介绍了CW800系列卧式加工中心刀库比例速度控制系统的原理、调试注意事项、参数计算、测量电路和波形，可供同类设备维修时参考。刀库实测线波形比例调速系统参数的计算CW800系列卧式加工中心是80年代由东德MWM公司制造的高精度卧式加工中心。国内买家很多，特别是东西德合并后，很多这样的二手设备进入我们国家。但也有一些用户因为刀库调速系统出现故障后很难修复，经常把它当成一般的数控镗铣床使用，这是一种浪费。其实只要仔细分析、测试、调整速度控制系统，恢复自动换刀功能并不难。本文介绍了速度控制系统的原理和调试方法。1刀库速度控制系统的组成CW800系列加工中心的刀库速度控制采用液压比例调速阀控制油马达的变速，从而实现刀库的速度控制。其核心部分是比例阀和比例调节板，其他机械传动部分结构简单，易于维修。比例调速系统的组成如图1所示，各部分的功能如下：(1)比例调速系统的电源将外部提供的24V电源转换成调节器所需的9V和15V电源，供电子电路使用。(2)给定值调节单元将外部速度选择信号U1 ~ U4转换成调节器的速度给定电压。(3)斜坡发生器将阶跃给定速度转换成斜坡给定速度，以改变加减速时间。(4)4)PID调节器将给定值与实例的阀位反馈进行比较放大，闭环控制比例阀的输出流量，保证调速系统具有良好的动态特性。(5)PWM调制器将调节器的输出转换成PWM调制波。(6)U/I转换单元将PWM调制的电压信号转换成电磁铁的电流信号。(7)零速给定单元在刀库内静止时，即调节器无输出信号时，在电磁铁上产生一个平均值为0的脉动电流，使电磁铁保持发热，提高系统的动态响应速度。(8)比例阀阀芯位置检测单元通过电感的变化测量阀芯的实际位置，信号放大后进行闭环调节。在图1中，A是振荡源，B是整流电路。图1比例速度控制系统1的组成。比例速度控制系统2的电源。设定点调节单元3。斜坡发生器4。PID调节器5。PWM调制器6。U/I转换单元7。零速设置单元8。比例阀阀芯位置检测单元9。比例阀(9)比例阀通过阀芯位置的变化来控制油马达的流量，从而达到控制刀库转速的目的。2各元件原理分析(1)电源调速系统电源由调节板内集成稳压块B3170、电阻R1 ~ R4、电容C1 ~ C4、C11、C12、电阻W79、运算放大器A1等元件组成，电路长度省略(所有元件代号与实物一致)。以上B3170为18V稳压块，R1、R2、W79为B3170的采样电路。调整W79可以使稳压输出18V。运放A1、R3和R4构成内部9V稳压源，运放的输出是内部地，一定不能接外部输入0V。(2)给定值调节单元的这部分电路由调节板中的固态继电器K1 ~ K4、电位器W80~W83、电阻R5 ~ R10、运算放大器A2和发光二极管V16~V19组成(电路省略)。外部控制信号通过固态继电器K1 ~ K4使运算放大器A2的输入端得到不同的给定电压，从而选择不同的刀库转速。调整W80~W83以改变相应的速度值。此外，该装置配有外部给定的ter
原理：uset加到给定时间，由于输出端ua(0)=0，A3快速输出饱和电压，通过W84和R15给C充电，充电电流为(恒流)；T线性上升。一旦ua=uset，因为R11=R12，A3的输出电压为0V，电容停止充电，ua=uset不变。ua的输出波形如图3所示，包括加速和减速时间。图2斜坡发生器原理：通过调整W84可以改变上升时间。同时，W84一旦固定，tauset就能保证在各种给定条件下恒定加速上升。(4)PTD调节器，R31、R32和C22为反馈滤波单元，R34和C5形成差分负反馈。目的是提高系统的响应速度和动态性能。W85是置零输入。调节器对输入ua的传递函数为K=R20/R17，D=R19C6，t=D(1 R20/R19)，是典型的PTD调节器。(5)PWM调制器，ud是零速给定输入(这个电压幅值很小，正常旋转时可以忽略)，A6是给定转速零速全加器，正常旋转时A6输入ui=ub udub。当ub=0时Ui=ud。R27~R30、C10、A7、A8构成PWM调制器中的三角波发生器，其原理如下：A6输出0，A7在初始时刻给出正反馈，Uc=-Vdd，C10恒流充电，uc线性上升。一旦u 0，运算放大器A7的同相输入电压输出正饱和电压VDD，然后C10反向充电，uc线性下降。
