單臺變頻器控制兩臺參數(shù)不同的電動機

闕彥 王凱華

(漢川機床集團有限公司,陜西漢中 723000)

在筆者對導軌磨改造中,因周邊磨頭和萬能磨頭電動機均為交流異步電動機。因此,利用一臺變頻器完成對兩個磨頭電動機的控制成為可能。但因兩臺電動機的功率和參數(shù)不同,對于如何實現(xiàn)一臺變頻器對兩臺不同性能電動機的控制,成為改造中的難點。

在改造方案設(shè)計之初,經(jīng)與變頻器經(jīng)銷商技術(shù)人員咨詢,了解到在變頻器應(yīng)用中,常用到對多臺同功率性能電動機控制。對于不同功率電動機的控制,均沒有使用經(jīng)驗。經(jīng)查閱所選施耐德變頻器使用手冊,在可配置I/O口的應(yīng)用功能中,有一段關(guān)于電動機切換功能的簡單描述,提到能用于兩臺不同容量的電動機使用同一臺變頻器,在兩臺電動機之間進行切換。

本次改造中用到的控制系統(tǒng)為FANUC-0i-MC。周邊磨頭和萬能磨頭的整個操作過程如下:按下周邊磨頭預選鍵,選中周邊磨頭工作方式,此時萬能磨頭工作方式不能選中。在手動操作方式,只有在確認周邊磨頭電動機處于停止狀態(tài)時,才可按下該鍵取消周邊磨頭預選;按下萬能磨頭預選鍵,選中萬能磨頭工作方式,此時周邊磨頭工作方式不能選中。在手動操作方式,只有在確認萬能磨頭電動機處于停止狀態(tài)時,才可按下該鍵取消萬能磨頭預選。預選磨頭之后,按下主軸正轉(zhuǎn)啟動鍵,所選主軸正轉(zhuǎn)啟動(必須具有S值),按下主軸反轉(zhuǎn)啟動鍵,所選主軸反轉(zhuǎn)啟動(必須具有S值),按下主軸停止鍵,主軸停止運行。在主軸停止狀態(tài)下,方可切換主軸轉(zhuǎn)向。出于安全防護角度考慮,周邊磨頭主軸只能正轉(zhuǎn)運行,不能反轉(zhuǎn)運行。兩磨頭的運行也可通過M代碼實現(xiàn)。具體如下:M13,周邊磨頭主軸啟動;M15,周邊磨頭主軸停止;M03,萬能磨頭主軸正轉(zhuǎn)啟動;M04,萬能磨頭主軸反轉(zhuǎn)啟動;M05,萬能磨頭主軸停止。這樣,就可在程序中對兩個磨頭運行狀態(tài)進行編程,通過程序自動完成所有加工過程。

要完成以上所述磨頭的操作過程,主要需解決3個問題:①變頻器I/O功能如何定義?參數(shù)以哪臺電動機為依據(jù)?②控制系統(tǒng)如何根據(jù)所選磨頭的不同,將給定的S指令代碼轉(zhuǎn)速值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模擬電壓輸出?③在程序加工中,如何解決磨頭停止時變頻器的斷電時序問題?因為在磨頭停止指令發(fā)出時,如果磨頭電動機立即斷電,則變頻器會提示“電動機缺相故障”而處于報警狀態(tài)。

參考變頻器用戶手冊,設(shè)計了圖1所示系統(tǒng)接線圖。將CNC主軸模擬輸出信號接至變頻器模擬電壓輸入端,將正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及I/O切換信號分別接至變頻器對應(yīng)的I/O口,在變頻器輸出端接兩個機械互鎖式接觸器,分別控制周邊磨頭電動機和萬能磨頭電動機。

變頻器參數(shù)設(shè)置中,在傳動菜單中有關(guān)電動機參數(shù)設(shè)定應(yīng)以功率較大的周邊磨頭電動機為準,PCC參數(shù)設(shè)置為功率較小的萬能磨頭電動機功率與變頻器額定功率之比。因此,電動機切換I/O功能引腳LI4應(yīng)接KM3常閉點,把I/O菜單LI4定義為CHP,即電動機切換功能。這樣,當預選周邊磨頭工作時,I/O切換功能無效,變頻器以周邊磨頭電動機參數(shù)工作。當預選萬能磨頭工作時,I/O切換功能有效,變頻器依據(jù)PCC參數(shù)切換為萬能磨頭電動機對應(yīng)參數(shù)工作。

參考控制系統(tǒng)的T型齒輪換檔方法,通過周邊磨頭和萬能磨頭預選鍵的預選狀態(tài),預置齒輪換檔信號GR1、GR2。當周邊磨頭選中時,預置齒輪檔位1,當萬能磨頭選中時,予置齒輪檔位2,分別在參數(shù)No.3741中設(shè)定周邊磨頭最高轉(zhuǎn)速,在參數(shù)No.3742中設(shè)定萬能磨頭最高轉(zhuǎn)速。同時,將主軸齒輪切換方式的選擇參數(shù)GTT(No.3706.4)置為1,CNC即可輸出與所選齒輪檔位相對應(yīng)的速度指令,將其轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出,完成對兩臺電動機不同速度的控制。這樣,就可以解決第2個問題。

對于第3個問題的解決,如圖2所示。在編寫PLC邏輯程序時,當有周邊磨頭和萬能磨頭的停止指令,即 M5、M15指令發(fā)出時,啟動延時指令,維持R214.7常閉點5 s內(nèi)不動作。這樣,就保證了在電動機停轉(zhuǎn)后再切斷磨頭電動機預選接觸器,避免了變頻器報警的可能。

通過以上所述,利用FANUC系統(tǒng)的齒輪換檔功能,結(jié)合變頻器的不同電動機切換功能,即可實現(xiàn)單臺變頻器對兩臺參數(shù)不同交流電動機的控制。經(jīng)調(diào)試使用,周邊磨頭和萬能磨頭運轉(zhuǎn)性能良好。