高速走絲線切割機控制器的更換

在高速走絲電火花線切割加工（HWEDM）機床的電氣改造中，如果脈沖電源、步進電機驅動電源、控制器等一同配套更換，問題較為簡單。如果僅更換控制器，則可能會遇到不少的問題。

　　下面，特把幾個工作實例作一歸納，以供交流。

　　1HS98A型控制器與DK7725機床的該DK7725機床于1995年安裝使用，原控制器為1994年生產的ZW-X4A（Z80微處理器）。因控制器印制電路板受污染，致使故障頻繁，要求用一臺HS98A型簡易控制器代換。

　　對于高速走絲線切割機床來說，不同的控制器的接口會有所區別，但實現的功能大體差不多。簡單詢問了HS98A的情況后，認為可以與原機床聯機。

　　1.1準備工作控制器與周邊部件的連接關系，如所示?？梢?，準備工作的主要內容，就是確定控制器對脈沖電源、步進電機的控制方式，確定取樣信號的接入方式，以及控制器提供的“自動停機信號”的類型。接下來，則是預備材料和著手聯機。

　　步進電機驅動電源脈沖電源籜控制器與周邊部件的連接關系對于單獨更換控制器的情況，問題的重點、難點和主要工作量，就是核對線路。具體步驟如下：1.1.1核對接口電路及接插件引腳a應清楚新控制器各引腳功能，并應在聯機前，檢查它的好壞。

　　參照，首先可確認控制器內有無取樣電路。

　　其次，查看它對脈沖電源的控制，采用的是電平信號還是觸點信號；若為電平信號，則需查清楚它的極性，也就是低電平還是高電平才允許“脈沖電源”輸出；還有，別忘記控制信號輸出電壓的高低。

　　對于步進電機脈沖分配信號，首先是控制方式必須與步進電機相適應（例如，三相六拍）；再是控制器信號必須與驅動電源信號相匹配，否則可能需要增加接口電路；還有需注意續流二極管的極性。此外，則是電源線的情況；b查實原控制器的有關接口電路及接插件的情況，理清原有相關電路的脈絡，確保后續工作的順利進行。

　　對于線路，應核實其走向，驗證各接線點是否正確；有疑問者一一查清，最好能邊查邊作筆記。在此基礎上分析原電路工作原理，以確認連接方案的合理性。

　　具體需檢查取樣電路的位置、脈沖電源的控制情況、步進電機脈沖分配信號接線和公共線，以及驅動電源功放管、電源線等幾個方面。

　　若控制器利用觸點對脈沖電源進行控制，則需區分是動合觸點還是動斷觸點，觸點在什么狀態下才允許脈沖電源輸出（亦稱高頻輸出）；c自動停機信號是在遇到程序中的停機指令后發出的，表示加工已經結束，該信號可以用來停止整機電源。必須查清這個信號的形式及正常工作時的狀態，例如是否為觸點、正常加工時是否為閉合，是否允許直接接入機床控制電路中（有~220V電壓）。

　　1.1.2對比新舊電路以確定接線a查得HS98A控制器步進電機脈沖輸出信號的極性（可在空走時測量），可直接接入ZW-4A驅動電源接口；查得接入HS98A控制器的電源線0V的作用及極性，結果如所示，可以與原驅動直流電源負極直接相連；這時的連線，需注意電源公共線的情況，有時處理不當，會帶來問題；cHS98A控制器內包含有取樣電路，因此可將間隙電壓信號直接接入（在連線前應當再次核實這一點）。原控制器取樣電路在脈沖電源內，且間隙取樣信號來自脈沖電源內部，因此需把取樣點改至靠近加工間隙處的兩進電點之間：導電塊和工件支撐條導線緊固之處。

　　查得原機床電路上已預留了取樣線，所以只要改接即可；而且ZW -X4A的接口上還有多余的端子，故可將取樣信號線接入到新的端子；d經商量，決定不使用自動停機功能。雖然該信號不使用，但仍然檢查了它的接口方式，以備需要時采用。該信號采用繼電器觸點方式，加工過程中其觸點一直接通；加工完畢時，短時斷開后又恢復接通狀態。

　　1.2聯機和調試1.2.1聯機通過以上步驟，獲得了形式的接線方案。為便于區別，中部分文字符號沿用了原圖樣上的標注。接線時應仔細，必須核準每一根導線，而不能僅僅靠推測。例如，步進電機X向的六根線（不包括公共線），每接一根，就確認一根，接線完畢再檢查一遍。

　　從看出，HS98A與原驅動電路的連線并不多，感覺上接線工作量并不大。但是，要查清楚原電路的有關結構、核對其實際電路功能、確認連線的正確性，所以，實際接線過程要復雜一些。

