北京超同步交流异步感应伺服在龙门刨床上的应用

摘要：交流异步感应伺服驱动器是一种新型的交流电机调速器，用于龙门刨床控制中，具有控制精度高，运行稳定，可靠性高的特点。
关键词：交流异步感应伺服驱动器 可编程序控制器 龙门刨床

1、 概述 
       龙门刨床这种A．G．M调速系统具有占地面积大、噪声污染严重，尤其交流电动机拖动发电机浪费电能很严重 从工作情况来看，直流电动机的功率并没有得到充分利用，并且维护保养较困难。从7 0年代至目前有极少部分采用可控硅——直流电动机组(V M调速系统)。该系统低速时损耗大、功率因数低、对电网污染严重，而使用的还是直流电动机，维护保养困难的问题还是没有解决。随着科技的进步，电力电子技术和微电子技术有了飞速发展，以及伺服控制技术的完善，使得交流异步伺服控制技术日新月异，其应用空间愈加宽广，涉及领域之多。交流异步伺服控制技术的应用，使龙门刨的拖动方式朝伺服控制的方式发展

2、应用实例如下：
      B2010A 龙门刨床(规格1400ram x10000ram)是1971年生产制造的机械自动化程度很高的大型机床。龙门刨床的动力及控制回路比较复杂，尤其是刨床工作台主拖动系统完全依靠电气自动化来执行的。B2010A龙flN床的主拖动采用最初50年代的A—C—M调速系统，即电机扩大机——直流发电机——直流电动机组系统。采用机械速比2：1和电气调速范围为1：1的机电联合调速系统。
       龙门刨床对电力拖动的技术要求——龙门刨是频繁往复运动的生产机械，它的工作方式为循环方式。前进行程是切削行程；后退不作切削，只让工作台返回为下一步切削作准备。运动示意图如图2所示。实际工作中为了提高劳动生产效率，轻载后退的速度要大于前进切削速度。由于不同的金属材料和不同的／m-r-r艺，必须要求控制系统具备：
（1）工作台主拖动具有比较宽的调速范围和较硬的机械特性；
（2）工作台前进切削和后退的过程中运行平稳，不振荡，速度能单独地作无级调整，无须停车；
（3）运行方向的改变要迅速、平滑、冲击力小、动作反应快；
（4）在低速范围内切削力基本保持恒定状态，静差度小于3％ ；
（5）前进与后退行程的末尾工作台自动减速，反向准确；
（6）传动效率高，耗电量小；
（7）控制系统简单，可靠安全，易于维修保养； 
 

 
      如图1中，ab段(约12—15米／分)为刀具慢速切入1=件，而后增加到可调速 d段进行前进切削之后运行到设定行程开始减速为ef段，再经过换向行程控制，工作台由前进减速迅速制动并快速反向运行可调速度段后退，再后退至减速换向切换到前进行程。形成一个循环工作周期。

3、超同步交流异步感应伺服应用在B2010A龙门刨床上
3．1 直流调速器及交流异步感应伺服的选择
      根据前述龙门刨床直流拖动系统工作要求，查阅了大量相关资料及参照国内相关企业在龙门刨
床上的改造实例，我们发现590直流调速器在改造龙门刨床上还存在一定的缺陷，主要在制动及换向上还不够迅速。通过反复对比国内外各类变频器，最终我们选用由日本富士电机生产的FRN55C11F-4CX变频器。超同步交流异步感应伺服的优越性能主要体现在：
①驱动控制技术采用的是动态转矩矢量控制方式。
②使用编码器构成半闭环矢量的控制系统，调速范围0-3000r/min
③在线自整定系统。在电动机运行过程中常时进行速度自整定，常时核定电动机特性变化，实现高精度速度控制。
④优良的环境兼容性。
⑤节能功能的提高。
⑥具有更方便的操作介面。
⑦强大的通讯功能。
⑧丰富的报警维护功能。
3．2 控制原理 
       系统调速由原来的直流控制改为交流伺服控制。电气控制系统采用OMRON可编程序控制器来实现对工作台拖动驱动器及整个机床的电气控制。优点是控制功能强、速度快、易维护、便于改变程序。工作台的减速换向控制采用OMRON的接近开关，由于其属于电子开关，无机械磨损、寿命长，故性能十分可靠。

4、交流异步伺服的特性应用
我们在调试伺服驱动器的过程中，针对工作台频繁换向、快速响应等问题将变频器参数作了调整。
(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、高速运行等严重恶劣条件造成在运动中工作台惯性大，势必会在减速与反向的过程中会向原方向作一定距离的惯性运动。所以进行认真调整驱动器的有关参数，并且要准确控制加减速时间及制动的投入方式，否则将会出现越位等故障。
(2)换向运行的快速响应：应用驱动器在工作台拖动换向上要精心调整转速调节器，使之适应工作要求。 
(3)使电机获得更好的起动性能；我们在程序控制过程中，将电机励磁功能参数作了调整，起动方式、起动频率、正反转死区、脉冲编码器等参数作了调整，使其具有更快的响应速度。
 
5、增强安全意识
（1） “安全责任重于泰山” 。杜绝事故隐患，尤其是操作人员和管理人员都应该掌握一定的专业知识和一定的操作技能，持证上岗，安全生产才能出效益。
(2)察检验部门在监督管理的过程中。多注意法规宣传教育，让使用单位的主管领导从思想上重视，有责任感、法制感，加大人力、物力、财力的投入，从源头上消除一切事故隐患，确保安全生产。