高速走丝线切割机控制器的更换

在高速走丝电火花线切割加工（HWEDM）机床的电气改造中，如果脉冲电源、步进电机驱动电源、控制器等一同配套更换，问题较为简单。如果仅更换控制器，则可能会遇到不少的问题。

　　下面，特把几个工作实例作一归纳，以供交流。

　　1HS98A型控制器与DK7725机床的该DK7725机床于1995年安装使用，原控制器为1994年生产的ZW-X4A（Z80微处理器）。因控制器印制电路板受污染，致使故障频繁，要求用一台HS98A型简易控制器代换。

　　对于高速走丝线切割机床来说，不同的控制器的接口会有所区别，但实现的功能大体差不多。简单询问了HS98A的情况后，认为可以与原机床联机。

　　1.1准备工作控制器与周边部件的连接关系，如所示。可见，准备工作的主要内容，就是确定控制器对脉冲电源、步进电机的控制方式，确定取样信号的接入方式，以及控制器提供的“自动停机信号”的类型。接下来，则是预备材料和着手联机。

　　步进电机驱动电源脉冲电源箨控制器与周边部件的连接关系对于单独更换控制器的情况，问题的重点、难点和主要工作量，就是核对线路。具体步骤如下：1.1.1核对接口电路及接插件引脚a应清楚新控制器各引脚功能，并应在联机前，检查它的好坏。

　　参照，首先可确认控制器内有无取样电路。

　　其次，查看它对脉冲电源的控制，采用的是电平信号还是触点信号；若为电平信号，则需查清楚它的极性，也就是低电平还是高电平才允许“脉冲电源”输出；还有，别忘记控制信号输出电压的高低。

　　对于步进电机脉冲分配信号，首先是控制方式必须与步进电机相适应（例如，三相六拍）；再是控制器信号必须与驱动电源信号相匹配，否则可能需要增加接口电路；还有需注意续流二极管的极性。此外，则是电源线的情况；b查实原控制器的有关接口电路及接插件的情况，理清原有相关电路的脉络，确保后续工作的顺利进行。

　　对于线路，应核实其走向，验证各接线点是否正确；有疑问者一一查清，最好能边查边作笔记。在此基础上分析原电路工作原理，以确认连接方案的合理性。

　　具体需检查取样电路的位置、脉冲电源的控制情况、步进电机脉冲分配信号接线和公共线，以及驱动电源功放管、电源线等几个方面。

　　若控制器利用触点对脉冲电源进行控制，则需区分是动合触点还是动断触点，触点在什么状态下才允许脉冲电源输出（亦称高频输出）；c自动停机信号是在遇到程序中的停机指令后发出的，表示加工已经结束，该信号可以用来停止整机电源。必须查清这个信号的形式及正常工作时的状态，例如是否为触点、正常加工时是否为闭合，是否允许直接接入机床控制电路中（有~220V电压）。

　　1.1.2对比新旧电路以确定接线a查得HS98A控制器步进电机脉冲输出信号的极性（可在空走时测量），可直接接入ZW-4A驱动电源接口；查得接入HS98A控制器的电源线0V的作用及极性，结果如所示，可以与原驱动直流电源负极直接相连；这时的连线，需注意电源公共线的情况，有时处理不当，会带来问题；cHS98A控制器内包含有取样电路，因此可将间隙电压信号直接接入（在连线前应当再次核实这一点）。原控制器取样电路在脉冲电源内，且间隙取样信号来自脉冲电源内部，因此需把取样点改至靠近加工间隙处的两进电点之间：导电块和工件支撑条导线紧固之处。

　　查得原机床电路上已预留了取样线，所以只要改接即可；而且ZW -X4A的接口上还有多余的端子，故可将取样信号线接入到新的端子；d经商量，决定不使用自动停机功能。虽然该信号不使用，但仍然检查了它的接口方式，以备需要时采用。该信号采用继电器触点方式，加工过程中其触点一直接通；加工完毕时，短时断开后又恢复接通状态。

　　1.2联机和调试1.2.1联机通过以上步骤，获得了形式的接线方案。为便于区别，中部分文字符号沿用了原图样上的标注。接线时应仔细，必须核准每一根导线，而不能仅仅靠推测。例如，步进电机X向的六根线（不包括公共线），每接一根，就确认一根，接线完毕再检查一遍。

　　从看出，HS98A与原驱动电路的连线并不多，感觉上接线工作量并不大。但是，要查清楚原电路的有关结构、核对其实际电路功能、确认连线的正确性，所以，实际接线过程要复杂一些。

