Модернизация горизонтально-расточного станка модели 2Н636ГФ1

Заказчик: КЛМЗ филиал ТОО «Корпорация Казахмыс», г. Караганда

Описание технологического процесса
Универсальный горизонтально-расточной станок модели 2Н636ГФ1 предназначен для обработки корпусов деталей. На станке можно производить сверление, зенкерование, растачивание и развертывание отверстий, обтачивания торцов, фрезерования плоскостей, пазов и нарезания резьб. Станок оснащен устройством преднабора и цифровой индикации.

Требования к системе автоматизации
Общий вид станка 2Н636ГФ1Станок используется для штучной и мелкосерийной обработки деталей машин, корпусов и т.д. Таким образом, основной задачей было сохранить и улучшить метод управления станком - цифровой преднабор координат и индикация текущих позиции. В этих станках имеется электронное устройство для задания координат нужных точек (преднабором координат) по двум датчикам положения (координаты X и Y), который дает команды на перемещение до необходимой позиции. При этом на экране высвечивается каждое текущее положение координаты (цифровая индикация). Исходную программу работы задает станочник полностью. Физически и морально устаревшая элементная база системы управления станка должна быть заменена современным оборудованием, позволяющее реализовать диагностику неисправностей, простоту обслуживания и имеющее высокую надежность. Новое электрооборудование должно быть смонтировано в существующие электрошкафы путем демонтажа старого электрооборудования.

Решение и характеристики системы автоматизации
Модернизация заключается в полной замене устаревшего и вышедшего из строя электрооборудования системы управления станка, замене преобразователей и электродвигателей постоянного тока асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором и преобразователями частоты, что позволило удешевить себестоимость системы, упростить процесс наладки и повысить надежность системы в целом. Для предотвращения перегрева двигателей при малых скоростях подачи, на двигателях установлены вентиляторы принудительного охлаждения. Электродвигатель главного движения (шпиндель) асинхронный с короткозамкнутым ротом, управляемый от устройства плавного пуска (УПП) фирмы LSIS. Замена или восстановление неисправных конечных выключателей, реле давления, электромагнитных золотников и муфт. Полная замена проводниковой продукции (провода, кабели) всего станка. В качестве датчиков положения осей применены фотоэлектрические инкрементальные датчики вращения с разрешением 5000 импульсов на 1 оборот для контроля перемещения координат X и Y.

Структурная схема системы управления станка 2Н636ГФ1

Конструктивно электрооборудование системы управления станком установлено на трех панелях, размещенных в шкафах, и электрооборудования, размещенного в пульте управления.

Шкаф системы управления станка 2Н636ГФ1

Система управления и контроля станком реализована на базе программируемого логического контроллера XEC-DR64H серии XGB с модулями расширения входов, коммуникационными модулями Ethernet и RS485, модулем аналогового ввода сигналов, удаленным модулем входов, выходов с интерфейсом RS-485, и сенсорной графической панелью оператора XP-50TTA фирмы LSIS. В системе управления использованы два отдельных и не зависящих друг от друга коммуникационных интерфейса RS-485 с протоколом передачи данных Modbus RTU, где «мастером» сети является программируемый логический контроллер (далее ПЛК). Встроенный в ПЛК интерфейс RS-485 используется для обмена данными с модулями удаленного ввода-вывода дискретных сигналов, расположенных в пульте управления. Контроллер считывает с удаленных модулей состояние входов и выдает команды на включение выходов соответствующего модуля. Преобразователи частоты объединены в общую сеть с ПЛК посредством установленного в контроллер коммуникационного модуля расширения с интерфейсом RS-485. По этому интерфейсу контроллер считывает с преобразователей частоты FR-A740 диагностические данные, такие как состояние преобразователей, значение токов на выходе преобразователей, частота напряжения на выходе. В свою очередь, контроллер посылает в преобразователи такие данные как задание скорости вращения вала двигателя, команды управления преобразователем (разрешение работы, выбор направления вращения вала двигателя, стоп и др.). Вывод информации на графическую панель оператора происходит путем обмена данными панели оператора XP-50TTA с установленным в ПЛК коммуникационным модулем по высокоскоростному коммуникационному интерфейсу Ethernet, на скорости 100 Мбит/сек.

Помимо функции «мастера» в коммуникационных сетях, контроллер выполняет программу алгоритма управления станком и вывода диагностической информации на графическую панель.
Взамен контакторной схемы управления асинхронным двигателем главного движения (шпиндель) применено устройство плавного пуска двигателя (далее УПП) серии SS70060B производства фирмы LSIS мощностью 30 кВт и номинальным током 60 А. УПП позволяет осуществлять плавный разгон электродвигателя до номинальной частоты и перевод с помощью встроенного байпас контактора на питающую сеть, осуществлять вращение шпинделя с пониженным моментом и осуществлять динамическое торможение двигателя постоянным током не превышающего номинального значения тока двигателя. В УПП встроены все функции контроля параметров питающей сети (уровень напряжения, перекос фаз, выпадение фазы и т.д.) и защиты двигателя от аварийных режимов работы (выпадение фазы, перегрузка по току, «противовключение» и т.д.), что позволяет эксплуатировать электродвигатель вращения шпинделя в «щадящем режиме».

Пульт управления станком 2Н636ГФ1Управление станком производится от пульта управления. Все сигналы с пульта через удаленные модули расширения входов и выходов поступают в контроллер, который по заданному алгоритму в зависимости от состояния приводов, реле давления, концевых выключателей выдает сигналы управления приводами.

Для автоматического позиционирования поворотного стола (координата B) через 90° применена следящая система, состоящая из регулируемого электропривода, индуктивных щелевых выключателя (положение 90°), и оптического щелевого датчика точного останова в выбранной позиции.
Аналогично выполняется поперечное перемещение стола с использованием автоматического позиционирования в центре осей, которое необходимо для точного останова стола в положении, при котором его вертикальная ось пересечет ось шпинделя.

Функции "преднабор" и "индикация" так же были модернизированы и доработаны. Так, например, преднабор и переезд в заданную координату возможен не только от текущей позиции, но и от любого, заданного вручную значения. У станка появились 2 системы отсчета координат - "относительная" и "фактическая". "Фактическая" система отсчета координат соответсвует физическим координатам станка и начинается от точки начала отсчета станка. "Относительная" система координат - очень гибкая система отсчета, позволяющая менять значение текущей координаты на любое значение. Что значительно повышает комфорт при работе оператора и избавления от лишних вычислений.