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[摘 要]介绍了X2012A龙门铣床在四个方面的数字化改造方案，应用PLC取代继电器-接触器电路，应用英国欧陆590+直流调速装置取代可控硅直流调速系统，增加了X＼Y＼Z三方向的数显装置，恢复了主轴精度。机床的可靠性、系统稳定性、电气控制精度、机床效率和工件质量得到大幅提高，故障率明显下降，操作更加方便直观。
[关键词]可编程序控制器；数字直流调速器；磁珊尺测量装置；龙门铣床
中图分类号：TG542 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0100-01
我中心一台北京机床厂70年代生产的X2012A型龙门铣床，进给驱动采用可控硅-直流电机（SCR-D）直流调速系统，机床的动作过程控制采用继电器-接触器电路，可靠性较差，调速性能不稳定，热稳定性差，控制精度低，故障率较高效率低，不能满足高精度工艺的要求。因此我中心决定利用PLC和英国欧陆590+直流调速装置对该龙门铣床进行电气数字化改造。
一、改造方案
1、改造总体思路
1.1 PLC可编程控制器取代继电器-接触器电路。
1.2 英国欧陆590+直流调速装置取代可控硅直流调速系统。
1.3 X＼Y＼Z三方向安装数显装置。更换悬挂按钮站
1.4 恢复主轴精度。修磨各主轴锥孔，恢复主轴精度。
2、改造实施过程
2.1 PLC控制系统的设计
采用西门子S7-200，CPU224可编程控制器，实现机床各部动作的程序控制。同时为保证以后的维修方便，PLC输入输出点预留10%的余量。
PLC控制程序设计主要依据原机床的工作方式、逻辑交叉关系、控制要求，并注意各运动之间的互锁关系，不改变原来的操作方式，增加各种报警功能。以下是PLC的部分控制原理图（图1）。
2.2 直流调速系统的设计
原进给系统采用可控硅-直流电动机调速系统，基速以下采用调压调速，基速以上采用弱磁升速，快速进给时，磁场减弱一半，速度升高一倍。根据机床的这一调速特点，采用英国欧陆公司590+全数字直流电动机调速控制装置，该装置使用控制环（一个内部的电流环和一个外部的速度环）来控制直流电机，内置式的电流反馈传感器，速度反馈直接是电枢感应电路提供（默认），或由模拟测速发电机、编码器提供反馈信号，本次改造采用模拟测速发电机速度反馈，改造过程中将原来的测速发电机更换为永磁式测速机（ZYS-100A）。若要使转速进一步提高，可以通过消减励磁电流来获得电机转速的提高。因此英国欧陆公司590+全数字直流电动机调速控制装置完全满足该机床的调速要求。
选定欧陆590+调速装置后，根据机床控制需要设计欧陆590+调速装置外围接线图，如（图2）。
2.3 X＼Y＼Z三方向安装数显装置
原机床X＼Y＼Z三轴均未安装数显装置，加工过程中完全依靠操作者手动测量工件尺寸，对操作者的操作技能要求较高，并且频繁停机开机会影响工件加工精度和生产效率。通过比较，选择数显精度在0.01mm，且耐油污渍的磁珊尺即可满足对工件加工精度的测量要求。由于数显表需要安装在悬挂按钮站上，原来的悬挂按钮站板面空间不够，因此需要重新设计制作。经过数显化改造后，操作非常方便，减轻了操作者的劳动强度，提高了加工效率和工件加工质量。
2.4 恢复主轴精度
在机床改造期间，对机床的精度进行了检查，对主轴锥孔进行修磨，恢复了主轴精度。
二、数字化改造前后的效果对比
数字化改造前后的效果如何，通过表1一目了然。
三、结论
本次技术改造主要在四个方面进行了改造，应用了PLC取代继电器-接触器电路，应用了英国欧陆590+直流调速装置取代可控硅直流调速系统，增加了X＼Y＼Z三方向数显装置，恢复了主轴精度。机床的可靠性、系统稳定性、电气控制精度、机床效率和工件质量得到大幅提高，故障率明显下降，操作更加方便。通过技术改造，机床的各项性能参数得到提升，满足了机械加工需要，对类似设备（含工具工装）的改造、设计、制造，具有一定的参考借鉴意义。
参考文献
[1] 《西门子S7-200PLC完全精通教程》.编者向晓汉.刘瑶瑶.化学工业出版社，2013.
