一、存在问题及解决措施
武钢金属结构公司容器分厂的一台TX6216C落地撞床（武汉重型机床厂生产），主传动及进给部分均采用模拟控制调速，稳定性差，运行不理想；系统元器件多，且大部分已老化，导致设备故障频繁，严重影响生产。因此，决定利用先进的全数字控制技术对幢床的电气控制系统进行彻底改造：用PLC可编程序控制器代替机床的普通继电逻辑控制；用全数字调速装置代替模拟控制的调速装置，使机床实现无级调速。
二、两种调速装置
改造后所用全数字调速装置选用欧陆590系列全数字调速装置，充分利用软件功能使系统控制达到最优化，捎?6位微机控制，除有传统的速度环和电流环两个调节器外，还空余一个PID调节器和多种特殊模块供用户组态时选用，速度和电流调节器除具有一般的线性计算功能外，还具有自适应功能，可根据预置参数在运行中自动的改变调节器的比例增益和积分时间，以达到工艺要求的控制性能，其中电流调节器还可根据所控制电机的具体参数，自动按最佳参数整定，具有一定的智能控制功能。
改造后系统结构框图如图1所示。
三、系统设计
1．主传动部分
主传动系统要求主轴电机满足调速范围1:18，转速84~1500r/min，由悬挂按钮站上调速器进行调速。采用英国欧陆公司SSD590-180A全数字可逆运行的直流调速装置控制电机速度。根据主轴传动要求系统特性硬、在加工异形面工件时切削量大、动态速降小以及加工效率高等特点，运用现代控制理论，利用组态软件，设计了状态观察器；采用双环双通道控制策略，并由永磁式测速发电机进行反馈，实现了机床加工工艺的要求。
TX6216C键床的主拖动电机参数为：Pe=22kW，Id = 58.3A，Ud＝440V， n=1500r/min， Cm＝0.264， Ce=0.272， Rd＝0. 537Ω，Td＝0.0166s，GD2=1.829N•m2，Kscr＝44V/V，τ0=0.003s，Tm＝0.036s。电机的动态结构图如图2所示。
对于直流拖动控制系统，以往的模拟装置中常采用经典控制理论设计，虽然能实现静态无差控制，但很难同时满足给定和扰动响应的高性能指标。为此，利用全数字直流调速装置的富余功能，设计出了带负载观测器补偿通道的直流调速系统，其控制框图如图3所示。
该系统已不是传统的双环控制系统，而是一种带自适应控制的双环双通道控制系统，因为负载观测器补偿通道与系统的双闭环通道不相交，其补偿大小仅与负载转矩的大小成比例，所以调试起来很容易。
负载观测器的输出Mf由模块SUM1的0# 输入端输入，根据负载扰动带来的静差大小调节比率0的值，将负载扰动带来的稳态静差补偿为零。
2．进给部分
进给电机调速范围要求1:60，最高转速1500r/min，最低转速25r/min，由悬挂按钮站上调速器进行调速，进给电机需控制主轴进给、主轴箱进给、滑座进给、径向刀架进给，由转换开关控制电磁阀和电磁离合器进行变速及转换。为此，采用一台英国欧陆公司生产的SSD590-35型全数字可逆运行直流调速装置进行速度控制。通过采用分段处理的方法实现速度扩展，并采用永磁式测速发电机反馈，以实现立柱、主轴箱及主轴进给的工艺要求。图4为撞床伺服进给系统的分段反馈控制原理图，为了提升低速的反馈精度，伺服装置的反馈电阻按装置的最小值10V进行校准。在高速时，短接电阻的触点都断开，Rl、R2与R3组成电阻分压电路，使最大反馈值低于10V；正常调速段，电阻R1被短接；而在超低速段Rl、R2同时被短接，提高了超低速时的速度辨识精度；为了使速度曲线连续，在增加速度反馈值时，同时提升给定信号的值，以保证给定与反馈相平衡。为此，通过软件组态使给定值低于某一设定值时，鉴幅器通过B6端输出一个高电平，使继电器J吸合，既短接反馈回路的分压电阻R2，同时将C6输入变为高，此时PID模块的比例放大系数由原来的0变为预置的系数K，让给定信号经过PID模块的比例放大后送到给定综合点，使给定量与增加的反馈信号相匹配，达到速度平稳变化。现场调试时，最低转速达到了5r/min，满足了现场的加工需要。通过实践，发现速度不能再降低的主要原因是反馈电压太低，如果将反馈信号同步放大，则将进一步提高调速范围。
在伺服进给控制系统中，还利用全数字装置的速度环自适应功能，将快速移动时，降低比例尸值，增加积分时间常数，使系统能无超调的高速运行，当超低速运行时则正好相反，增加比例尸值，减少积分时间常数，提高系统的动态跟随能力，根据这一原则在现场调试使用中取得了较好的效果。
幢床电气系统改造至今，克服了以往的缺陷，节约了大量的备件及维护费用。实践表明，利用全数字调速装置，可以很方便地实现各种控制，根据要求组成相应的控制系统来满足各种设备的不同需要。
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