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變頻器

艾默生PLC與變頻器在臥式鋼球研球機的應用

發布日期:2022-10-09 點擊率:42 品牌:艾默生_Emerson

                   摘 要:程控變頻鋼球研球機是國家重點新產品,其中電氣部分的設計利用RS485通訊口,充分應用了PLC和變頻器的通訊功能,使整個設計最優化。

關鍵詞:變頻器 可編程控制器 RS485通訊口 鋼球研球機

1 引言

  程控變頻鋼球加工機床是我公司主導產品,產銷量居國內首位,并批量出口美、德、日、韓、意大利等國。產品設計吸收了國內外多項先進技術,本文就電氣傳動控制部分進行闡述。

  九十年代以來,變頻傳動技術日臻完善,其調速穩定,節能降耗,方便可靠等優點突出,已完全取代原來的滑差調速和直流調速。而可編程序控制器易于編程,易實現傳統的繼電器控制不能實現的許多功能。PLC與變頻器的系統集成自動化已成為產品設計時的首選解決方案。RS485通訊只需用兩根線,安全可靠且傳輸距離遠被廣泛應用在變頻器和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品的競爭力。

2 工藝過程簡述

  研磨機的主要動作為轉動研磨盤由主減速電機經一對三角皮帶輪,通過卸荷帶輪內的花鍵幅帶動主軸旋轉獲得,輸球料盤由減速電機經過一對鏈輪傳遞蝸桿減速箱,減速后由料盤內的直齒輪嚙合帶動料盤旋轉。兩者均需要選用不同的轉速來加工不同系列的鋼球,為此均選用變頻調速。為了安全期間,在系統中也加上了機床運轉保護功能。如主軸運行監控接近開關,裝在機床的主軸大皮帶輪上,隨時監視研磨盤的運動狀態,防止皮帶打滑造成研磨盤卡死,當轉速低于正常值時,就停車報警;料盤除設有轉速檢測外,還加有堆球時快速停機,在設定時間內若恢復正常則重新自動運行的保護。

3 系統硬件設計

  3.1 單自動化平臺

  艾默生CT的EC10系列小型PLC因其運行速度快、通訊組網能力強、編程靈活、仿真模擬運行方便、程序保密性強、抗干擾能力強、性能穩定可靠,鋼球研球機成為鋼球研球機PLC首選的自動化平臺。根據工程經驗,愛默生EV1000系列變頻器故障率能極低,能實現高轉矩、寬調速范圍驅動,有優越的防跳閘性能,對惡劣電網、高溫、潮濕和粉塵有較大的適應能力,能較好滿足鋼球專用加工設備的多樣化的使用環境,可以實現單品牌同平臺技術集成,也成為項目設計的首選。由此項目通過選用愛默生的EC10-1614BRA小型PLC及EV1000-4T0055G和EV1000-2S0007G變頻器,達到了單一自動化平臺技術集成,例如EC10系列PLC對艾默生CT系列的變頻器有簡潔的通訊指令,一條指令即可控制變頻器的運行控制。

  3.2 電氣原理設計

  系統主電機電氣原理(料盤電機控制與主電機同)如圖1所示。為了用戶調速及監控運行速度,電動機轉速由電位器調節,其數值由線性數顯表顯示,不通過通訊控制。主令按鈕線直接接于PLC的開關量輸入點上。PLC——變頻器對電機的啟動、停止、點動功能采用通訊控制方式,使用雙絞線通過RS485口來實現 PLC對變頻器的啟停控制,這樣極少占用PLC的輸出點,也無需用接觸器控制,降低了機床的成本。EV1000的RS485口直接端子連接,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,過熱和過載等多項保護功能,一旦異常故障發生,常開點RA,RC閉合,變頻器立即停止輸出,將斷開所有的動作并停車報警,我們將其接入PLC的輸入點來控制。變頻器故障時可查看變頻器屏幕上顯示內容,對照變頻器使用說明書異常原因及處置方法,采用相對應的措施進行處理即可。變頻器多項對輸出的保護功能使我們無須對電動機另加保護環節,直接接于變頻器的輸出端子上即可。針對變頻器的輸入端保護相對較為薄弱,在輸入端加上無熔絲斷路器QF實現反時限熱保護。


4 系統軟件設計

  EV1000變頻器具有豐富的控制功能。因為研球機的兩控制電機均為減速電機,選擇做靜止自整定,然后對最高操作頻率,最低操作頻率, JOG點動頻率,加/減速時間,頻率指令來源,運轉信號來源,停車方式、過載報警檢出及時間等參數進行設定。針對個別機床的共振現象對載波頻率,跳躍頻率,電機穩定因子等參數進行設定。為實現輕壓啟動機床及節電等性能,對轉矩提升、自動節能、AVR功能等參數設定來優化系統性能;對通訊位址,通訊送傳速度,通訊資料格式等參數進行設定,以使PLC對變頻器實施控制。EC10系列PLC對艾默生CT系列的變頻器有簡潔的通訊指令,一條指令即可控制變頻器的運行。


  通訊協議采用MODBUS模式,EVFWD為正轉,1為COM1通道(EC10只支持通道1),1為通訊地址,其值必須預先設定,與變頻器通訊地址一致,“唯一”且不可覆蓋。EVREV為反轉指令,EVDFWD為正向點動指令,EVSTOP為停止指令。

5 結束語

  該系統應用變頻器調速實現無級調速,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,接線最少,提高了產品的可靠性。所選艾默生CT變頻器具有較強的自診斷功能,便于維護。該系統自投入使用以來,運行穩定,工作可靠,尚未出現故障,具有很高的性價比。

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