機床設備對伺服系統(tǒng)的要求是：調速范圍寬(要求在100：1以上。如XT754型鏜銑床速度是10mm/min，速度是2500mm/min，其調速范圍d：2500：10=250：1)；速度控制精度高(在整個調速范圍，起制動及運行過程要求運行穩(wěn)定)；定位準確(當下件快速進給后定位時間短、定位行程小，從而可提高加工效率)。
　　
針對上述特點，我們選擇性能比較的日本安川變頻器驅動一般異步電動機，對1臺XT754型鏜銑床的進給直流伺服系統(tǒng)實施改造，從而使這臺鏜銑床的進給實現交流伺服控制。
　　

1．交流伺服系統(tǒng)的組成
　　
由變頻器、異步電動機、冷卻風機和脈沖編碼器等組成?！　?
　　
　　(1)變頻器是整個系統(tǒng)的核心。它是一個多功能全數字式變頻器，主要負責整個系統(tǒng)的能源變換和數據處理。它和驅動電動機、脈沖編碼器、PG速度控制卡一起構成典型的帶PG反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　
　　變頻器VS-616G5(CIMR-C5A43P7 3.7kW)為多功能全數字式。它有四種方式：無PG U/f控制、有PG U/f控制、無PG矢量控制和有PG矢量控制。當選用有PG矢量控制方式時，其調速范圍可以達到1000：1，并且能夠實現零速控制。
　　
　　(2)驅動電動機采用一般籠型異步電動機(Y132M1-6型，4kW、380V、9.4A、960r/min)，并配備強迫冷卻風機(吵125mm軸流風機)。由于驅動電動機主要工作在低速狀態(tài)，在低速長期運行時電動機易發(fā)熱，因此增加冷卻風機是必要的。
　　
　　(3)脈沖編碼器采用HLE-1024L-3F)k A型．安裝于電動機的軸上，其軸徑要與電動機軸徑相配合。它是構成帶PG反饋系統(tǒng)的關鍵部件，主要參數是每轉脈沖數NP(變頻器參數P1-01)，由下式計算選擇。
NP=60f/nN
式中:f--速度控制卡工作頻率，Hz
nN一電動機額定轉速，r/min
　　
當選用的電動機為960r/min，PG-B2速度控制卡的工作頻率是20kHz時，NP=60X20000/960=1250。實際選用PG脈沖數為1024的脈沖編碼器。
　　
　　

2．PG脈沖數與車銑精度的關系
XT754型鏜銑床進給系統(tǒng)的調速范圍是μ=10～1120mm/Min，快速進給速度是2500mm/min。由于PG脈沖數與電動機的轉速成正比，而電動機的轉速又直接反映了伺服裝置的行程。因此，當電動機轉速為速n=5.14r/min(D10mm/min)時，則：
　　每個脈沖當量=μ/(nXPG脈沖數)
　　=10/(5.14 X1024)
　　=0.0019(mm)
　　即每個脈沖行程是1.9lμm。
　　
　　

3．調速指令電阻網絡匹配計算
　　變頻器端子13為主速指令控制端，對應10V電壓輸出的頻率是基本頻率，即50Hz。根據工藝要求，電動機的調速范圍是5.14-576r/min。若仍舊采用原調整控制開關進行控制，其電阻調整范圍是7512-200k12。為配合這個調速開關的設計，其中，R1、R3、R5均為3.3kΩ可調電阻。當RP在75ll-200k12變化時，對應端子13的輸出電壓是6-0.054V。根據電路原理分析，當R3=1.05kΩ時，可以得到一組計算參數：R1=985Ω，1.05kΩ，R5=2.26kΩ。
　　
　　根據這組計算參數整定電阻R1、R3、R5，即可在變頻器端子13得到所要求的頻率設定電壓。
　　
　　正常運行時，KA6不動作，端子13對17的輸出范圍在0.054-6V之間，對應電動機速度為5.14-576r/min。當快速進給時，KA6動作，端子13對17輸出10V的電壓，對應輸出電動機的額定轉速。
　　
　　

4.電動機旋轉方向及其控制
　　
　　電動機的旋轉方向只與變頻器的輸出相序有關，與進線電源的相序無關。因變頻器本身設計有外接端子，可以進行正轉、反轉及運行停止，故設計正反轉繼電器輸出組時，可以直接與變頻器的端子相連，如圖3所示。利用KA7、KA8正反轉控制繼電器進行控制，接口簡單，控制可靠。
　　
　　

5．實施中的問題及對策
　　
　　經過以上改造組成的變頻調速伺服控制系統(tǒng)，結構簡單，動作可靠，操作習慣與原機組相同。但在不加PG矢量控制的條件下，經試車發(fā)現存在：定位不準確(快速進給后工件行程太長，加工定位不好掌握)和低速運行速度不穩(wěn)定等問題。
　　
　　分析原因是：在無PG矢量控制的條件下，其調速范圍是100：1，即在基本速度50Hz的條件下，其運行頻率是0.5Hz，對應電動機速度是9.6r/min，達不到機械設備工藝要求。
　　
　　當加上PG脈沖編碼器構成帶PG反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)后，在磁通矢量控制方式下，其調速范圍可以達到1000：1，而此時對應于電動機速度(滿足工藝要求)，要求變頻器的輸出頻率僅為0.2Hz。
　　
　　ASR是變頻器有PG矢量控制的自動速度控制器。調整變頻器的參數C5-01-04可使速度控制的動態(tài)響應在低速至高速的全速度范圍內得到良好調節(jié)。通常C5-06參數不必調整，只有在調整增益而不能消除振動時，可調整C5-06來消除振動(但是調整這個參數會造成降低速度控制響應)。
　　
　　

6．經濟效益
　　
　　經過方案比較，如果仍舊采用直流傳動系統(tǒng)，投資為2.5萬元，而采用變頻調速系統(tǒng)方案，全部投資僅為1.8萬元，節(jié)約直接投資費用0.7萬元。
　　
　　采用直流傳動系統(tǒng)，實際功耗約2kW，而交流變頻調速系統(tǒng)僅0.18kW，按0.5元／kwh，每臺班工作5h，全年按600個臺班計算，年節(jié)約電費約0.27萬元。