ETD790全数字直流调速器用于德国单臂刨直流传动系统改造

一、改造的目的与意义
    目前许多工厂使用的原单臂刨直流传动系统采用的是上世纪五、六十年代的K-F-D交磁放大机－－直流电动机的调速系统。因当时的技术条件所限，该系统本身就存在以下先天不足：①调速范围达不到预期要求；②放大倍数不够高，机械特性硬度不够；③低速摩擦力增加时，而且大小不稳定，经常造成速度不稳；④能耗大，效率低；⑤体积庞大，噪音大；⑥维修工作量大。
    近些年，无论是设备制造厂家，还是使用厂家，都逐渐淘汰了上述调速控制方式，而采用了更先进的全数字直流调速装置。控制核心采用专用计算机，主回路采用晶闸管。
    全数字控制的晶闸管组成的变流装置有以下优点：
    ⑴ 装置的功率放大倍数大，可达10000以上，与直流发电机组相比，要高三个数量级，所以调速性能指标显著提高；
    ⑵ 快速响应好，变流机组为秒级而晶闸管为毫秒级；
    ⑶ 功耗低、效率高，节能效果显著，一般可节能达50%；（每天工作20小时情况下, 十个月节约的电费即可收回整个电气控制系统改造的投资）.
    ⑷ 它是静止式电子装置，体积小、重量轻，无噪声，无火花磨损，维护方便，可靠性高；
    ⑸ 带有人机对话窗口，可查看丰富的内部实时参数和诊断参数，很容易进行故障查找；
    ⑹ 数字控制的逻辑无环流可逆调速控制，可靠性比较高，体积小，效率高；
    ⑺ 内部有大量的数学和逻辑模块，可组态实现多种控制需要。
    在电气控制方面，原设计采用接触器-继电器控制系统，接线复杂；可动机构多，易出故障且难查找故障；线圈比较多则发热耗电多；时间继电器老化产生定时不准；噪音大等等。
    目前基本上采用可编程序控制器（PLC），取代传统的接触器一继电器控制系统，使控制系统柔性化，易诊断，易维护，大大地降低了故障率，节省了空间，减少了配线，易损件大量地节约。
    所以说，贵重的大型设备进行上述改造后，可使其焕发出新的生命力，对用户有着较重要的意义。
    我们采用多台ETD790全数字直流调速装置，用于东北地区的多家机械厂，机床厂的单臂刨直流传动系统进行改造，取得了良好的经济效益。
二、单臂刨改造方案           
1、直流传动系统
    我公司目前机床设备配套和改造都使用ETD790全数字直流调速装置，交流原动机、扩大机用电动机、交磁扩大机、直流发电机不再使用，只保留刨台传动直流电机（或更换新的、效率较高的Z4系列直流电动机）。
    因ETD790全数字直流调速装置是直接三相交流输入、直流输出的逻辑无环流的可逆调速系统，需要配套三相交流进线电抗器、四只快速熔断器及输入接触器。
    ①采用2只10KΩ电位器分别用于前进和后退速度设定，而且速度可无级调节；另外保持正、反向点动及加减速的多段速度功能，点动速度可用软件设定，加减速过程中的多段速度用内部数学运算方式来实现。
    ②控制柜门上装有触摸屏（人机界面）,用于工作台行程设定（无需操作人员去调整传统的行程开关撞块）,同时用于系统故障诊断.采用光电编码器进行速度和位置反馈.
    电动机正、反向换向采用回馈制动方式，电能回馈电网；正、反向自动多段斜坡加减速，减少机械冲击。
    多个模拟量输出用于指示电机电压、电流、速变等，方便指导控制吃刀量的调整及工作判断。
2、电气控制系统
    原润滑油泵电机的起动/停止、垂直刀架运动、侧刀架运动、横梁升降电机的起动/停止及自动回升的正反转、与工作台的保护联锁、时间联锁等原由继电器完成，线路比较复杂，出现故障不易查找，影响机床的工作。
    采用可编程序控制器及输出继电器模组改造，只保留原设计中的几只交流接触器（换新的）。
    这样，使用过程中可通过察看PLC的输入/输出指示灯很容易判断各控制点的工作状态，查找故障快捷、方便。
    继电器输出模组，带有输出指示、保护熔断器、熔断器熔断指示、阻容吸收保护，用于隔离PLC输出与负载，以及进行多重保护。
    当某一输出继电器损坏后，用户只需简单的插拨更换或改二根线即可，避免用户因故障修改程序，而PLC的输出采用高寿命的晶体管形成。
    其它的如抬刀控制、垂直刀架与侧刀架的工进与快移仍采用原来的工作方式，只不过也由PLC来完成联锁控制。

三、ETD790在德国单臂刨的应用案例
    国内一家生产通风机设备的知名企业，该公司拥有一台五十年代德国生产的单臂刨，一九九三年进行过一次改造。工作台传动采用模拟直流调速器，进给采用FANUC直流伺服驱动系统。运行十年后，工作台直流驱动器和直流伺服驱动器全部老化损坏，而且FAUNC直流伺服驱动器已经停产多年，无法维修，造成机床无法使用。该公司决定对单臂刨电气控制系统进行改造。在这次改造过程中，公司比较慎重选择改造的公司。该公司选择沈阳最专业的几家直流传动公司做方案。我公司提出的方案最终得到的用户的认可。
    电气控制系统
在该项目改造中，使用了三台ETD790直流调速器（790/400/0037A、790/400/0037A、790/400/00150A），分别控制机床进给FANUC永磁伺服直流电机（110V、19.8A）和工作台直流电机（Z4型45KW、440V）.在调试的过程中，我们发现直流伺服永磁的电动机的启动、停止电流较大。在正常设置电机电流环的情况下，不能够满足其工作要求。开动机床会出现过电流现象。因此我们对电流环进行了如下操作：
    因ETD790系列全数字直流调速器参数设置、监控,可采用790DriveExplorer软件操作,该软件功能强大、操作简单、监控方便，我们使用该软件进行ETD790全数字直流调速器参数设置、监控。
    1.首先通过一条RS232通讯线,将PC机和790全数字直流调速器RS232通讯口联接,将PC机上安装的“790DriveExplorer”软件打开，将790全数字直流调速器控制电源上电，然后点击在线图标，建立通讯。
    2.通讯完成后。打开790 DriveExplorer调试软件的电流环，设置参数号15、21、22。如图所示：
        

    我们这样做就完全解决了过电流问题。我们将电流环放大和增大电流限幅。由于ETD790直流调速器是采用32位的处理器，响应速度非常快，模块也采用MCC26（和SSD相同规格型号的模块相比都要大一个档），这样即使在瞬间产生很大的电流也不会对直流调速器和电机产生不良影响。
    3．在调试的过程中，出现了刀花非常不均匀的现象。由于FANUC永磁伺服直流电机电压是110V。开始我们采用主电源是三相380V，造成触发角过大，低速运行时波形不连续，电机动态效果不好。我们通过采用外部同步变压器将主电源降至130V。很好地解决了这个问题。

四、结论
     ETD790系列全数字直流调速器有方便简易的调试软件，能在线修改参数并监控，使的现场调试时间大大减少，更加易于诊断，随着应用不断的熟练，越来越爱使用ETD790系列全数字直流调速器了，它的强大的功能和稳定也得到广大用户的认可。