1引言： W200HC 是東方汽輪機(jī)廠上世紀(jì)70年代從捷克購買的重型加工設(shè)備，該設(shè)備為機(jī)、電、液一體化技術(shù)密集型產(chǎn)品，其性能要求可實現(xiàn)多軸控制、可加工帶有復(fù)雜曲面的大型工件，屬于機(jī)械加工行業(yè)里的高性能、高效率、較高精度的關(guān)鍵重大裝備。此種類型產(chǎn)品電控部分邏輯控制普遍采用繼電器控制，故障率高，低速時損耗大，功率因素低，且對電網(wǎng)和機(jī)械的沖擊很大，維修麻煩等特點(diǎn)。針對上述特點(diǎn)，在保證機(jī)床精度和性能的前提下實現(xiàn)對機(jī)床坐標(biāo)控制的數(shù)字化、程序化管理，因此提出了如下改造方案： 2電氣控制原理簡介 W200HC銑鏜床電氣控制分別由X軸（立拄）、Y軸（主軸箱）、Z軸（主軸）、主傳動（鏜桿和方滑枕）、旋轉(zhuǎn)工作臺等五部分組成完整的運(yùn)動控制系統(tǒng)。原有控制系統(tǒng)采用繼電器-接觸器邏輯控制，調(diào)速系統(tǒng)采用的V5數(shù)字式直流調(diào)速，制動方式有電磁閥制動和串電阻制動。 改造過程中采用可編程邏輯控制器S7-300系列PLC內(nèi)部復(fù)雜邏輯的設(shè)計實現(xiàn)對全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)量端子的控制。通過對數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)給定電壓的控制改變了調(diào)速系統(tǒng)對直流電壓和勵磁電壓參數(shù)值的整定來實現(xiàn)了對直流電機(jī)的調(diào)速。直流調(diào)速是一平滑的過程，在調(diào)節(jié)速度過程中是無級的，對振動不敏感。其本身具有控制接線簡單，全過程可調(diào)整，調(diào)速精度高，啟動力矩大，過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。直流調(diào)速能通過電樞反饋、測速機(jī)反饋、編碼器反饋等反饋方式實現(xiàn)系統(tǒng)的精確定位。 3電器選型： 在使用直流調(diào)速的過程中對成本的回收不是利用設(shè)備的創(chuàng)造價值，而是依附節(jié)省能源這部分來實現(xiàn)。大多數(shù)直流調(diào)速系統(tǒng)使用壽命在2~8年，與環(huán)境和保養(yǎng)方法有直接聯(lián)系。在國內(nèi)用戶只注重調(diào)速系統(tǒng)的一次性投入價格，而忽視了性價比的用戶比較常見。在調(diào)速系統(tǒng)的選型上，用戶要考濾的技術(shù)因素已不在是昔日的關(guān)鍵技術(shù)是否成熟的問題；轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)到CPU處理速度是否夠快，直流調(diào)速系統(tǒng)對電機(jī)的建模方法，控制板和功率板的設(shè)計運(yùn)算能力和精度等問題。選擇英國CT全數(shù)字直流驅(qū)動能夠使整個系統(tǒng)科技含量跨向一新臺階，一切源自于直流調(diào)速的穩(wěn)定和使用的方便性決定。 控制系統(tǒng)的選擇：由于本機(jī)床具有多軸連動，對工件加工精度要求較高，各種檢查元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)多而復(fù)雜等特點(diǎn)，所以要求在控制系統(tǒng)在計算速度和響應(yīng)時間上都必須迅速，而且多數(shù)字模擬量擴(kuò)展能力等特點(diǎn)，結(jié)合本廠的實際特點(diǎn)選用西門子S7-300作為整個機(jī)床的控制系統(tǒng)。 4電路設(shè)計 W200HC銑鏜床電氣控制分別由X軸（立拄）、Y軸（主軸箱）、Z軸（主軸）、主傳動（鏜桿和方滑枕）、旋轉(zhuǎn)工作臺等五部分組成，其電氣控制和設(shè)計原理基本相同，故在這里就以主傳動電氣設(shè)計為主來闡述設(shè)計原理與思想。 5 PLC應(yīng)用程序的設(shè)計 硬件連接好，插入存儲卡到中央處理器中，建立計算機(jī)和中央處理器的通訊。開始對系統(tǒng)進(jìn)行PLC程序調(diào)試，要求對系統(tǒng)作一次（PLC）總清或總復(fù)位。PLC總清完成后，PLC程序即可進(jìn)行調(diào)試。本次設(shè)計所選用的PLC是SIMATIC S7-300。故而調(diào)試軟件為STEP 7。 5.1 S7-300硬件組態(tài) S7-300硬件組態(tài)在硬件配置窗口中完成。光標(biāo)點(diǎn)擊STATION目錄級，選擇“Hardware”圖標(biāo)，進(jìn)入硬件配置窗口。 （1）組態(tài) 在硬件組態(tài)的站窗口中分配機(jī)架，可分布式I/O，可以從硬件目中選擇部件。 （2）參數(shù)分配 建立可分配參數(shù)模塊的特性，如：啟動特性，保持區(qū)等。 （3）設(shè)定組態(tài) 設(shè)定好的硬件組態(tài)和參數(shù)分配，需下載到CPU中去， 選擇菜單“PLC” “DOWNLOAD”。 （4）實際組態(tài) 已存在硬件中的實際組態(tài)和參數(shù)分配。可以從CPU直接上傳到PC。選擇菜單“PLC” “UPLOAD”。 