《变频器技术应用与实践》课件-情景三 项目三 数控机床的变频器控制

项目三

数控机床的变频器控制一、项目背景及要求

数控机床主轴及其控制系统的性能在某种程度上决定了机床的性能和档次。机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床进给驱动通过丝杠或其他直线运动装置做得是往复运动，而主轴的工作运动通常是旋转运动。数控机床通过主轴的回转运动与进给走的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。随着生产技术、刀具技术及加工工艺的不断发展，数控机床对主轴传动系统有了更高的要求。对主轴驱动系统要求如下：1.电机功率要大，在较大的调速范围内速度要稳定，恒功率范围要宽；2.加减速时间短；3.具有四象限驱动能力；4.在断续负载下电机转速波动要小。

二、知识讲座

1、矢量控制1）基本原理矢量控制（VectorCtrol）的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。矢量控制原理框图二、知识讲座

1、矢量控制矢量控制可分为闭环速度控制和闭环转矩控制两种。矢量控制(闭环)无编码器带编码器闭环速度控制P1300=20，P1501=0P1300=21，P1501=0闭环转矩控制P1300=20，P1501=1，P1300=22P1300=21，P1501=1，P1300=23矢量开控制方案二、知识讲座1、矢量控制2）矢量控制优点矢量控制相对于标量控制而言，其优点有：(1)控制特性非常优良，可与直流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美；(2)负载或设定值变化时达到稳定的过渡时间短；(3)调速范围大（1：100)；(4)可进行转矩控制；(5)在零速时仍然可以保持全转矩输出；(6)驱动转矩和制动转矩的控制与速度无关。二、知识讲座1、矢量控制（1）V/F控制方式（压频比控制原理）3）V/F控制和矢量控制的区别V/f（压频比）控制原理图二、知识讲座1、矢量控制矢量主要在以下场合使用：（1）对速度精度要求很高的控制系统；（2）对动态响应特性要求很高的控制系统；（3）速度控制范围超过1:10时转矩仍然受控；（4）在电动机额定功率的10%以下低速时，必须能够维持某个确定的转矩值。（3）矢量控制使用场合二、知识讲座1、矢量控制无速度传感器的矢量控制变频器具有以下优点：(1)电机参数自动辩识和手动输入相结合；(2)过载能力强，如50％额定输出电流2rain、180％额定输出电流108；(3)低频高输出转矩，如150％额定转矩1Hz；(4)各种保护齐全(通俗地讲，就是不容易炸模块)。4）、无速度传感器的矢量控制方式二、知识讲座1、矢量控制（1）无速度编码器的矢量控制（SLVC）参数范围：P1400~P1780，P1610，P1611，P1755，P1756，P1758，P17505）、西门子MM440变频器矢量控制的相关参数（2）带速度编码器的矢量控制(VC)参数范围：P1400~P1740，P0400~P0494二、知识讲座2、数控机床主轴控制系统（1）无速度编码器的矢量控制（SLVC）参数范围：P1400~P1780，P1610，P1611，P1755，P1756，P1758，P17505）、西门子MM440变频器矢量控制的相关参数（2）带速度编码器的矢量控制(VC)参数范围：P1400~P1740，P0400~P0494二、知识讲座2、数控机床主轴控制系统（1）交流变频主轴驱动装置的特性1）主轴驱动装置感应电动机运行区域二、知识讲座2、数控机床主轴控制系统（2）交流伺服主轴装置的特性1）主轴驱动装置1具有足够的转矩过载能力，通常应达到150~300%；2具有高分辨率的位置、速度、电流检测能力，比如10000脉冲/转位置分辨率和12bits电流检测精度；3采用更快的微处理器，采样周期在速度环中降至100微妙以下；4主轴电动机的转矩响应减至5ms以内，减小负载扰动的动态降速和恢复时间，其PWM的开关频率应在8~10KHz以上；5主轴电动机驱动器具有四象限运行功能，使主轴能够频繁启动、制动。三、项目解决方案

CJK6032数控车床采用华中数控HNC-21T系统。变频器连接图三、项目解决方案

1.主轴速度信号处理

数控装置在执行来自控制面板或者零件加工程序中的主轴运行指令时，先将主轴运行指令进行编译、运算和逻辑处理后从数控装置的主轴驱动接口输出主轴速度信号作为变频器的模拟给定，端子3、4为主轴控制信号输入端，模拟信号的输入范围为0~+10V，这个速度信号的大小直接决定着变频器输出的频率和主轴电机的速度。2.主轴方向信号的处理主轴电机的旋转方向则由PLC输出控制，数字端口5控制电动机的正转，数字端口6控制电动机的反转。当数控装置发出正转信号时，KA1动作，其常开触点闭合，向变频器送入正转控制信号，电动机正转。当数控装置发出反转信号时，KA2动作，其常开触点闭合，向变频器送入正转控制信号，电动机反转。三、项目解决方案3.参数设置参数号出厂值设置值说明P000311设用户访问级为标准级P000407访问命令和I/OP070022命令源选择由端子排输入P000312设用户访问级为扩展级P000407访问命令和I/OP070111数字输入1端口为ON时电动机正转接通，为OFF时停止P070212数字输入1端口为ON时电动机反转接通，为OFF时停止P000311设用户访问级为标准级P0004010访问设定值通道和斜坡函数发生器P100021频率设定值：由电动电位计输入设定P108000设定电动机最低频率