日本HP-250機(jī)床控制系統(tǒng)改造

摘要：
日本HP-250機(jī)床為“一軸五刀”精密自動(dòng)機(jī)床，出廠日期為1981年，距今已有20余年，該機(jī)床的部分機(jī)械尚保存完好，但電氣部分已嚴(yán)重老化和落后，且一些重要電氣規(guī)格無(wú)法直接在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)下使用。需要進(jìn)行現(xiàn)代化電氣改造，并將其改為可以全自動(dòng)運(yùn)行。
關(guān)鍵字：機(jī)床；控制；改造
一、概述
日本HP-250機(jī)床為“一軸五刀”精密自動(dòng)機(jī)床，出廠日期為1981年，距今已有20余年，該機(jī)床的部分機(jī)械尚保存完好，但電氣部分已嚴(yán)重老化和落后，且一些重要電氣規(guī)格無(wú)法直接在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)下使用（如其電機(jī)電壓規(guī)格為三相220V（60Hz）、200V（50Hz））。需要進(jìn)行現(xiàn)代化電氣改造，并將其改為可以全自動(dòng)運(yùn)行。
二、改造項(xiàng)目
機(jī)床主軸是由一臺(tái)三菱電機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，三菱電機(jī)的規(guī)格為1.5kW，三相200V(50Hz、60Hz)、220V(60Hz)，該電壓規(guī)格是無(wú)法和我國(guó)三相交流380(50Hz)相匹配。需要將電壓轉(zhuǎn)換成符合該電機(jī)規(guī)格，才能使用?，F(xiàn)需要使用1.5kW變頻器，將單相220V電源轉(zhuǎn)換為三相200V電源，并且通過(guò)變頻器輸出不同頻率電壓的功能，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制主軸高速、中速、低速的目的，檢測(cè)時(shí)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)正常。該款機(jī)床精度為0.2mm
油壓系統(tǒng)主要設(shè)備為兩臺(tái)0.4kW三菱電機(jī)，兩臺(tái)電機(jī)同時(shí)啟/停，供電電壓為三相200V。由于該電機(jī)不需要控制轉(zhuǎn)速，只需使用變壓器將本地電壓改變?yōu)榉显撾姍C(jī)規(guī)格的電壓。在檢測(cè)時(shí)Z軸電磁閥已壞，需要更換，液壓密封圈使用已久，需要更換。Y軸、X軸電磁閥良好，風(fēng)扇散熱良好。機(jī)床共有X1、X2、Z1、Z2、Y這5個(gè)軸向刀具。這5個(gè)刀具是通過(guò)電磁閥驅(qū)動(dòng)，電磁閥的驅(qū)動(dòng)線圈是AC200V，每個(gè)刀具都有相應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)，在機(jī)床側(cè)還有5個(gè)刀具的速度旋鈕，可以控制刀具的運(yùn)動(dòng)的速度。只有電磁閥和三個(gè)電機(jī)都能正常動(dòng)作，無(wú)任何損壞，才能保證該機(jī)床電氣改造的成功。
三、控制系統(tǒng)描述
機(jī)床原控制系統(tǒng)，已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞和落伍，需要完全撤換，采用現(xiàn)代的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，具有一定先進(jìn)性。改造采用PLC作為機(jī)床的控制器。人機(jī)界面采用臺(tái)灣威倫觸摸屏。
機(jī)床的控制分為自動(dòng)和手動(dòng)控制兩種模式，若為手動(dòng)時(shí)，操作員通過(guò)控制臺(tái)上的Z1、Z2、X1、X2、Y來(lái)控制刀具的進(jìn)給。在自動(dòng)運(yùn)行模式下，這5個(gè)旋鈕不起作用。在自動(dòng)運(yùn)行模式下，需要啟動(dòng)“自動(dòng)運(yùn)行”按鈕，刀具才會(huì)根據(jù)在觸摸屏上設(shè)定的程序進(jìn)行進(jìn)給加工。刀具的快進(jìn)/慢進(jìn)和主軸高速/低速是通過(guò)“進(jìn)給速度”和“主軸運(yùn)行”旋鈕人工設(shè)定，“主軸模式”為連動(dòng)時(shí)，只需按下“主軸啟動(dòng)”，主軸即運(yùn)行，為單動(dòng)時(shí)，只有按下“主軸啟動(dòng)”按鈕，主軸才會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)，松開(kāi)該按鈕，主軸即停止。“油壓?jiǎn)?dòng)”為啟動(dòng)油壓泵和冷卻風(fēng)扇?！熬o急停止”為停止主軸運(yùn)轉(zhuǎn)和油壓泵。按下復(fù)位按鈕，所有刀具都退回到限位開(kāi)關(guān)的位置上。
觸摸屏上工藝設(shè)置界面如上圖，操作工人可以根據(jù)加工工件的需要自由選擇加工工藝組合，并且每一步的轉(zhuǎn)速亦可以在觸摸屏上事先設(shè)置，每一步都可以采用不同的轉(zhuǎn)速。達(dá)到精細(xì)加工的目的。
轉(zhuǎn)速的改變是通過(guò)變頻器輸出頻率的改變來(lái)達(dá)到，PLC與變頻器之間是采用RS485通迅，內(nèi)部協(xié)議采用LG－BUS（LG變頻器專用協(xié)議），該變頻器出來(lái)支持專用協(xié)議還支持MODBUS協(xié)議，所以也可采用此種協(xié)議進(jìn)行開(kāi)發(fā)。由于PLC本身不支持LG，MODBUS協(xié)議，所以需要在PLC中采用RS指令編程，達(dá)到與變頻器通迅的目的。