5.2 用戶基本程序 PLC程序的編制全部按照正邏輯的設(shè)計，即不論物理信號是高電平還是低電平有效，邏輯“1”表示信號有效。所有物理輸入輸出信號都需經(jīng)過邏輯處理好，才能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，也就是先要定義輸入輸出的信號有效和輸入輸出信號的邏輯，再將輸入輸出的物理信號和邏輯參數(shù)異或，其結(jié)果與有效參數(shù)（使能參數(shù)）與，最后送入輸入輸出緩沖區(qū)中。由X軸（立拄）、Y軸（主軸箱）、Z軸（主軸）、主傳動（鏜桿和方滑枕）、旋轉(zhuǎn)工作臺控制原理基本相似，現(xiàn)就主傳動調(diào)速及換檔PLC程序加以說明。 1 A I 2.6 "主傳動啟動開關(guān)" = L 0.0 A L 0.0 A I 1.2 "主傳動風(fēng)機(jī)過載" = Q 36.4 "主傳動裝置啟動中繼" A L 0.0 BLD 102 = Q 36.5 "主傳動風(fēng)機(jī)啟動中繼" 2 A Q 36.4 "主傳動裝置啟動中繼" = Q 36.2 "主傳動脈沖使能" 3 O I 3.1 "主傳動反轉(zhuǎn)按鈕" O I 3.0 "主傳動正轉(zhuǎn)按鈕" O I 3.2 "主傳動正點(diǎn)按鈕" O I 3.3 "主傳動反點(diǎn)按鈕" = Q 36.3 "主傳動運(yùn)行使能" 4 A( O I 3.0 "主傳動正轉(zhuǎn)按鈕 O Q 33.6 "主傳動正轉(zhuǎn)中繼" ) AN Q 33.7 "主傳動反轉(zhuǎn)中繼" AN Q 36.0 "主傳動正點(diǎn)中繼" AN Q 36.1 "主傳動反點(diǎn)中繼" = Q 33.6 "主傳動正轉(zhuǎn)中繼" 5 A( O I 3.1 "主傳動反轉(zhuǎn)按鈕" O Q 33.7 "主傳動反轉(zhuǎn)中繼" ) AN M 1.3 "主傳動正轉(zhuǎn)中繼置復(fù)位" AN Q 36.0 "主傳動正點(diǎn)中繼" AN Q 36.1 "主傳動反點(diǎn)中繼" = Q 33.7 "主傳動反轉(zhuǎn)中繼" 6 A I 3.2 "主傳動正點(diǎn)按鈕" A M 1.2 "主傳動運(yùn)行允許" AN I 4.6 "CT準(zhǔn)備好信號" AN Q 36.1 "主傳動反點(diǎn)中繼" = Q 36.0 "主傳動正點(diǎn)中繼" 7 A I 3.3 "主傳動反點(diǎn)按鈕" A M 1.2 "主傳動運(yùn)行允許" AN I 4.6 "CT準(zhǔn)備好信號" AN Q 36.0 "主傳動正點(diǎn)中繼" = Q 36.1 "主傳動反點(diǎn)中繼" 8 A( O I 3.5 "主傳動機(jī)械換檔開關(guān)1位" O I 4.5 "CT零速度信號" ) A( ON I 4.5 "CT零速度信號" ON M 1.5 "主傳動機(jī)械檔1中繼" ) = M 1.5 "主傳動機(jī)械檔1中繼" 9 A( O I 3.6 "主傳動機(jī)械換檔開關(guān)2位" O I 4.5 ) A( ON I 4.5 ON M 1.6 "主傳動機(jī)械檔2中繼" ) = M 1.6 "主傳動機(jī)械檔2中繼" 10 A( O I 3.7 "主傳動機(jī)械換檔開關(guān)3位" O I 4.5 ) A( ON I 4.5 ON M 1.7 ) = M 1.7 "主傳動機(jī)械檔3中繼" 11 A( AN I 3.5 AN I 3.6 AN I 3.7 O I 4.5 ) A( ON I 4.5 ON M 2.0 ) = M 2.0 "主傳動機(jī)械檔4中繼" 12 機(jī)械換檔1 A M 1.5 AN M 1.6 AN M 1.7 AN M 2.0 = Q 33.2 "主傳動機(jī)械換檔電磁閥2" = Q 33.3 "主傳動機(jī)械換檔電磁閥3" 13 機(jī)械換檔2 A M 1.6 AN M 1.5 AN M 1.7 AN M 2.0 = Q 33.1 "主傳動機(jī)械換檔電磁閥1" = Q 33.3 "主傳動機(jī)械換檔電磁閥3" 14 機(jī)械換檔3 A M 1.7 AN M 1.5 AN M 1.6 AN M 2.0 = Q 33.2 "主傳動機(jī)械換檔電磁閥2" = Q 33.4 "主傳動機(jī)械換檔電磁閥4" 15 機(jī)械換檔4 A M 2.0 AN M 1.5 AN M 1.6 AN M 1.7 = Q 33.1 "主傳動機(jī)械換檔電磁閥1" = Q 33.4 "主傳動機(jī)械換檔電磁閥4" 6伺服系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)置： 首先將所有電機(jī)名牌數(shù)據(jù)輸入到伺服系統(tǒng)中。包括如下參數(shù)組：速度給定參數(shù)組，速度加減速參數(shù)組，速度反饋參數(shù)組，電流給定與限流組，磁場控制參數(shù)組，數(shù)字邏輯控制參數(shù)組。下面列出部分需要修改的參數(shù)，僅供參考 6結(jié)束語： 該機(jī)床改用全數(shù)字直流調(diào)速驅(qū)動后使整機(jī)性能有較大提高，如床頭箱的上下運(yùn)動能實現(xiàn)精確的控制，鏜桿和方滑枕切換與機(jī)械檔位的自動轉(zhuǎn)化等都得到了提高。在維修方面由于全數(shù)字直流調(diào)速自身保護(hù)功能齊全，如過流、過載、過壓<