[2] 《欧陆590+中文说明书》.
[关键词]可编程序控制器；数字直流调速器；磁珊尺测量装置；龙门铣床
中图分类号：TG542 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0100-01
我中心一台北京机床厂70年代生产的X2012A型龙门铣床，进给驱动采用可控硅-直流电机（SCR-D）直流调速系统，机床的动作过程控制采用继电器-接触器电路，可靠性较差，调速性能不稳定，热稳定性差，控制精度低，故障率较高效率低，不能满足高精度工艺的要求。因此我中心决定利用PLC和英国欧陆590+直流调速装置对该龙门铣床进行电气数字化改造。
一、改造方案
1、改造总体思路
1.1 PLC可编程控制器取代继电器-接触器电路。
1.2 英国欧陆590+直流调速装置取代可控硅直流调速系统。
1.3 X＼Y＼Z三方向安装数显装置。更换悬挂按钮站
1.4 恢复主轴精度。修磨各主轴锥孔，恢复主轴精度。
2、改造实施过程
2.1 PLC控制系统的设计
采用西门子S7-200，CPU224可编程控制器，实现机床各部动作的程序控制。同时为保证以后的维修方便，PLC输入输出点预留10%的余量。
PLC控制程序设计主要依据原机床的工作方式、逻辑交叉关系、控制要求，并注意各运动之间的互锁关系，不改变原来的操作方式，增加各种报警功能。以下是PLC的部分控制原理图（图1）。
2.2 直流调速系统的设计
原进给系统采用可控硅-直流电动机调速系统，基速以下采用调压调速，基速以上采用弱磁升速，快速进给时，磁场减弱一半，速度升高一倍。根据机床的这一调速特点，采用英国欧陆公司590+全数字直流电动机调速控制装置，该装置使用控制环（一个内部的电流环和一个外部的速度环）来控制直流电机，内置式的电流反馈传感器，速度反馈直接是电枢感应电路提供（默认），或由模拟测速发电机、编码器提供反馈信号，本次改造采用模拟测速发电机速度反馈，改造过程中将原来的测速发电机更换为永磁式测速机（ZYS-100A）。若要使转速进一步提高，可以通过消减励磁电流来获得电机转速的提高。因此英国欧陆公司590+全数字直流电动机调速控制装置完全满足该机床的调速要求。
选定欧陆590+调速装置后，根据机床控制需要设计欧陆590+调速装置外围接线图，如（图2）。
2.3 X＼Y＼Z三方向安装数显装置
原机床X＼Y＼Z三轴均未安装数显装置，加工过程中完全依靠操作者手动测量工件尺寸，对操作者的操作技能要求较高，并且频繁停机开机会影响工件加工精度和生产效率。通过比较，选择数显精度在0.01mm，且耐油污渍的磁珊尺即可满足对工件加工精度的测量要求。由于数显表需要安装在悬挂按钮站上，原来的悬挂按钮站板面空间不够，因此需要重新设计制作。经过数显化改造后，操作非常方便，减轻了操作者的劳动强度，提高了加工效率和工件加工质量。
2.4 恢复主轴精度
在机床改造期间，对机床的精度进行了检查，对主轴锥孔进行修磨，恢复了主轴精度。
二、数字化改造前后的效果对比
数字化改造前后的效果如何，通过表1一目了然。
三、结论
本次技术改造主要在四个方面进行了改造，应用了PLC取代继电器-接触器电路，应用了英国欧陆590+直流调速装置取代可控硅直流调速系统，增加了X＼Y＼Z三方向数显装置，恢复了主轴精度。机床的可靠性、系统稳定性、电气控制精度、机床效率和工件质量得到大幅提高，故障率明显下降，操作更加方便。通过技术改造，机床的各项性能参数得到提升，满足了机械加工需要，对类似设备（含工具工装）的改造、设计、制造，具有一定的参考借鉴意义。
参考文献
[1] 《西门子S7-200PLC完全精通教程》.编者向晓汉.刘瑶瑶.化学工业出版社，2013.
[2] 《欧陆590+中文说明书》.