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艾默生PLC和变频器在卧式钢球研球机的应用
xiao_xiao1 发表于 2009/3/4 14:50:54 479 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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程控变频钢球加工机床是我公司主导产品，产销量居国内首位，并批量出口美、德、日、韩、意大利等国。产品设计吸收了国内外多项先进技术，本文就电气传动控制部分进行阐述。
九十年代以来，变频技术日臻完善，其调速稳定，节能降耗，方便可靠等优点突出，已完全取代原来的滑差调速和直流调速。而可编程序控制器易于编程，易实现接触器——继电器不能实现的许多功能。两者的结合，已成为我公司产品设计时的首选。RS485通讯只需用两根线，安全可靠且传输距离远被广泛应用在变频器和PLC上，这就使变频器与可编程序控制器通讯极为便利，低廉的成本也提高了产品的竞争力。
二、动作简介
研磨机的主要动作为转动研磨盘由主减速电机经一对三角皮带轮，通过卸荷带轮内的花键幅带动主轴旋转获得，输球料盘由减速电机经过一对链轮传递蜗杆减速箱，减速后由料盘内的直齿轮啮合带动料盘旋转。两者均需要选用不同的转速来加工不同系列的钢球，为此均选用变频调速。为了安全期间，在系统中也加上了机床运转保护功能。如主轴运行监控接近开关，装在机床的主轴大皮带轮上，随时监视研磨盘的运动状态，防止皮带打滑造成研磨盘卡死，当转速低于正常值时，就停车报警；料盘除设有转速检测外，还加有堆球时快速停机，在设定时间内若恢复正常则重新自动运行的保护。
三、系统硬件构成
艾默生的EC10小机型因速度高、通讯组网能力强、编程灵活、仿真模拟运行方便、程序保密性强、抗干扰能力强、性能稳定可靠成为PLC首选。EV1000系列变频器故障率能极低，能实现高转矩、宽调速范围驱动，有优越的防跳闸性能，对恶劣电网、高温、潮湿和粉尘有较大的适应能力，能满足钢球专用加工设备的多样的使用环境，也成为我们设计的首选。由此我们选用了EC10-1614BRA PLC及EV1000-4T0055G和EV1000－2S0007G变频器。
为了用户调速及观看转速方便，电动机转速由电位器调节，其数值由线性数显表显示，不通过通讯控制。
对电机的启动、停止、点动功能我们用通讯控制，将按钮线直接接于PLC的输入点上，使用双绞线通过RS485口来实现PLC对变频器的启停控制，这样极少占用PLC的输出点，也无需用接触器控制，降低了机床的成本。EV1000的RS485口，直接为端子连接，极为方便。但需要注意的是RS485口“+”，“—”极性不能接反，否则将无动作。因变频器本身具备过电流，过电压，欠电压，接地，过热和过载等多项保护功能，一旦异常故障发生，常开点RA，RC闭合，变频器立即停止输出，将断开所有的动作并停车报警，我们将其接入PLC的输入点来控制。变频器故障时可查看变频器屏幕上显示内容，对照变频器使用说明书异常原因及处置方法，采用相对应的措施进行处理即可。变频器多项对输出的保护功能使我们无须对电动机另加保护环节，直接接于变频器的输出端子上即可。针对变频器的输入端保护相对较为薄弱，在输入端加上无熔丝断路器，如图中的QF。
下面给出系统主电机硬件接线图（料盘电机控制与主电机同），如图所示。
图1 电气原理
四、系统软件部分
EV1000变频器具有丰富的控制功能。因为研球机的两控制电机均为减速电机，我们选择做静止自整定，然后对最高操作频率，最低操作频率， JOG点动频率，加/减速时间，频率指令来源，运转信号来源，停车方式、过载报警检出及时间等参数进行设定；针对个别机床的共振现象对载波频率，跳跃频率，电机稳定因子等参数进行设定；为实现轻压启动机床及节电等性能，对转矩提升、自动节能、AVR功能等参数设定来优化系统性能；对通讯位址，通讯送传速度，通讯资料格式等参数进行设定，以使PLC对变频器实施控制。
EC10系列PLC对艾默生系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行。
图2
通讯协议采用MODBUS模式，EVFWD为正转，１为COM1通道(EC10只支持通道1)，１为通讯地址，其值必须预先设定，与变频器通讯地址一致，“唯一”且不可覆盖。EVREV为反转指令，EVDFWD为正向点动指令，EVSTOP为停止指令。
五、结束语
该系统应用变频器调速实现无级调速，满足用户工艺多样化的需求。使用RS485通讯口，不占用PLC的输出点，接线最少，提高了产品的可靠性。所选艾默生变频器具有较强的自诊断功能，便于维护。该系统自投入使用以来，运行稳定，工作可靠，尚未出现故障，具有很高的性价比。