S3150重型卧车电气大修

石秀峰

(中国第一重型机械股份公司，黑龙江161042)

S3150重型卧车电气大修

石秀峰

(中国第一重型机械股份公司，黑龙江161042)

摘要：介绍了S3150重型卧车电气大修过程的操作要点，对以后的类似项目起到了参考和指导作用。

关键词：重型卧车；电气大修；PLC调试；控制原理

S3150重型卧车是我厂多年前引进的二手设备，由于机床长时间使用导致机床线路老化，故障频繁，已经严重影响了机床的正常生产。为了恢复机床功能，保证机床的加工能力，决定对该机床电气部分进行大修。以前我厂机床大修工作都是外委修理，设备修理工期长，维修成本高。为了尽快修理机床，恢复生产，分厂研究决定自行修理该机床。

1大修要求

为了恢复机床的各项功能，更换所有电气配线，重新制作按钮盒，所有电线电缆都要穿管，更换配电箱并重新配置配电柜，重新制作电缆线托架，地沟盖板改为翻板形式，采用PLC进行控制。

2修理准备

2.1现场调研

现场调研的目的是对设备进行现场考察，了解机床的组成部分、设备原理及具有的功能。通过现场调研发现该设备不同于其他重型卧车，除了具有床头、刀架、尾座三大部分外，还具有推进器，可以进行加工内孔的工作。这无疑给修理工作增加了难度。

2.2设计电气原理图

根据机床原有功能和大修要求设计电气原理图。为了简化机床控制线路，提高设备的稳定性，决定采用西门子S7-300PLC进行控制。选择使用该PLC主要有以下原因：

(1)本车间内机床所使用的西门子PLC大部分为S7-300，因此该PLC的备件可以通用；

(2)S7-300PLC的稳定性和可靠性高，使用时很少出现故障；

(3)该PLC的接线简单方便，使用十分灵活；

(4)当控制任务增加时，可以自由扩展输入、输出模块，使用起来更加方便。

2.3程序设计

根据机床的功能和控制要求设计逻辑控制程序。设计程序时，首先要根据实际要求进行硬件组态。硬件组态的顺序为：电源模块→CPU模块→数字量输入模块→数字量输出模块。实际组态如图1所示。组态完成后，可以根据实际的控制要求设计机床的PLC程序。

图1　组态图

2.4配置配电柜

根据所设计的电气原理图配置配电柜，该配电柜可以划分为四个部分：主轴部分、刀架部分、尾座部分、推进器部分。为了降低信号干扰，防止出现交直流混线，配置配电柜时严格遵守相关标准，尽量将交流线和直流线分开，每一个空开只保护一个驱动设备，接地线固定牢固，将强电部分和弱点部分隔开，信号线采用屏蔽线进行连接，接线端子处采用空心端子进行压接。在电柜配置中，尽量遵循就近原则，即相关连接件之间的距离不要太远，这样既能够减少线路的长度，节省材料，而且能够减弱干扰的影响。

3控制原理

3.1主轴部分

主轴部分采用Z4-280-2直流电动机带动主轴旋转，电机额定功率为119 kW，额定电压为400 V，额定电流为332 A，励磁额定电压为180 V，励磁额定电流为18 A。该直流电动机的驱动系统采用6RA27直流调速系统,该调速系统具有性能稳定、故障率低、响应速度快、精确度高等优点。电气原理如图2所示。

3.2刀架部分

该机床有一刀架和二刀架两个刀架，每个刀架采用两台电机进行驱动，快速行走采用Y100L1-43KW交流电动机驱动，走刀采用西门子1FT5104-1AC71-1AA0交流伺服电动机驱动。采用西门子伺服电机的主要原因有两点：

(1)车间内该型号的电机应用较多，备件可以通用使用；

(2)该电机转速更加平稳，使机床走刀速度均匀，可以提高加工活件的表面质量。

刀架走刀驱动系统采用西门子611A模拟驱动系统，电气原理图如图3所示。

刀架快速部分采用交流接触器直接控制交流电动机进行工作，利用接触器改变相序实现电机的换向。

3.3推进器部分

推进器部分采用Z-100直流电动机进行驱动，电机额定功率为10 kW，额定电压为220 V，额定电流为53.7 A，电机额定励磁电压为110 V。采用KSA23直流调速系统进行驱动。KSA23直流调速系统熟称V3系统，该系统具有体积小，性能可靠，价格低廉等特点；并且在本车间内使用广泛，备件可以通用。电气原理图如图4所示。

