ZWICK万能材料拉力试验机的技术改造

摘要：进口设备备件的使用，成为老大难，已被广大用户的共识。本文介绍了橡塑行业进口电拉实验机的维修改造过程，提出了用国产交流伺服控制器改造原来控制系统，实现备件国产化的途径。

关键词：拉力实验机；伺服控制；改造

我公司九一年从德国ZWICK公司引进一台10KN万能电子拉力实验机，主要用于橡塑制品的性能测试。其主要特点：主电机功率0.45KW直流伺服电机驱动双丝杠，带动横梁移动实现拉、压功能，采用速度反馈及电流反馈的双闭环控制，启动扭矩大，调速范围广、精度高（力值0.1N，位移0.01mm）。九八年的使用过程中，主机电源控制系统出现故障，检查发现烧坏了开关电源稳压启动器（DAA4003DP）及大功率管（BUW92D）等元件。后与该制造厂家联系，报价高达7万元。后经讨论商定，借鉴国产CMT5104电子拉力机控制的成功经验，改造现有设备，在不改变原设备测试精度的前提下，用一套独立的伺服控制系统代替原驱动板，其它不变，这样可大幅度降低维修成本。

分析原直流伺服系统的工作原理（图1），当运行指令发出时，b3的4、5两点闭合，发出工作信号，而后b1的1、3接受计算机发出的0～10VDC可变电压信号，控制电机的速度大小和方向。根据其工作特性，把U1驱动控制板解析为一个独立的系统，也可以用其它伺服系统代替，实现该控制功能。

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目前交流伺服技术发展很快，采用了先进全数字式驱动控制技术，硬件结构简单，参数调整方便，产品生产的一致性、可靠性强，同时集成复杂的电机控制算法和智能化控制功能，如增益自动调整，计算机通信等功能，已逐步取代九十年代的直流伺服系统，因此我们考虑采用价廉质优的交流伺服系统。而松下MINAS A 系列交流伺服驱动器正是其中的杰出代表，其控制方式多种，有位置控制、速度控制和转矩控制，还可以用装有PANTERN通信软件的个人电脑来查看、设定和调整参数，十分方便调试，电机轴端采用2500p/r增量式旋转编码器，保证了系统的高精度和高稳定性。伺服控制器接线 原理（如图2）所示：
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其14、15脚为速度指令端子，相当于B1的1、3两点，7、41脚为控制电源DC24V端子，29脚为伺服“ON”端子，接线时将此端子与“COM-”短接即可，26脚为“ZEROSPD”信号端子，控制电机的运行和停止。由于该伺服器的电源为三相220V，还需制做一个三相电源变压器提供。

根据实验机的工作条件，应该采用速度控制方式，其功能接线图（如图3）所示，C为旋转编码器，M为交流伺服电机，其中我们主要采用29脚“伺服-ON”端子，当此端子连接到COM-时，驱动器被允许工作；26脚零速嵌位端子，此端子控制速度指令的有效、无效，与“COM-”连接时，速度指令被认为有效，我们用它来控制电机的运行和停止；14、15脚“速度指令”端子，此端子用来输入0～±10VDC模拟电压，控制电机转速及方向。当系统得电时，KM主接触器吸和，接通伺服器电源，操作人员设定好工艺参数，按下启动键后，SRV-ON端子有输入信号，伺服器开始进入工作状态，同时根据工艺要求所设定的参数，计算机自动输出0～10VDC的可调直流电压信号，控制伺服器输出电压，从而控制电机速度大小及方向的改变，完成一个工作周期。经过多次调整调出试验用50、100、500mm/min试验速度，并重新校对各试验参数，启动、制动均能满足要求。
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   选用参数情况如下：（1）驱动器型号：MSDA083A1A，输入电压：三相220V，输出电压：三相116V，功率：750W，编码器：2500p/r；伺服电机型号：MSMA082A1G，额定电压：三相116V，额定功率750W，额定转速：3000r/m，额定频率：