1 引言
程控變頻鋼球加工機床是我公司主導(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)計吸收了國內(nèi)外多項先進技術(shù),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(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,易實現(xiàn)傳統(tǒng)的繼電器控制不能實現(xiàn)的許多功能。plc與變頻器的系統(tǒng)集成自動化已成為產(chǎn)品設(shè)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(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)品的競爭力。
2 工藝過程簡述
研磨機的主要動作為轉(zhuǎn)動研磨盤由主減速電機經(jīng)一對三角皮帶輪,通過卸荷帶輪內(nèi)的花鍵幅帶動主軸旋轉(zhuǎn)獲得,輸球料盤由減速電機經(jīng)過一對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)中也加上了機床運轉(zhuǎn)保護功能。如主軸運行監(jiān)控接近開關(guān),裝在機床的主軸大皮帶輪上,隨時監(jiān)視研磨盤的運動狀態(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,就停車報警;料盤除設(shè)有轉(zhuǎn)速檢測外,還加有堆球時快速停機,在設(shè)定時間內(nèi)若恢復(fù)正常則重新自動運行的保護。
3 系統(tǒng)硬件設(shè)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(wǎng)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(wěn)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(jù)工程經(jīng)驗,愛默生ev1000系列變頻器故障率能極低,能實現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩、寬調(diào)速范圍驅(qū)動,有優(yōu)越的防跳閘性能,對惡劣電網(wǎng)、高溫、潮濕和粉塵有較大的適應(yīng)能力,能較好滿足鋼球?qū)S眉庸ぴO(shè)備的多樣化的使用環(huán)境,可以實現(xiàn)單品牌同平臺技術(shù)集成,也成為項目設(shè)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(shù)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(shè)計
系統(tǒng)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(diào)速及監(jiān)控運行速度,電動機轉(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。主令按鈕線直接接于plc的開關(guān)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(xiàn)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(fā)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(nèi)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(yīng)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(huán)節(jié),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(xiàn)反時限熱保護。
圖1 電氣原理