摘 要 程控變頻鋼球研球機(jī)是國家重點(diǎn)新產(chǎn)品，其中電氣部分的設(shè)計(jì)利用RS485通訊口，充分應(yīng)用了PLC和變頻器的通訊功能，使整個(gè)設(shè)計(jì)最優(yōu)化。
關(guān)鍵詞 變頻器 可編程控制器 RS485通訊口 鋼球研球機(jī)
一、 概述
程控變頻鋼球加工機(jī)床是我公司主導(dǎo)產(chǎn)品，產(chǎn)銷量居國內(nèi)首位，并批量出口美、德、日、韓、意大利等國。產(chǎn)品設(shè)計(jì)吸收了國內(nèi)外多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，本文就電氣傳動(dòng)控制部分進(jìn)行闡述。
九十年代以來，變頻技術(shù)日臻完善，其調(diào)速穩(wěn)定，節(jié)能降耗，方便可靠等優(yōu)點(diǎn)突出，已完全取代原來的滑差調(diào)速和直流調(diào)速。而可編程序控制器易于編程，易實(shí)現(xiàn)接觸器——繼電器不能實(shí)現(xiàn)的許多功能。兩者的結(jié)合，已成為我公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的首選。RS485通訊只需用兩根線，安全可靠且傳輸距離遠(yuǎn)被廣泛應(yīng)用在變頻器和PLC上，這就使變頻器與可編程序控制器通訊極為便利，低廉的成本也提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
二、 動(dòng)作簡(jiǎn)介
研磨機(jī)的主要?jiǎng)幼鳛檗D(zhuǎn)動(dòng)研磨盤由主減速電機(jī)經(jīng)一對(duì)三角皮帶輪，通過卸荷帶輪內(nèi)的花鍵幅帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)獲得，輸球料盤由減速電機(jī)經(jīng)過一對(duì)鏈輪傳遞蝸桿減速箱，減速后由料盤內(nèi)的直齒輪嚙合帶動(dòng)料盤旋轉(zhuǎn)。兩者均需要選用不同的轉(zhuǎn)速來加工不同系列的鋼球，為此均選用變頻調(diào)速。為了安全期間，在系統(tǒng)中也加上了機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)功能。如主軸運(yùn)行監(jiān)控接近開關(guān)，裝在機(jī)床的主軸大皮帶輪上，隨時(shí)監(jiān)視研磨盤的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，防止皮帶打滑造成研磨盤卡死，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于正常值時(shí)，就停車報(bào)警；料盤除設(shè)有轉(zhuǎn)速檢測(cè)外，還加有堆球時(shí)快速停機(jī)，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)若恢復(fù)正常則重新自動(dòng)運(yùn)行的保護(hù)。
三、系統(tǒng)硬件構(gòu)成
艾默生的EC10小機(jī)型因速度高、通訊組網(wǎng)能力強(qiáng)、編程靈活、仿真模擬運(yùn)行方便、程序保密性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定可靠成為PLC首選。EV1000系列變頻器故障率能極低，能實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩、寬調(diào)速范圍驅(qū)動(dòng)，有優(yōu)越的防跳閘性能，對(duì)惡劣電網(wǎng)、高溫、潮濕和粉塵有較大的適應(yīng)能力，能滿足鋼球?qū)Ｓ眉庸ぴO(shè)備的多樣的使用環(huán)境，也成為我們?cè)O(shè)計(jì)的首選。由此我們選用了EC10-1614BRA PLC及EV1000-4T0055G和EV1000－2S0007G變頻器。
為了用戶調(diào)速及觀看轉(zhuǎn)速方便，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由電位器調(diào)節(jié)，其數(shù)值由線性數(shù)顯表顯示，不通過通訊控制。
對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)、停止、點(diǎn)動(dòng)功能我們用通訊控制，將按鈕線直接接于PLC的輸入點(diǎn)上，使用雙絞線通過RS485口來實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的啟停控制，這樣極少占用PLC的輸出點(diǎn)，也無需用接觸器控制，降低了機(jī)床的成本。EV1000的RS485口，直接為端子連接，極為方便。但需要注意的是RS485口“+”，“—”極性不能接反，否則將無動(dòng)作。因變頻器本身具備過電流，過電壓，欠電壓，接地，過熱和過載等多項(xiàng)保護(hù)功能，一旦異常故障發(fā)生，常開點(diǎn)RA，RC閉合，變頻器立即停止輸出，將斷開所有的動(dòng)作并停車報(bào)警，我們將其接入PLC的輸入點(diǎn)來控制。變頻器故障時(shí)可查看變頻器屏幕上顯示內(nèi)容，對(duì)照變頻器使用說明書異常原因及處置方法，采用相對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行處理即可。變頻器多項(xiàng)對(duì)輸出的保護(hù)功能使我們無須對(duì)電動(dòng)機(jī)另加保護(hù)環(huán)節(jié)，直接接于變頻器的輸出端子上即可。針對(duì)變頻器的輸入端保護(hù)相對(duì)較為薄弱，在輸入端加上無熔絲斷路器，如圖中的QF。
下面給出系統(tǒng)主電機(jī)硬件接線圖（料盤電機(jī)控制與主電機(jī)同），如圖所示。
硬件接線圖
四、 系統(tǒng)軟件部分
EV1000變頻器具有豐富的控制功能。因?yàn)檠星驒C(jī)的兩控制電機(jī)均為減速電機(jī)，我們選擇做靜止自整定，然后對(duì)最高操作頻率，最低操作頻率， JOG點(diǎn)動(dòng)頻率，加減速時(shí)間，頻率指令來源，運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)來源，停車方式、過載報(bào)警檢出及時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；針對(duì)個(gè)別機(jī)床的共振現(xiàn)象對(duì)載波頻率，跳躍頻率，電機(jī)穩(wěn)定因子等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；為實(shí)現(xiàn)輕壓?jiǎn)?dòng)機(jī)床及節(jié)電等性能，對(duì)轉(zhuǎn)矩提升、自動(dòng)節(jié)能、AVR功能等參數(shù)設(shè)定來優(yōu)化系統(tǒng)性能；對(duì)通訊位址，通訊送傳速度，通訊資料格式等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，以使PLC對(duì)變頻器實(shí)施控制。
EC10系列PLC對(duì)艾默生系列的變頻器有簡(jiǎn)潔的通訊指令，一條指令即可控制變頻器的運(yùn)行。
通訊協(xié)議采用MODBUS模式，EVFWD為正轉(zhuǎn)，１為COM1通道(EC10只支持通道1)，１為通訊地址，其值必須預(yù)先設(shè)定，與變頻器通訊地址一致，“唯一”且不可覆蓋。EVREV為反轉(zhuǎn)指令，EVDFWD為正向點(diǎn)動(dòng)指令，EVSTOP為停止指令。
五、結(jié)束語
該系統(tǒng)應(yīng)用變頻器調(diào)速實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，滿足用戶工藝多樣化的需求。使用RS485通訊口，不占用PLC的輸出點(diǎn)，接線最少，提高了產(chǎn)品的可靠性。所選艾默生變頻器具有較強(qiáng)的自診斷功能，便于維護(hù)。該系統(tǒng)自投入使用以來，運(yùn)行穩(wěn)定，工作可靠，尚未出現(xiàn)故障，具有很高的性價(jià)比。
