【導讀】科研；□生產；□其他。含量低，歐美國家數(shù)控機床先進發(fā)達，返銷我們令我們吃了大虧?，F(xiàn)在我國機床工業(yè)。值數(shù)十，上百倍。按全國所有量粗估：可以每年節(jié)約上百億度電能，意義重大。學生學以致用大有可為。一個應用PLC和變頻器的節(jié)能改造系統(tǒng)。入車床傳動箱內。變速，設8檔調速功能。條件時做成實物設備，成為具有知識產權的商品以備推廣到大多數(shù)車床用戶。3到有C6150車床的企業(yè)現(xiàn)場考察，以取得切削控制要求設計依據(jù)。22020年12月底—2020年1月初，完成資料調研，寫出開題報告；進行技術改造的局面，這是提高生產效率和高速發(fā)展迫切需要的。所以目前機床改造已成為我國迫切需要加大力度發(fā)展的事業(yè)。本課題是結合PLC和變頻技術對普通C6150機。達到經(jīng)濟、節(jié)能。

　　

【正文】 頻 器電源供電，符合實際使用工況。 2) 主要技術性能 (1) 電動機為連續(xù)工作制 S1 (2) 電動機的額定電壓為 380V、頻率為 50Hz。也可以給據(jù)用戶要求確定額定點的電壓和頻率。 (3) 電動機的絕緣等級為 F級或 H級，絕緣結構具有對變頻器輸出高載波頻率電壓的適應能力。 (4) 電動機調速范圍廣。 IC411 系列可在 10~50HZ下實現(xiàn)恒轉矩調速， 50~70HZ下實現(xiàn)恒功率調速； IC416 系列在開環(huán) U/f 控制的條件下，可實現(xiàn) 3~50HZ 時的恒轉矩調速， 50~100HZ 時的恒功率調速；在矢量控制的 條件下，調速范圍還可以擴大。 (5) 過載能力強。能夠承受額定轉矩 160%過載，歷史 1min。 (6) 低速性能好。低速時性能平滑，無爬行現(xiàn)象。 (7) 電動機的接線方式， 250 及以下機座號為 Y 聯(lián)結， 280 及以上機座號為 △聯(lián)結。 3) 結構形式 電動機的外殼防護等級為 IP44，也可以按用戶需要制成 IP54：電動機的冷卻方式分為全封閉外表軸向自扇冷卻 （ IC411） 及全封閉帶單獨軸流風機的外表軸向風機冷卻 （ IC416） 兩種，也可以按需要制成其他冷卻方式；電動機的結構及安裝形式為 LMB LMB LMB35，并 可在這三種基本安裝形式的基礎上派生其它安裝型式。 根據(jù)用戶要求可帶電磁式制動器，齒輪減速機等附件。 IC416 系列可根據(jù)用戶要求帶各種高分辨率的傳感器（光電編碼器、旋轉變壓器及測速發(fā)電機）。 4) 主要技術數(shù)據(jù) Y2132S4 變頻調速三相異步電動機主要技術數(shù)據(jù)見表 31； 北京交通大學 畢業(yè)設計（論文） 20 表 61 Y2132S4 參數(shù)表 型號 功率 /KW 額定電流 /A 額定電壓 /V 最大轉矩 額定轉矩 /倍 轉差率（ %） 重量 /Kg 60 Y2132S4 380 主要計算數(shù)據(jù) 1. 調速范圍 由式（ 115）得： n=1440/30=48 2. 負載轉矩 (1) 恒轉矩區(qū) 由式（ 11）得： 1440r/min/2=720r/min (2) 在各檔轉速下的負載轉矩見表 32（負載功率按 ） 表 62 各檔轉度下的負載轉矩 檔次 1 2 3 4 5 6 7 8 轉速 /（ r/min） 30 80 120 250 500 800 1200 1440 轉矩 /（ ） 1750 656 210 210 105 66 44 37 (3) 電動機額定轉矩 TMN=9550 北京交通大學 畢業(yè)設計（論文） 21 電動機容量不變的可行性核算 1. 核算公式 (1) 低速檔恒轉矩區(qū)折算至負載軸 （ 120） 帶負載的過載能力 （ 121） (2) 低速檔恒功率區(qū)核算至負載軸的電動機轉矩 = （ 122） 帶負載的過載能力 （ 123） (3) 高速恒轉矩區(qū)折算至負載軸的電動機轉矩 （ 124） 帶負載的過載能力 （ 125） (4) 高速檔恒功率區(qū)折算至負載軸的電動機轉矩（按允許電流不變的原則計算） （ 126） 帶負載的過載能力 （ 127） 2. 