WM调制波了（反组同，在此从略）。当输入为0时，三角波的峰值可计算如下，令u+=0得：。 上升时间： 在CW800中实际取：R28=8.2kΩ，R29=24kΩ，R30=47kΩ，C10=0.01μF，Vdd=9V，代入后可求得
此时由于uc的峰值ucmax≤3V，ue+无PWM波输出。PWM的频率f=1/2t=3.125kHz。
当ub输入不为零时，经A6 1∶1反相后，相当于将比较电平提高了ub，这时三角波的输出峰值将大于3V，在A10或A11的输出端可以得到PWM波。 当ub=4.2V时，实测uc，ue+的波形，完全与理论计算相符。
（6）零速给定单元 零速给定单元的原理，是由A9，R69～R71, C7构成的多谐振荡器，振荡周期T可计算如下
CW800实取R69=100kΩ， R70=1.5kΩ， R71=1.6MΩ，C7=0.22μF，得
即f=1/0.02=50Hz，各点波形。W88用于调节零速给定脉动电流的峰值。
（7）U/I转换单元，T25、T26、R44组成了正向电磁铁的电压/电流转换单元，T30为驱动管。实际线路中反向电磁铁的U/I转换由T28、T29、R54组成，T27，R49、R51为反相器（反组线路从略）。L1为平波电感，C15为加速电容，工作原理如下：
当ue+=+9V时，T25饱和，uce=0.3V,ib+≈2mA保持不变，经T26，T30放大，y1得到恒定电流。当ue+=-9V时，T25截止ib+=0，T30无电流输出。经L1平波后，Y1可以得到平均值与给定电压成正比的控制电流，从而达到调速的目的，当ub=+4.2V时，各点实测波形。 此时由于ue-为+9V,T27截止，因此反向电磁铁无驱动电流。 （8）阀芯位置检测单元，正向电磁铁的位置反馈通过R8输入A12，反向电磁铁的位置反馈通过R9输入A12，A12的输出即为位置反馈信号。
的R3～R5,C3,A13组成振荡源，产生加在原边的激励信号。其原理与零速给定单元相同，振荡频率f为： CW800取：R5=51kΩ，C3=6800pF，R3=16kΩ，R4=100kΩ代入后得：f=5kHz。 电磁铁产生位移后，引起正（反）检测线圈电感量的变化，从而可在uf+（或uf-）上得到不同的整流直流电压，经A12放大后供调节板作位置反馈用。
3 安装调试注意事项 （1）调节板的接地端绝对不可以和外部+24V电源的0V端相连，否则将会使内部的-9V电源取消，导致调节板无法正常工作。 （2）因调节板和比例阀距离很远，因此阀芯位置反馈信号线必须使用带屏蔽的电缆。 （3）阀芯位置反馈信号uf在刀库不转时输出必须调节到uf=0，调节用比例阀的调节螺钉进行，以保证同样的给定电压正反转速度一致。 （4）阀芯位置反馈中的移动铁芯在比例阀中是借助弹簧复位的，使用年代较长的机床应更换相同规格的弹簧，以防止由于弹簧老化而带来的转速不稳。 （5）对于零速给定单元的调整应注意，不可使ud的幅值太大，只要保证Y1、Y2在停止时保持热态就可以了。（一般取0.5V）。 （6）刀库正常工作前（如维修或初始安装后）必须用示波器实测PWM调制器是否已正常起振，并将uc端波形和图7相比较，其幅值和频率对控制系统的工作都至关重要，误差应保证在10％以内，必要时用R29调整。
