我公司某廠一6臺冷墩機是20世紀50年代從前蘇聯進口的設備，是飛機鉚釘的專用生產設備。70年代初，曾將電氣控制系統改造為可控硅直流調速系統，至今已服役了30多年，電機整流子嚴重磨損，控制箱元器件老化嚴重，已無法保證加工精度要求。經分析，決定采用變頻調速智能控制系統進行改造。

    一、改造要求

　　1．在不改動機床機械傳動系統的情況下改造為無級調速，調速范圍為30～120件/min。

　　2．變速系統安全可靠，使機床平穩連續變速。

　　3．增加數顯裝置以計量加工件數，裝置具有設定加工工件總數、達到設定值時自動停機、當中間需停機續料或出故障停機后再次開機時連續計數的功能。

　　二、變頻調速系統、智能型儀表控制系統簡介

　　根據電氣技術改造要求，選擇了變頻調速系統加智能型儀表控制系統。用調速電位器通過變頻器對變頻電機在0～1500r/min范圍內無級調速；智能型儀表通過NPN接近開關對加工零件數目進行采集，再通過內部參數的設置和操縱實現對設備的控制。

　　選用ABB公司的ACS401—006—3變頻器，具有運行性能穩定，擴展性能強，維護方便等特點。該變頻器電機恒轉矩4.0kW；輸進電流11.1A，輸出電流12.8A，過流（峰值）37A；輸進信號：啟動、停止和方向，模擬給定值；輸出信號：模擬輸出（頻率），繼電器輸出1(故障)，繼電器輸出2(運行)。

　　轉速的動態顯示選用DP3—SVA1A專用數顯表，具有小數點設定、比率、量程及零點調整，DC 12V輔助電源輸出等功能。輸進電源：電流0～20mA，電壓0～10V；采樣速度約2.5次/s；響應速度約4.5s；最大顯示9999，自由設定小數點；電源為AC 110/220V、50/60Hz。調速開關選用2W，1kΩ線繞電位器。

　　采用智能型可逆預置數計數器與接近開關配合，以實現零件加工數目顯示。該計數用具有以下特點：采用開關電源，電壓適應范圍大，抗干擾能力強；直接顯示實際值，并可設定顯示有效小數位數；鍵盤設定，LCD帶背光源顯示，操縱簡單；5種計數輸進模式，4種輸出模式，自動復位時間0.01～9.99s可調；使用鍵盤鎖定功能，根據要求鎖定不需要使用的鍵，防止誤操縱。

    三、硬件電路設計

　　變頻器控制采用工廠應用宏（Factory）模式，是ABB公司專為工廠無操縱盤場合設計的，它提供了3線I/O配置。

　　變頻調速系統原理圖見圖1。調速電位器（RP）接至變頻器的外部給定調節輸進點（SCR、AI1、AGND），可以使變頻器的輸出頻率在0～50Hz范圍內改變，從而實現對變頻電機的無級調速；將控制柜面板上的數顯表接至變頻器的輸出頻率點（AGND、A01），在數顯表上動態顯示變頻器的輸出轉速；將報警燈接至變頻器的繼電器輸出點（ROIB、ROIC），當變頻器工作異常時報警。

智能型儀表控制系統原理圖見圖2。

　　在計數器面板上設定加工零件的總數；在計數器的信號輸進點（9、12、14）接進NPN型接近開關（SQ）。冷墩機每加工完成一個零件，接近開關發出一個信號給計數器，在顯示屏上顯示。計數器在顯示零件加工數目的同時，對預先設置的加工總數進行減1操縱，當預置數減為0時，輔助輸出常閉觸點（3、4）斷開，使中間繼電器KAI失電，設備停止運行。為防止在自動加工過程中計數器設定的數據被他人更改，在計數器鍵保護輸進點（14、15）接一鑰匙開關（SA1），操縱者設定完相關參數以后，旋動SA1可以將計數器操縱面板上的所有鍵鎖定保護。

　　在計數器面板上設定加工零件的總數；在計數器的信號輸進點（9、12、14）接進NPN型接近開關（SQ）。冷墩機每加工完成一個零件，接近開關發出一個信號給計數器，在顯示屏上顯示。計數器在顯示零件加工數目的同時，對預先設置的加工總數進行減1操縱，當預置數減為0時，輔助輸出常閉觸點（3、4）斷開，使中間繼電器KAI失電，設備停止運行。為防止在自動加工過程中計數器設定的數據被他人更改，在計數器鍵保護輸進點（14、15）接一鑰匙開關（SA1），操縱者設定完相關參數以后，旋動SA1可以將計數器操縱面板上的所有鍵鎖定保護。

　　通過智能性預置數計數器使改造后的冷徽機實現了加工工件數目數碼顯示，可以在0～999999范圍內任意設定加工工件總數。當加工工件達到預設數值時，設備自動停止工作，等待新的任務。當加工過程中中間需要停機續料或因故障停機時，零件加工數目保持年限最大可達10年，重新啟動時可以接著計數。計數器可以通過操縱面板和背后按鈕進行復位，操縱簡便，維護方便。

    四、設備調試和運行情況

　　1．硬件現場連接。將接近開關安裝于設備上，依據電氣原理圖連接各部分元件。

　　2．參數設置。根據用戶單位的要求，通過設定加減速時間參數（2202），將變頻器啟動頻率由1Hz上升到50Hz（即電機轉速由0r/min上升至1500r/min)所需的時間設置為3s。

　　3．加工試驗。先在手動模式下啟動設備加工零件，設備運行動作正確，改為自動模式。在計數器上設定加工零件的總數為30件，啟動設備，當加工數目達到30件，設備停止運行。在手動和自動模式下，轉動調速電位器，零件加工速度隨之改變，數顯表上顯示出不同時期的速度。

　　4．急停和保持。按下控制柜操縱面板上的急停按鈕，設備停止運行。拉掉總電源，計數器上的數據保持不變。重新送電啟動后，設備接著加工零件，直至達到預置數后停止。

　　5．復位。按動計數器操縱面板上的兩個復位開關，可以分別將預置數和加工數復位。

　　6．鍵保護。旋動鑰匙開關（SA1）后，計數器操縱面板上的按鍵操縱均失效。

　　設備經過6個月運行，狀況良好，各項技術參數均達到了用戶單位的要求。

　　冷墩機電氣改造后，擴展性增強，可進一步在系統中加進可編程控制器（PLC），通過增加信號輸進點和編程，實現對加工過程的自動控制。