自动深孔钻孔设备的改造

杭州萧山技师学院 冯启荣

浙江杭州新月灯具厂有一台老旧的自动深孔钻孔设备无法正常使用，厂家委托我对这台设备进行技术改造，对设备改造提出以下技术要求：

（1）首先恢复设备的所有功能。

（2）在对设备进行恢复功能过程，改造升级后的设备要把完整的电气原理图提交给厂家。

（3）改造升级的费用要尽可能的少，要充分利用原来电气控制柜内的电气元件，为了增加功能，可以增加部分元器件。改造后系统和原先的设备相比较，保护功能只能多不能少。

（4）目前是生产的旺季，改造升级设备所用时间要短。

接受这个改造升级任务后，首先我来到新月灯具厂找到企业和我对接的负责人，并让他带我到这台设备旁边，与此同时让他通知一下操作这台设备的技术人员也来到现场。首先我对这台设备的整体情况进行观察，发现它的机械部分状态都还不错，符合再次使用的技术要求。另外设备采用的是继电控制方式，控制电气控制柜内的大部分电气元器件由于使用时间比较长，大部分元器件都已经有破损，现场环境也不太好，灰尘也比较多，导线上面的标注都看不清楚。我咨询了一下操作这台设备的技术员，这台设备的相关技术资料有没有，给我的答复是所有的纸质资料都没有。鉴于以上情况，想让这台设备恢复所有的功能，并适当增加部分功能只能采取对其控制系统进行改造升级，就是利用控制器PLC取代原来的控制部分。相当于控制柜重新制作一个，万幸的是，操作这台设备的技术员对这台设备的动作比较熟悉，动作流程也比较清楚。这台自动深孔钻孔设备一共控制三台电动机，第一台是转盘控制电动机，它是长时间单向转动的，通过转盘控制电动机的转动实现到指定位置的钻孔，再和机械机构相配合实现在第一种半径范围内规则钻孔；第二台电动机是移动电机也是长时间单向转动的，通过它的转动移动到第二种半径范围内钻孔；第三台电动机原来采用是绕线式三速电动机，利用它实现对钻头速度的控制。这几台电动机动作过程如下，深孔钻孔设备启动以后，看转盘电动机是不是在原位，移动电动机是不在原位，二台电动机都在原位开始钻孔，要是不在原位，首先要让这二台电动机转动起来，直到回到原点为止。转盘电动机在原位，移动电动机也在原位开始钻孔，碰到行程开关SQ5，以低速300转/min的速度钻孔；碰到行程开关SQ6，以中速900转/min钻孔；碰到行程开关SQ7，以1200转/min高速钻孔，再钻孔2s，钻孔动作完成；钻头返回碰到行程开关SQ5，再运行1s，钻头退回结束。钻头退回后，转盘电机开始转动，碰到转盘工作位行程开关SQ2，转盘电动机停止转动，重复钻孔动作，一直到再次碰到转盘电动机原点控制开关，到此为止，第一种半径范围内规则钻孔动作完成。移动电动机开始动作移动到下下一个工作半径范围内规则钻孔，重复上面的动作，直到第二种半径范围内规则钻孔动作完成。通过操作技术人员的介绍，我大体上了解了这台设备的整个工作过程。

由于这台设备大部分电气元器件使用时间比较长，有破损，利用这一次改造的机会全部进行更换。控制转盘电动机接触器和热继电器各一个；控制移动电动机接触器和热继电器各一个；原来控制开关、位置控制开关和降压变压器都无明显的损坏，仍然继续使用。对原来使用的绕线式三速电动机变成变频电动机，利用变频器来控制它的速度。最终形成的电气原理图如图1所示。

图1 自动深孔钻孔设备电气原理图

按照图1完成设备的接线，根据技术人员描述的设备的工作流程，加上我对这台设备理解，最终形成以下的动作过程。按下启动按钮，设备开始运行，首先判断转盘电动机和移动电动机是不是在原位，不在原位，按下启动按钮这二台电动机开始回原位，只有这二台电动机全部在原位，且转盘电动机和移动电动机都处于停止状态，旋转电动机才能带钻头进行钻孔操作。碰到正向限速开关SQ5，电动机以一个较低的速度300转/min的速度钻孔，由于原来绕线式电动机变成了变频电动机，低速时变频器控制速度的参数设对应的频率为10HZ；碰到行程开关SQ6，以中速900转/min钻孔，变频器控制速度的参数设对应的频率为30HZ；碰到行程开关SQ7，以1200转/min高速钻孔，变频器控制速度的参数设对应的频率为40HZ；通过程序来控制PLC的输出，再由PLC的输出去控制变频器，从而实现正向的低速、中速、高速钻孔，高速钻孔2s后，钻孔动作完成，变频电动机反向以40HZ速度快速返回，碰到行程开关SQ5，再过1s钻孔返回动作完成。此时转盘电动机开始转动，去下一个钻孔位置，碰到SQ2，转盘电动机停止转动，变频电动机开始工作，再次执行钻孔操作，重复以上动作，直到转盘电动机再次碰到SQ1，则第一个工作半径内所有的深孔都已经加工好了，移动电动机开始移动到碰到SQ4，此时到了第二个工作半径区域内钻孔，重复以上动作，开始钻孔直到再次碰到SQ1，则第二个工作半径内所有的深孔都已经加工好了。整个加工工作完成，等准备完成后，再次按下启动按钮重新开始自动钻孔。当设备出现了问题时，按下停止按钮SB2，或者设备有过载，则所有电动机自动停止运行。

由于篇幅的关系，对应的控制程序就不提供。将符合设计思路的控制程序下载到PLC后，让企业的技术人员过来操作，直到设备的动作完全符合他的要求为止，到此设备所有的功能已经恢复；改造后的电气原理图如1所示，也提交给了企业操作技术人员；整个改造升级过程中，我在原来电气控制柜当中，更换了二个交流接触器，二个热继电器，一个仿三菱PLC带调速功能模块，一个变频电动机，其他的东西仍然在使用，对整个控制电气柜的改变也不是很大，设备原先各种保护都存在，且在程序当中增加自动回原位功能和设备过载自动停机功能；整个改造完成用了二个工作日，用时也比较短。经过一段时间的试运行，设备比较稳定，符合设计要求。