實(shí)訓(xùn)變頻主軸的調(diào)試及故障診斷模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置一、實(shí)訓(xùn)目的1、了解主軸變頻調(diào)速的工作原理、主軸變頻系統(tǒng)的控制工作原理2、掌握主軸變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接和調(diào)試方法3、熟悉主軸變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備1、RS-SY-802D數(shù)控機(jī)床綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。2、專用連接線三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、變頻器的常規(guī)使用2、變頻器的常見故障診斷3.主軸數(shù)據(jù)設(shè)置和伺服驅(qū)動(dòng)設(shè)置模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置四、基礎(chǔ)知識(shí)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：

主軸驅(qū)動(dòng)裝置、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸位置檢測(cè)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及主軸。由主軸速度控制信號(hào)分：

模擬量控制——采用變頻器控制（通用和專用）

串行數(shù)字控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置——由數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)專用主軸電動(dòng)機(jī)要求：一般主軸要求：速度大范圍連續(xù)可調(diào)、恒功率范圍寬，

另外：螺紋加工、準(zhǔn)停、恒線速度加工等，要求主軸有進(jìn)給控制和位置控制，故稱主軸伺服系統(tǒng)。伺服主軸要求：有進(jìn)給控制和位置控制主軸變速：電動(dòng)機(jī)帶齒輪換檔（降速、增大傳動(dòng)比、增大主軸轉(zhuǎn)矩）；電動(dòng)機(jī)通過同步齒帶或皮帶驅(qū)動(dòng)主軸（恒功率、機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單）主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類電動(dòng)機(jī)：1）直流伺服系統(tǒng)：晶閘管整流式（SCR速度控制系統(tǒng)），晶體管脈寬調(diào)制方式（PWM速度控制方式）；特點(diǎn)：調(diào)速性能好，輸出力矩大，過載能力強(qiáng)，精度高，控制簡(jiǎn)單易調(diào)整。2）交流伺服系統(tǒng)

特點(diǎn)：保持直流系統(tǒng)特點(diǎn)，且交流電動(dòng)機(jī)無須維護(hù)、制造簡(jiǎn)單，不受惡劣環(huán)境影響。模擬式交流伺服系統(tǒng)（早期）和數(shù)字交流伺服系統(tǒng)。主軸電動(dòng)機(jī)

三相鼠龍式異步電動(dòng)機(jī)

專用主軸電動(dòng)機(jī)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速原理n=60f/pU≈E=4.44fWKΦ

同時(shí)改變f和U的方法來實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速n的調(diào)速控制，

并使得輸出扭矩在一定范圍內(nèi)保持不變。模擬量控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置

基本原理：把固定頻率（50HZ）的交流電轉(zhuǎn)換成頻率連續(xù)可調(diào)

（0~400Hz）的三相交流電，電路包括：交直電路、制動(dòng)單元、直交電路。通用變頻器的結(jié)構(gòu)變頻器是把電壓、頻率固定的交流電變成電壓、頻率可調(diào)的交流電的變換器。與外界的聯(lián)系基本上分為三部分：一是主電路接線端，包括工頻電網(wǎng)的輸入端（一般R、S、T），接電動(dòng)機(jī)的輸出端（一般U、V、W）。二是控制端子，包括外部信號(hào)控制變頻器的端子，變頻器工作狀態(tài)指示端子，變頻器與外界的通訊接口。三是操作面板，包括液晶顯示屏和鍵盤。變頻器的工作原理整流、逆變單元驅(qū)動(dòng)控制單元中央處理單元保護(hù)及報(bào)警單元參數(shù)設(shè)定和監(jiān)視單元西門子MM420簡(jiǎn)介（1）、MM420系列變頻器主要特征：

?調(diào)試簡(jiǎn)單?模塊化的結(jié)構(gòu)，因而組態(tài)具有最大的靈活性

?具有三個(gè)完全可編程的隔離的數(shù)字輸入

?一個(gè)可標(biāo)定的模擬輸入(0V至10V)；它也可以作為第4個(gè)數(shù)字輸入來使用。

?一個(gè)可編程的模擬輸出(0mA至20mA)?一個(gè)完全可編程的繼電器輸出(30V，直流/5A，電阻負(fù)載或250V，交流/2A，感性負(fù)載)?采用較高的開關(guān)頻率時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲很小

?完善的變頻器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)功能MM420變頻器保護(hù)的特點(diǎn)：

?過載能力為150%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間60秒，間隔周期5分鐘?過電壓/欠電壓保護(hù)

?變頻器過溫保護(hù)

?采用PTC，通過數(shù)字輸入端接入的電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)

?接地故障保護(hù)

?短路保護(hù)

?I2t電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)

?閉鎖電動(dòng)機(jī)保護(hù)

?防止失速

?采用PIN編號(hào)實(shí)現(xiàn)參數(shù)連鎖MM420變頻器的接線端子變頻器電源接線位于變頻器的左下側(cè)，單相交流電AC220V供電時(shí)接接線端子L/L1、N/L2及接地PE，三相交流電AC380V供電時(shí)接接線端子L/L1、N/L2、L3及接地PE。變頻器電機(jī)接線位于變頻器的右下側(cè)，接線端子U、V、W及接地PE引線接三相電動(dòng)機(jī)，當(dāng)供電為單相交流電AC220V時(shí)，三相電機(jī)為220V，當(dāng)供電為三相交流電AC380V時(shí)，三相電機(jī)為380V。