　　連線完畢，檢查確認未發現問題，接通控制器電源，檢查X、Y坐標正確；將步進電機運轉方向調正確。

　　先不上鉬絲，斷開取樣線后，開運絲電機正常，再開脈沖電源正常?？刂破鲗γ}沖電源的控制正確（KA，接通時，允許高頻輸出），運絲電機換向時，停止高頻輸出。

　　因為間隙電壓信號直接接入了控制器，所以接入取樣線時，需特別加以留意。先測量取樣信號極性是否正確?？紤]到在取樣線上串電阻試機時，不會帶來危害；故在取樣線上串入一個適當電阻，然后接到取樣線端子。小心試機，未見異常。

　　斷開電源后，再正確接入取樣線，試機可變頻。短路電極絲和工件，步進電機能停止進給，短路回退正常。試手動/自動變頻，均正常。試加工，正常。

　　至此，調試完畢，一次性取得成功。

　　C98簡易控制器與TPCW-2535機該控制器采用14芯航空插頭（圓形）作為輸出接口，內帶步進電機驅動電源功放管；經與TPCW-2535機床的控制器對照，將高頻控制引腳作變動，并把原高頻控制繼電器常閉改為常開。將原機床控制臺內的損壞線，作了處理。

　　聯機后的電路圖見。因沒有特別要求，故對脈沖電源的控制，由+24V改為+12V（從控制器標記為+24V的端子，引入+12V），以利用脈沖電源原有的繼電器。

　　C98簡易控制器與蘇三光DK7725的聯機要求僅更換控制器，由于這臺DK7725型機床，步進電機驅動采用了恒流源型、功放直流電壓為直流10V，不便于與通行的簡易控制器連接。

　　用戶買來控制器后，遂著手聯機。

　　3.1因信號反相，使步進電機驅動不正常首先的設想，為了不改變控制器的結構，擬直接利用控制器的步進電機脈沖輸出信號，即如a所示，增加一個電阻R，利用VMOS管的漏極進行信號輸出。

　　想像信號雖然被反相，但應當不會影響精度。但連線后試機，在關進給時，功放管全部導通了。由于時間緊迫，只得增加一個簡單的反相電路來解決問題（b）。b中元件的參數，稍作運算或參照類似電路選取即可。

　　若將控制器進給開關，換成雙刀雙擲的鈕子開關。

　　這樣，在開關置于“停止進給”位置時，斷開加到漏極的+10V電源（參見a），就能控制驅動電源的輸出。

　　3.2脈沖電源接口電路3.2.1擬采用的接口電路方式脈沖電源內，繼電器線圈電壓與控制器所預備的電壓不符，故需另行考慮。因為在同一型號的脈沖電源改機中，曾成功使用過的電路（+10V為脈沖電源內電壓），所以仍采用這種方式。并注意插頭座上的接線情況，使得該脈沖電源仍然能夠在配套機床上正常使用。

　　連線完畢通電，發現中C，冒汽，立即斷電；斷開FU，測量+ 10V、0V端子間有直流100V電壓。

　　隨即想到是脈沖電源功放直流電壓串入到該電路。當時以為是接插件等的絕緣不良，造成了漏電，但幾經檢查后未發現問題。

　　后來注意到，只要斷開控制器插頭，該電壓就消失，所以懷疑是經過控制器串入來的。檢查控制器上的繼電器KA，發現其觸點的一端接有一個二極管，與步進電機的+24V相連。這樣，因為鉬絲接地，步進電機電源也共接該地，于是鉬絲上的+100V，經電阻、二極管串入到了電路中。

　　當時分析了幾種方案，但一時未找到不改變控制器電路的妥善辦法。由于時間緊迫，又缺少元件，故采取了斷開二極管一個引腳的簡單方法。再試機，正常。

　　該方法，改變了控制器內電路，使其可能失去通用性（同型號控制器相互代用），所以不主張使用。比較直接的一個方法是：另增加一個繼電器，作為接口元件，代替中的KAi.這個故障與所敘故障例有相似之處。所以應該重視電源公共線的相互連接問題：對于復雜的連接，必須注意電源之間的相互聯系，重視隱蔽的公共點或因電路互連而形成的公共點；而在有多個電源的場合下，接入電路元件或電路塊前，應當先核對有關電壓值。

　　除以上兩點外，該機床還增加了運絲電機制動電路、斷絲保護電路、自動停機功能。聯機電路圖與、大體相仿，略去。

     4.結束語改機中，應當注意安全。通電時需小心，有可疑現象須立即斷開電源，查清原因。對于出現的一些問題，應仔細分析原因。工作完畢，仍可進行方案比較。