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用伺服系统取代液压马达 孙 春 林 摘 要：用安川交流数字伺服系统取代液压伺服驱动元件获得成功。经查阅相关资料并借鉴华东工业电炉厂的同类产品，用安川SGMGH-75ACA61型伺服电机、SGDM-75ADA伺服驱动器取代较早期的水平连铸生产线牵引部分的液压马达使停产多年的设备起死回生。 关键词：数字伺服系统 可编程控制器 液压伺服马达 一、问题提出 我厂水平连铸生产线的牵引部分是由液压伺服马达驱动的。水平连铸生产线的牵引部分的工作状态对产品质量和安全生产有着至关重要的影响。液压马达驱动装置复杂、工作精度低、故障率高、配件采购困难且价格昂贵。设备因为出现故障频率很高而停止使用。 二、交流伺服系统 随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。运动控制系统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。 交流伺服系统控制精度高、定位准确、工作稳定、配置有大量的参数和丰富的菜单功能，便于用户设置和控制。现代交流伺服驱动器都具备参数记忆、故障自诊断和分析功能，为维修提供了依据。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服就是提供闭环反馈信号来控制位置和转速，伺服电机驱动器接收电机编码器的反馈信号，并和指令脉冲进行比较，从而构成了一个位置的闭环控制，使被控系统工作在设定状态。 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。 如果对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。 三、安川 AC伺服系统 安川 AC数字伺服驱动∑-Ⅱ系列(标准型)是一款强劲的伺服系统。灵活运用爆发力，充分发挥机械性能,为了实现更高的生产效率，∑-Ⅱ系列以最佳的控制发掘机械的最高性能，通过扩充新控制算法，使定位时间缩短，实现了出类拔萃的响应性。由于新控制算法的扩充，实现了模式跟踪控制，制振控制，强化了对振动的控制。因此，即使低刚性机械其定位整定时间亦可缩短。此外，因采用了高分辨率串行编码器(16，17bits)，提高了定位精度。如今又增加了大容量伺服，AC伺服驱动∑-Ⅱ系列最大功率做到55KW的大容量。Σ-Ⅱ系列不断在进化。该产品继承了高性能、扩展性、操作性等。可引进伺服驱动器应用范围更广，对机械质量和产量的提高给予了强有力的支持。 四、设备工艺要求 我厂水平连铸生产线的牵引部分原是由液压伺服马达驱动的。牵引部分的作用是以一定的工艺要求将电炉溶化的铜水经过结晶器结晶后拉出。具体的工作方式（工艺要求）为： 结晶后的铜板材以牵引→暂停→反退→暂停的方 式循环工作。整个过程的速度；牵引、牵引暂停、反退、反退暂停的每个工作环节持续时间长短；铜板材牵引和反退的长度均要求可调。 经过请教机械和工艺的相关人员得知：本牵引设备需要伺服电机的输出扭矩不小于40 N.m,最高转速应为1300 r/min以上。 五、改造方案 通过查阅安川Σ-Ⅱ系列SGM□H/SGDM用户手册确定应选用SGMGH-75ACA61型伺服电机，配以SGDM-75ADA型的伺服驱动器。SGMGH-75ACA61型伺服电机额定功率7.5kW,额定扭矩48.0 N.m,额定转速1500r/min。最高转速3000r/min，编码器17bit相对值。SGDM-75ADA型的伺服驱动器的最大适配电机容量是7.5kW。输入电源电压为三相220V。这样的配置能够满足该水平连铸生产线的牵引设备的驱动要求且有少许余量。 限于本人的能力和本人对华东工业电炉厂的类似产品的了解，这次改造本人借鉴了华东工业电炉厂同类产品的控制模式和控制程序。采用GD17触摸屏、Fx1N-40MT可编程控制器组成控制单元。控制流程见下图： 改造后的设备的控制程序引用华东工业电炉厂的程序。由于本厂设备与华东工业电炉厂设备存在差别程序需要做一些改动，华东工业电炉厂的剪切设备使用液压进给、电圆锯锯切，锯切后自动返回。我们的设备使用的是液压剪，液压剪性能优于电圆锯，所以这部分机械未作改动，只需在原有的PLC程序中添加一个独立的液压剪的控制程序。这样华东工业电炉厂的牵引程序就可以适应我们的设备了。 有了以上的