图2　主轴部分电气原理图

图3　刀架走刀驱动系统电气原理图

4现场施工

现场施工部分包括现场接线、现场调试和地沟盖板的改造三部分。

4.1现场接线

现场接线是将所有电气配线按照电路图的要求进行连接。线路连接后要进行测试，以防止出现线路混线、接地的现象。

4.2现场调试

现场调试主要分为三个部分调试：主轴部分、刀架部分和推进器部分调试。

4.2.1主轴部分调试分为PLC调试和驱动系统调试。PLC调试就是调试PLC的输入输出点，使原设计的程序能够正常执行。驱动系统调试是调整直流调速系统参数，使它与电机相匹配，具体需要调节以下参数：

P71=55(电机额定电流/装置额定电流)；

P77=0(e.m.f给定，该电机采用恒定励磁)；

P76=65(电机额定励磁电流/装置额定励磁电流)；

P98=380(供电电压匹配因子，系统三相电压输入为380 V)；

P16=16，P17=16(斜坡函数发生器斜坡上升/斜坡下降时间)；

P31=7(转速调节器增益、反应电机跟随特性)；

E29=1(选择A1210板单元的配置)；

P83=1(通过斜坡函数发生器或转速调节器达到点动转速P11)；

P84=2(通过斜坡函数发生器或转速调节器达到点动转速P12)；

P11=-2(点动1给定即正向点车转速给定)；

P12=2(点动2给定即负向点车转速给定)；

图4　推进器部分电气原理图

E16=10(斜坡函数发生器斜坡上升时间)；

P17=10(斜坡函数发生器斜坡下降时间)；

P88=1(选择自动减少励磁电流的操作方式即设定停机励磁)；

P96=25(最小励磁电流)。

参数设定后，对系统的电流环和速度环进行最优化运行，由于该电机设定为恒定励磁运行，因此不需要对电机进行励磁的最优化运行。

4.2.2刀架部分调试分为PLC调试和驱动系统调试。PLC调试就是调试PLC的输入输出点，使原设计的程序能够正常执行。而驱动系统调试就是调整驱动系统参数，使它能够和电机相匹配。611A驱动系统的调试分为速度调节器的调整和电流调节器的调整。速度调节器通过调节比例增益(KP)、积分时间(TN)、速度漂移等进行调整。电流调节器采用PI调节器调整，使系统和电动机相匹配。

图5　改造后的地沟盖板

4.2.3推进器部分调试分为PLC调试和驱动系统调试。由于推进器部分的驱动系统采用的是KSA23直流调速系统，因此该部分的调试是通过调节电位计来完成的，即调节图中的RP1(上限电阻)、RP2(下限电阻)和RP5(反馈电阻)与电机匹配。

4.3地沟盖板改造

原地沟盖板采用链板的形式，由于该链板在使用中经常出现被铁屑卡住的现象，导致链板经常被拽断。并且链板上焊接处较多，故链板已不能继续使用。为了保护地沟拖链，对盖板进行改造，将链板改成翻板的模式。具体改造形式如图5所示。

5效果评价

该设备大修后，已经运行一年多了，从机床的使用情况来看，机床运行平稳，功能完全恢复，加工活件满足质量要求，已经完全满足了大修之前所提出的各项要求。

编辑陈秀娟

Electrical Overhaul for S3150 Heavy Duty Horizontal Lathe

Shi Xiufeng

Abstract：The major operation points of electrical overhaul for S3150 heavy duty horizontal lathe have been introduced in the paper, which can guide for similar projects in future.

Key words：heavy duty horizontal lathe; electrical overhaul; PLC adjustment; control principle

收稿日期：2016—02—24

作者简介：石秀峰，本科，助理工程师，从事设备维护工作。电话：15663168299，E-mail: ishixiufengi@163.com

中图分类号：TG511

文献标志码：A