最新數(shù)控車床主軸控制的設計(編輯修改稿)
2024-08-03 14:30 本頁面
【文章內容簡介】 富的信號和編程指令便于用戶編制機床側PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。 （6）具有很強的DNC功能。系統(tǒng)提供串行RS232C傳輸接口，使通用計算機PC和機床之間的數(shù)據(jù)傳輸能方便、可靠地進行，從而實現(xiàn)高速的DNC操作。 （7）提供豐富的維修報警和診斷功能。FANUC維修手冊為用戶提供了大量的報警信息，并且以不同的類別進行分類。PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可。PLC是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大。PLC的特點：1編程方法簡單易學2功能強，性能價格比高3硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強4可靠性高，抗干擾能力強5系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少6維修工作量少，維修方便7體積小，能耗低。二、電氣原理圖的設計1. 電氣原理圖的設計（1）電源電路電源電路見附錄（圖1）原理：D1 —QF1為電源總斷路器，電源AC380V供給變頻器。D1—TC1為控制變壓器，一次側為AC380V，二次側為220V，為照明和交流接觸器提供電源。D1—VC1為開關電源，為CNC、CRT\MDI、中間繼電器提供DC24V電源。D1—Fu—Fu—Fu—Fu—Fu5為電路的短路保護。（2）CNC電路圖CNC電路圖見附錄（圖2）本課題采用FANUC公司POWER 0i MATE 數(shù)控系統(tǒng)， CNC電路圖，W1A1為CNC裝置。CNC裝置控制模擬主軸（變頻器JA11）、主軸位置編碼器(JA12)、手搖脈沖發(fā)生器（W1GP）及強電柜；M1K1為接通/斷開繼電器。（3）主軸電路 主軸電路見附錄（圖3）原理：采用模擬主軸控制，配置3Kw、2880r\min的交流異步電動機，速度開環(huán)控制系統(tǒng)。CNC輸出的模擬信號到變頻器的10與15端口，從而控制電動機的轉速，通過設置變頻器的參數(shù)，實現(xiàn)從最低轉速到最高轉速的調速。H1—K1為主軸交流接觸器，接通或斷開主軸動力電源。主軸位置上的編碼器H1—GP使主軸能與進給驅動同步控制，以便加工螺紋；M3—KM3—K4為主軸正反轉繼電器，通過PLC實現(xiàn)正反轉控制。Ｍ１—Ｋ２為急停，當變頻器有異常情況是，通過１、2端口輸出報警信號到PLC。（4）強電電路 強電電路見附錄（圖4）當按下急停按鈕M1SB1時，SBSB3為CNC接通/斷開按鈕，發(fā)出急停信號K2停止主軸轉動，打開電源鑰匙M1SA1,接通中間繼電器K3，AC220V上電，M3K1為通過PLC接通主軸電動機接觸器H1K1的信號。（5）PLC輸入、輸出電路 PLC輸入、輸出電路見附錄圖圖6M2SBSBSB3分別為主電動機接通、斷開、循環(huán)啟動按鈕；按下急停按鈕時發(fā)出急停信號M1K2，機床立即停止工作；當機床設備異常，出現(xiàn)一個報警信號時，報警燈亮。M3K1為接通主軸電動機繼電器，KK4為主軸正反轉繼電器，HL3為故障燈。 電氣元件的選擇（1） 熔斷器的選擇 熔斷器是一種簡單而有效的保護電器。在電路中主要起短路保護作用，選擇熔斷器時主要是選擇熔斷器的類型、額定電壓、額定電流及熔體的額定電流。選15A，選RT1832控制線路中Ｉ＝Pｎ\U＝12*3\220V=。（2）變頻器的選擇 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。按照課題的要求， 型號的變頻器。根據(jù)生產機械的負載特性、調速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器，在變頻器選型前應掌握傳動系統(tǒng)的以下參數(shù)：① 電動機的極數(shù)。 ②轉矩特性、臨界轉矩、加速轉矩。③電磁兼容性。主要具有以下特點：（1）變頻器效率 96%至97%；（2）過載能力強，內置制動單元，5分鐘內持續(xù)時間60秒150%(恒轉矩)負載電流過載，或1分鐘內持續(xù)3秒200%過載；（3）起動沖擊電流小于額定輸入電流；（4）各種保護齊全。由于矢量控制是著眼于轉子磁通來控制電機的定子電流，因此在其內部的算法中大量涉及到電機參數(shù)。電機除了考慮常規(guī)的參數(shù)如電機極數(shù)、額定功率、額定電流外，還應考慮定子電阻、定子漏感抗、轉子電阻、轉子漏感抗、互感抗和空載電流。數(shù)控車床用變頻器特點如下：①體積小，屬于迷你型產品，占用控制柜空間較小。②控制方式為正弦波SPWM(提供無速度反饋矢量控制)，控制性能較以前的VF控制方式性能上有很大的改善，特別是在低速轉矩上滿足機床主軸的需求，5Hz時起動轉矩能夠達到150%以上。③載波頻率范圍0~15kHz，減小電機的電磁噪音。④提供標準的0～10V模擬量接口(輸入阻抗47kΩ，輸出阻抗250kΩ)，能夠與大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)接口兼容，通用性強。⑤過載能力強，150%以上額定輸出電流超過一分鐘。⑥提供多功能的輸出端子信號，例如零速信號，運轉中信號，速度到達信號，故障指示，滿足系統(tǒng)對于主軸速度狀態(tài)的監(jiān)控。⑦自動轉矩補償，滿足機床主軸在低速情況下的加工需求。⑧提供三組異常紀錄，供維修人員從側面了解機床主軸實際的運行狀況。⑨電機參數(shù)自動整定功能，在線識別電機參數(shù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。
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