MM420變頻器弱電控制接線端子排列如下圖所示3)變頻器接線方框圖變頻主軸的電氣控制原理1)變頻器的電氣控制原理圖2)變頻器與611U伺服驅(qū)動(dòng)的連接圖802D數(shù)控系統(tǒng)配置變頻主軸時(shí),變頻器0-10V的指令電壓是通過611UE的X411端口上的75.A和15給出的,正反轉(zhuǎn)指令是通過X453端口上的Q0.A和Q1.A給出的附加在第一單軸模塊或第一雙軸的A軸上。611UE采用8位D/A轉(zhuǎn)換器，模擬給定的最小當(dāng)量為78mV！注意：使用X453接口的Q0.A和Q1.A輸出功能時(shí)，X431接口必須給P24和M24提供DC24V電源。X472編碼器接口為TTL差分接口。注意：主軸只能連接在第一單軸模塊或第一雙軸模塊上。實(shí)訓(xùn)練習(xí)變頻器操作練習(xí)1、復(fù)位為工廠的缺省設(shè)置值

為了把所有的參數(shù)都復(fù)位為工廠的缺省設(shè)置值，應(yīng)按下列數(shù)據(jù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：設(shè)定P0010=30。設(shè)定P0970=1。

說明：大約需要10秒鐘才能完成復(fù)位的全部過程，將變頻器的參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)置值。實(shí)訓(xùn)練習(xí)2.快速調(diào)試實(shí)訓(xùn)練習(xí)3、用操作面板對(duì)變頻器進(jìn)行控制，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、改變電機(jī)轉(zhuǎn)速等。

4、用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上控制板上的元件對(duì)變頻器進(jìn)行控制，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、改變電機(jī)轉(zhuǎn)速等。5、用NC系統(tǒng)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、改變電機(jī)轉(zhuǎn)速等。實(shí)訓(xùn)練習(xí)二.數(shù)控機(jī)床主軸的相關(guān)參數(shù)數(shù)控機(jī)床主軸控制的相關(guān)PLC（略）1）與變頻主軸相關(guān)機(jī)床數(shù)據(jù)的設(shè)定數(shù)據(jù)號(hào)數(shù)據(jù)名值數(shù)據(jù)說明13060DRIVE_TELEGRAM_TYPE[0]0總線地址12的報(bào)文類型13060DRIVE_TELEGRAM_TYPE[4]0總線地址10的報(bào)文類型13070DRIVE_FUNCTION_MASK[0]8000總線地址12的功能選項(xiàng)：模擬主軸30134IS_UNIPOLAR_OUTPUT[0,AX3]0雙極性模擬量（出廠設(shè)定）1單極性模擬量（使能&方向）2單極性模擬量（+使能&-使能）30110CTRLOUT_MODULE_NR[0,AX3]1給定值模塊號(hào)30120CTRLOUT_NR[0,AX3]2給定值號(hào)信號(hào)端口30130CTRLOUT_TYPE[0]0給定值輸出類型30200NUM_ENCS1編碼器數(shù)量30220ENC_MODULE_NR[0,AX3]1編碼器模塊號(hào)30230ENC_INPUT_NR[0,AX3]2編碼器信號(hào)端口號(hào)數(shù)據(jù)號(hào)數(shù)據(jù)名值數(shù)據(jù)說明30240ENC_TYPE[0]2編碼器類型31020ENC_RESOL[0,AX3]實(shí)際值TTL編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)32000MAX_AX_VELO最大軸速度32020JOG_VELO_RAPID點(diǎn)動(dòng)方式快速速度32250RATED_OUTVAL[0,AX3]100額定輸出值（%）*32260RATED_VELO[4]實(shí)際值額定電機(jī)轉(zhuǎn)速(對(duì)應(yīng)模擬電壓)*36200AX_VELO_LIMIT[0]...[5]速度監(jiān)控的門限值35110GEAR_STEP_MAX_VELO[0]...[5]主軸各檔最高轉(zhuǎn)速35130GEAR_STEP_MAX_VELO_LIMIT[0]...[5]主軸各檔最高轉(zhuǎn)速限制2）與變頻主軸相關(guān)伺服驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)設(shè)置利用準(zhǔn)備好的“驅(qū)動(dòng)器調(diào)試電纜”將計(jì)算機(jī)與611UE的X471連接起來；從WINDOWS的“開始”中找到驅(qū)動(dòng)器調(diào)試工具SimoComU，并啟動(dòng)；選擇聯(lián)機(jī)方式；進(jìn)入專家表（Ctrl+E），配置電機(jī)參數(shù)：

P890=4編碼器信號(hào)源來自X472接口

P922=104主軸信號(hào)的PROFIBUS報(bào)文類型

P1007=編碼器線數(shù)外裝編碼器每的轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。應(yīng)與主軸參數(shù)MD31020相同。在SimoComU的主畫面上選擇圖標(biāo)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，選擇圖標(biāo)上電復(fù)位P922=0主軸信號(hào)的PROFIBUS報(bào)文類型P890=4編碼器信號(hào)源來自X472接口P915[8]=50103總線給定值配置：模擬輸出送到X441的端子75.A