核算結果 跟據(jù)上述公式，將計算結果列于表 34中。 北京交通大學 畢業(yè)設計（論文） 22 表 63 各檔轉速的轉矩核算結果 負載轉速 /（ r/min） 80 120 250 500 800 1200 電動機轉速 /（ r/min） 480 720 1500 600 960 1440 電動機工作頻率 /Hz 25 50 與表 32 中的各檔負載轉矩 相比，可以看出 ： 各檔的過載能力基本滿足要求。 變頻器 變頻器的基本構成 變頻器的發(fā)展已有數(shù)十年的歷史，在變頻器的發(fā)展過程中葉曾出現(xiàn)過多種類型的變頻器，但是目前成為市場主流的變頻器基本上有相似的基本結構。 而對于采用了矢量控制方式的變頻器來說，由于進行矢量控制時需要進行大量的運算，其運算電路中有時還有一個以 DSP（數(shù)字信號處理器）為主的轉矩計算用 CPU 以及相應的磁通監(jiān)測和調節(jié)電路。 變頻器內部電路的基本功能 一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。它的主要作 用是對工頻的外部電源進行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。整流電路按其控制方式可以使直流電壓源也可以是直流電流源。 直流中間電路的作用是對整流電路的輸出進行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質量較高的直流電源。當整流電路是電壓源時直流中間電路的主要元器件是大容量的電解電容，而當整流電路是電流源時平滑電路則主要由大容量電感組成。此外，由于電動機制動的需要，在直流中間電路中有時還包括制動電阻以及其它輔助電路。 逆變電路是變頻器最主要的部分之一。它的作用是在控制電路的控制下將平滑電路輸出的直流 電源轉換為頻率和電壓都任意可調的交流電源。逆變電路的輸北京交通大學 畢業(yè)設計（論文） 23 出就是變頻器的輸出，它被用來實現(xiàn)對異步電動機的調速控制。 變頻器的控制電路包括主控制電路、信號檢測電路、門極（基極）驅動電路、外部接口電力以及保護電路等幾個部分，也是變頻器的核心部分?？刂齐娐返膬?yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)劣。恐慌之際電路的主要作用是將檢測電力得到的各種信號送至運算電路，使運算電路能夠根據(jù)要求為變頻器主電路提供必要的保護。此外，控制電路還通過 A/D， D/A 等外部接口電路接收 /發(fā)送多種形式的外部信號和給出系統(tǒng)內部工作狀態(tài)，以便使變頻器能 夠和外部設備配合進行各種高性能的控制。 變頻器的選擇 變頻器連續(xù)運轉時所需的變頻器容量應滿足 : 式中： —— 負載所要求的電動機的輸出功率； y—— 電動機的效率（通常為 ）； —— 電動機的功率因數(shù)（通常約為 ）； —— 電動機的電流， A； k—— 電流波形修正參數(shù)； —— 變頻器的額定容量， kVA。 —— 變頻器的額定電流， A。 根據(jù)電動機銘牌數(shù)據(jù)計算如下： =1 （ ） = =1 = 所以選擇普通功能 矢量 控制的變頻器，在此選擇變頻器的類型為 ABBACS510。容量： 7kVA，電流： 12A，完全滿足以上計算要求。 北京交通大學 畢業(yè)設計（論文） 24 變頻器的功能參數(shù)表 1. 參考頻率（功能代碼 01） 參考頻率即當前的給定頻率，輸出頻率始終按設定的加減速時間跟隨參考頻率。但在運行過程中，輸出頻率始終大于下限頻率（停 車過程例外），而小于上限頻率。 若頻率給定方式為鍵盤時，可通過▼▲兩鍵對給定頻率進行在線調整，最后的給定頻率值被記憶。 在多段速度運行時，每一段的頻率值也可用▼▲兩鍵進行在線調整，但改變后的頻率值在停機后不記憶。 （功能代碼 10） 表 64 10 功能說明 備注 0 由按鍵 RUN、 STOP 控制變頻器的起動與停止 運轉方向由端子 F/R 控制 F/R=OFF，正轉（正轉優(yōu)先） F/R=OFF，反轉 在運行過程中，允許正反轉切換，由鍵盤上的 指示燈FWD 或 REV指示。反轉禁止功能有效（功能代碼 93定義）時，只能正轉運行，與 F/R端子無關。 1 由端子 RUN=ON=OFF 控制變頻器的起動與停止 2 端子 RUN 定義為正轉運行指令，端子 F/R 定義為反轉運行指令。 正轉優(yōu)先。反轉禁止功能有效（功能代碼 93 定義時），只能正轉運行，與 F/R 端子無關。 北京交通大學 畢業(yè)設計（論文） 25 3. 上 /下限頻率（功能代碼 1 17） 在參數(shù)設定時，此功能自動限制下限頻率不高于上限頻率，自動限制上限頻率不高于最大頻率。但設定頻率不受上 /下限頻率值的影響。 在運行 過程中，自動保證輸出頻率不高于上限頻率，不低于下限頻率。若給定頻率小于下限且無停車指令，則輸出頻率保持在下限頻率值不變。在停車過程中，不受下限頻率的影響。 此功能常用于保證電機工作于允許頻段，以避免誤操作或意想不到的原因導致機械系統(tǒng)或變頻器發(fā)生意外。在防止低速或超速運行的場合尤為適用。 4. 多段速度（功能代碼 35—— 46） 多段速度由外部端子的狀態(tài)決定。由功能代碼 72—— 77 定義任意端子為多段速度控制端子 5 5 5 54，可重復定義，也可部分定義（未定義時視為 OFF狀態(tài)）。最大可實現(xiàn) 15 段外 部速度。 在多段速度運行時，用戶可以用鍵盤▲▼鍵對當前運行的頻率進行調整，但調整后的頻率，在停機或斷電后不保存。 多段速度優(yōu)先級高于鍵盤給定或模擬給定。故當 S1=S2=S3=S4=OFF 時，頻率給定方式由功能代碼 11 選擇，運行頻率由鍵盤給定或模擬給定，因而，實際最多可選擇 16 段速度運行。 多段速度運行時的起動 /停機由控制方式選擇功能代碼 10 決定，可選擇鍵盤或端子指令。 5. 參數(shù)設定模式（功能代碼 71） 表 65 0 手動設定 各功能參數(shù)可編輯 1 恢復出廠值 所有參數(shù)為出廠值 2 禁止參數(shù)修改 除本功能參數(shù)以外，所有參數(shù)不能進行修改 3 故障查詢 可查詢故障歷史 北京交通大學 畢業(yè)設計（論文） 26 6. 可編程輸入端子（功能代碼 72—— 77） 可編程輸入端子 RST、 FRE、 S S S S4 共六個，每個端子的功能都可以定義，既可屏蔽不用，也可 重復定義，使用更方便。每個端子由指定的功能代碼定義其功能。如下表 所示： 表 66 功能代碼 端子名稱 端子定義 出廠值 72 RST 0： 無定義 1：復位 2：正 轉點動 3： 反轉點動 4： 多段速度運行 1 5： 多段速度運行 2 6： 多段速度運行 3 7： 多段速度運行 4 8： 加 /減速時間 2 9： 自由停車（緊急制動） 10： 程序運行時不記憶 11： PI調節(jié)器切換 12： 外部故障輸入 13： 電壓 /電流切換 14：上升控制 15：下降控制 73 FRE 74 S1 51 75 S2 52 76 S3 53 77 S4 54 北京交通大學 畢業(yè)設計（論文） 27 變頻器的功能預置 各參數(shù)的 設定值 表 表 66 功能代碼 功能名稱 設定值 01 參考頻率 10 控制方式 1 11 頻率給定選擇 0 13 最大頻率 100 14 基準頻率 50 16 上限頻率 100 17 下線頻率 0 31 加速時間 1 5 32 減速時間 1 5 33 加速時間 2 5 34 減速時間 2 5 35 多段速設定 1 36 多段速設定 2 25 37 多段速設定 3 38 多段速設定 4 39 多段速設定 5 40 多段速設定 6 50 71 參數(shù)設定方式 選擇 0 72 RST 端子功能定義 無定義 73 FRE 端子功能定義 74 S1 端子功能定義 75 S2 端子功能定義 76 S3 端子功能定義 77 S4 端子功能定義 北京交通大學 畢業(yè)設計（論文） 28 多段速的參數(shù)設定表 表 67 功能代碼 多段速 功能端子 控制頻率 S1 S2 S3 S4