　　连线完毕，检查确认未发现问题，接通控制器电源，检查X、Y坐标正确；将步进电机运转方向调正确。

　　先不上钼丝，断开取样线后，开运丝电机正常，再开脉冲电源正常。控制器对脉冲电源的控制正确（KA，接通时，允许高频输出），运丝电机换向时，停止高频输出。

　　因为间隙电压信号直接接入了控制器，所以接入取样线时，需特别加以留意。先测量取样信号极性是否正确。考虑到在取样线上串电阻试机时，不会带来危害；故在取样线上串入一个适当电阻，然后接到取样线端子。小心试机，未见异常。

　　断开电源后，再正确接入取样线，试机可变频。短路电极丝和工件，步进电机能停止进给，短路回退正常。试手动/自动变频，均正常。试加工，正常。

　　至此，调试完毕，一次性取得成功。

　　C98简易控制器与TPCW-2535机该控制器采用14芯航空插头（圆形）作为输出接口，内带步进电机驱动电源功放管；经与TPCW-2535机床的控制器对照，将高频控制引脚作变动，并把原高频控制继电器常闭改为常开。将原机床控制台内的损坏线，作了处理。

　　联机后的电路图见。因没有特别要求，故对脉冲电源的控制，由+24V改为+12V（从控制器标记为+24V的端子，引入+12V），以利用脉冲电源原有的继电器。

　　C98简易控制器与苏三光DK7725的联机要求仅更换控制器，由于这台DK7725型机床，步进电机驱动采用了恒流源型、功放直流电压为直流10V，不便于与通行的简易控制器连接。

　　用户买来控制器后，遂着手联机。

　　3.1因信号反相，使步进电机驱动不正常首先的设想，为了不改变控制器的结构，拟直接利用控制器的步进电机脉冲输出信号，即如a所示，增加一个电阻R，利用VMOS管的漏极进行信号输出。

　　想像信号虽然被反相，但应当不会影响精度。但连线后试机，在关进给时，功放管全部导通了。由于时间紧迫，只得增加一个简单的反相电路来解决问题（b）。b中元件的参数，稍作运算或参照类似电路选取即可。

　　若将控制器进给开关，换成双刀双掷的钮子开关。

　　这样，在开关置于“停止进给”位置时，断开加到漏极的+10V电源（参见a），就能控制驱动电源的输出。

　　3.2脉冲电源接口电路3.2.1拟采用的接口电路方式脉冲电源内，继电器线圈电压与控制器所预备的电压不符，故需另行考虑。因为在同一型号的脉冲电源改机中，曾成功使用过的电路（+10V为脉冲电源内电压），所以仍采用这种方式。并注意插头座上的接线情况，使得该脉冲电源仍然能够在配套机床上正常使用。

　　连线完毕通电，发现中C，冒汽，立即断电；断开FU，测量+ 10V、0V端子间有直流100V电压。

　　随即想到是脉冲电源功放直流电压串入到该电路。当时以为是接插件等的绝缘不良，造成了漏电，但几经检查后未发现问题。

　　后来注意到，只要断开控制器插头，该电压就消失，所以怀疑是经过控制器串入来的。检查控制器上的继电器KA，发现其触点的一端接有一个二极管，与步进电机的+24V相连。这样，因为钼丝接地，步进电机电源也共接该地，于是钼丝上的+100V，经电阻、二极管串入到了电路中。

　　当时分析了几种方案，但一时未找到不改变控制器电路的妥善办法。由于时间紧迫，又缺少元件，故采取了断开二极管一个引脚的简单方法。再试机，正常。

　　该方法，改变了控制器内电路，使其可能失去通用性（同型号控制器相互代用），所以不主张使用。比较直接的一个方法是：另增加一个继电器，作为接口元件，代替中的KAi.这个故障与所叙故障例有相似之处。所以应该重视电源公共线的相互连接问题：对于复杂的连接，必须注意电源之间的相互联系，重视隐蔽的公共点或因电路互连而形成的公共点；而在有多个电源的场合下，接入电路元件或电路块前，应当先核对有关电压值。

　　除以上两点外，该机床还增加了运丝电机制动电路、断丝保护电路、自动停机功能。联机电路图与、大体相仿，略去。

     4.结束语改机中，应当注意安全。通电时需小心，有可疑现象须立即断开电源，查清原因。对于出现的一些问题，应仔细分析原因。工作完毕，仍可进行方案比较。