步，電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)有了飛速發(fā)展，以及伺服控制技術(shù)的完善，使得交流異步伺服控制技術(shù)日新月異，其應(yīng)用空間愈加寬廣，涉及領(lǐng)域之多。交流異步伺服控制技術(shù)的應(yīng)用，使龍門(mén)刨的拖動(dòng)方式朝伺服控制的方式發(fā)展

2、應(yīng)用實(shí)例如下：
      B2010A 龍門(mén)刨床(規(guī)格1400ram x10000ram)是1971年生產(chǎn)制造的機(jī)械自動(dòng)化程度很高的大型機(jī)床。龍門(mén)刨床的動(dòng)力及控制回路比較復(fù)雜，尤其是刨床工作臺(tái)主拖動(dòng)系統(tǒng)完全依靠電氣自動(dòng)化來(lái)執(zhí)行的。B2010A龍flN床的主拖動(dòng)采用最初50年代的A—C—M調(diào)速系統(tǒng)，即電機(jī)擴(kuò)大機(jī)——直流發(fā)電機(jī)——直流電動(dòng)機(jī)組系統(tǒng)。采用機(jī)械速比2：1和電氣調(diào)速范圍為1：1的機(jī)電聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)。
       龍門(mén)刨床對(duì)電力拖動(dòng)的技術(shù)要求——龍門(mén)刨是頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，它的工作方式為循環(huán)方式。前進(jìn)行程是切削行程；后退不作切削，只讓工作臺(tái)返回為下一步切削作準(zhǔn)備。運(yùn)動(dòng)示意圖如圖2所示。實(shí)際工作中為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，輕載后退的速度要大于前進(jìn)切削速度。由于不同的金屬材料和不同的／m-r-r藝，必須要求控制系統(tǒng)具備：
（1）工作臺(tái)主拖動(dòng)具有比較寬的調(diào)速范圍和較硬的機(jī)械特性；
（2）工作臺(tái)前進(jìn)切削和后退的過(guò)程中運(yùn)行平穩(wěn)，不振蕩，速度能單獨(dú)地作無(wú)級(jí)調(diào)整，無(wú)須停車(chē)；
（3）運(yùn)行方向的改變要迅速、平滑、沖擊力小、動(dòng)作反應(yīng)快；
（4）在低速范圍內(nèi)切削力基本保持恒定狀態(tài)，靜差度小于3％ ；
（5）前進(jìn)與后退行程的末尾工作臺(tái)自動(dòng)減速，反向準(zhǔn)確；
（6）傳動(dòng)效率高，耗電量?。?
（7）控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可靠安全，易于維修保養(yǎng)； 
 

 
      如圖1中，ab段(約12—15米／分)為刀具慢速切入1=件，而后增加到可調(diào)速 d段進(jìn)行前進(jìn)切削之后運(yùn)行到設(shè)定行程開(kāi)始減速為ef段，再經(jīng)過(guò)換向行程控制，工作臺(tái)由前進(jìn)減速迅速制動(dòng)并快速反向運(yùn)行可調(diào)速度段后退，再后退至減速換向切換到前進(jìn)行程。形成一個(gè)循環(huán)工作周期。

3、超同步交流異步感應(yīng)伺服應(yīng)用在B2010A龍門(mén)刨床上
3．1 直流調(diào)速器及交流異步感應(yīng)伺服的選擇
      根據(jù)前述龍門(mén)刨床直流拖動(dòng)系統(tǒng)工作要求，查閱了大量相關(guān)資料及參照國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)在龍門(mén)刨
床上的改造實(shí)例，我們發(fā)現(xiàn)590直流調(diào)速器在改造龍門(mén)刨床上還存在一定的缺陷，主要在制動(dòng)及換向上還不夠迅速。通過(guò)反復(fù)對(duì)比國(guó)內(nèi)外各類(lèi)變頻器，最終我們選用由日本富士電機(jī)生產(chǎn)的FRN55C11F-4CX變頻器。超同步交流異步感應(yīng)伺服的優(yōu)越性能主要體現(xiàn)在：
①驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)采用的是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩矢量控制方式。
②使用編碼器構(gòu)成半閉環(huán)矢量的控制系統(tǒng)，調(diào)速范圍0-3000r/min
③在線(xiàn)自整定系統(tǒng)。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中常時(shí)進(jìn)行速度自整定，常時(shí)核定電動(dòng)機(jī)特性變化，實(shí)現(xiàn)高精度速度控制。
④優(yōu)良的環(huán)境兼容性。
⑤節(jié)能功能的提高。
⑥具有更方便的操作介面。
⑦強(qiáng)大的通訊功能。
⑧豐富的報(bào)警維護(hù)功能。
3．2 控制原理 
       系統(tǒng)調(diào)速由原來(lái)的直流控制改為交流伺服控制。電氣控制系統(tǒng)采用OMRON可編程序控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)拖動(dòng)驅(qū)動(dòng)器及整個(gè)機(jī)床的電氣控制。優(yōu)點(diǎn)是控制功能強(qiáng)、速度快、易維護(hù)、便于改變程序。工作臺(tái)的減速換向控制采用OMRON的接近開(kāi)關(guān)，由于其屬于電子開(kāi)關(guān)，無(wú)機(jī)械磨損、壽命長(zhǎng)，故性能十分可靠。

4、交流異步伺服的特性應(yīng)用
我們?cè)谡{(diào)試伺服驅(qū)動(dòng)器的過(guò)程中，針對(duì)工作臺(tái)頻繁換向、快速響應(yīng)等問(wèn)題將變頻器參數(shù)作了調(diào)整。
(1)避免爬行：由于加工切削量的不同、工件重量不等、行程不一、高速運(yùn)行等嚴(yán)重惡劣條件造成在運(yùn)動(dòng)中工作臺(tái)慣性大，勢(shì)必會(huì)在減速與反向的過(guò)程中會(huì)向原方向作一定距離的慣性運(yùn)動(dòng)。所以進(jìn)行認(rèn)真調(diào)整驅(qū)動(dòng)器的有關(guān)參數(shù)，并且要準(zhǔn)確控制加減速時(shí)間及制動(dòng)的投入方式，否則將會(huì)出現(xiàn)越位等故障。
(2)換向運(yùn)行的快速響應(yīng)：應(yīng)用驅(qū)動(dòng)器在工作臺(tái)拖動(dòng)換向上要精心調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，使之適應(yīng)工作要求。 
(3)使電機(jī)獲得更好的起動(dòng)性能；我們?cè)诔绦蚩刂七^(guò)程中，將電機(jī)勵(lì)磁功能參數(shù)作了調(diào)整，起動(dòng)方式、起動(dòng)頻率、正反轉(zhuǎn)死區(qū)、脈沖編碼器等參數(shù)作了調(diào)整，使其具有更快的響應(yīng)速度。
 
5、增強(qiáng)安全意識(shí)
（1） “安全責(zé)任重于泰山” 。杜絕事故隱患，尤其是操作人員和管理人員都應(yīng)該掌握一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和一定的操作技能，持證上崗，安全生產(chǎn)才能出效益。
(2)察檢驗(yàn)部門(mén)在監(jiān)督管理的過(guò)程中。多注意法規(guī)宣傳教育，讓使用單位的主管領(lǐng)導(dǎo)從思想上重視，有責(zé)任感、法制感，加大人力、物力、財(cái)力的投入，從源頭上消除一切事故隱患，確保安全生產(chǎn)。