1、实训 变频主轴的调试及故障诊断模拟量控制的主轴驱动装置模拟量控制的主轴驱动装置一、实训目的一、实训目的 1 1、了解主轴变频调速的工作原理、主轴变频系统的控制、了解主轴变频调速的工作原理、主轴变频系统的控制工作原理工作原理 2 2、掌握主轴变频驱动系统的连接和调试方法、掌握主轴变频驱动系统的连接和调试方法 3 3、熟悉主轴变频驱动系统的故障诊断、熟悉主轴变频驱动系统的故障诊断二、实训设备二、实训设备 1 1、RS-SY-802DRS-SY-802D数控机床综合实验系统。数控机床综合实验系统。2 2、专用连接线、专用连接线三、实验内容三、实验内容 1、变频器的常规使用 2、变频器的常见故障诊断
2、3.主轴数据设置和伺服驱动设置模拟量控制的主轴驱动装置四、基础知识主轴驱动系统包括：主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。由主轴速度控制信号分：模拟量控制采用变频器控制（通用和专用）串行数字控制的主轴驱动装置由数控系统驱动专用主轴电动机要求：一般主轴要求：速度大范围连续可调、恒功率范围宽，另外：螺纹加工、准停、恒线速度加工等，要求主轴有进给控制和位置控制，故称主轴伺服系统。伺服主轴要求：有进给控制和位置控制主轴变速：电动机带齿轮换档（降速、增大传动比、增大主轴转矩）；电动机通过同步齿带或皮带驱动主轴（恒功率、机械传动简单）主轴驱动系统分类电动机：1）直流伺服系统：晶闸管整
3、流式（SCR速度控制系统），晶体管脉宽调制方式（PWM速度控制方式）；特点：调速性能好，输出力矩大，过载能力强，精度高，控制简单易调整。2）交流伺服系统 特点：保持直流系统特点，且交流电动机无须维护、制造简单，不受恶劣环境影响。模拟式交流伺服系统（早期）和数字交流伺服系统。主轴电动机 三相鼠龙式异步电动机 专用主轴电动机三相感应电动机的变频调速原理三相感应电动机的变频调速原理 n=60f/p UE=4.44fWK 同时改变f和U的方法来实现电机转速n的调速控制，并使得输出扭矩在一定范围内保持不变。模拟量控制的主轴驱动装置 基本原理：把固定频率（50HZ）的交流电转换成频率连续可调 （0400H
4、z）的三相交流电，电路包括：交直电路、制动单元、直交电路。通用变频器的结构 变频器是把电压、频率固定的交流电变成电压、频率可调的交流电的变换器。与外界的联系基本上分为三部分：一是主电路接线端，包括工频电网的输入端（一般R、S、T），接电动机的输出端（一般U、V、W）。二是控制端子，包括外部信号控制变频器的端子，变频器工作状态指示端子，变频器与外界的通讯接口。三是操作面板，包括液晶显示屏和键盘。变频器的工作原理整流、逆变单元整流、逆变单元驱动控制单元驱动控制单元中央处理单元中央处理单元保护及报警单元保护及报警单元参数设定和监视单元参数设定和监视单元西门子西门子MM420MM420简介简介 （1
5、1）、）、MM420MM420系列变频器主要特征：系列变频器主要特征：调试简单调试简单 模块化的结构，因而组态具有最大的灵活性模块化的结构，因而组态具有最大的灵活性 具有三个完全可编程的隔离的数字输入具有三个完全可编程的隔离的数字输入 一个可标定的模拟输入一个可标定的模拟输入(0V(0V至至10V)10V)；它也可以作为第；它也可以作为第4 4个数字输入来使用。个数字输入来使用。一个可编程的模拟输出一个可编程的模拟输出(0mA(0mA至至20mA)20mA)一个完全可编程的继电器输出一个完全可编程的继电器输出(30V(30V，直流，直流/5A/5A，电阻负载或，电阻负载或250V250V，交流
6、，交流/2A/2A，感性负载，感性负载)采用较高的开关频率时，电动机运行的噪声很小采用较高的开关频率时，电动机运行的噪声很小 完善的变频器和电动机保护功能完善的变频器和电动机保护功能MM420MM420变频器保护的特点：变频器保护的特点：过载能力为过载能力为150%150%额定负载电流，持续时间额定负载电流，持续时间6060秒，间秒，间隔周期隔周期5 5分钟分钟 过电压过电压/欠电压保护欠电压保护 变频器过温保护变频器过温保护 采用采用PTCPTC，通过数字输入端接入的电动机过热保护，通过数字输入端接入的电动机过热保护 接地故障保护接地故障保护 短路保护短路保护 I2t I2t电动机过热保护电
7、动机过热保护 闭锁电动机保护闭锁电动机保护 防止失速防止失速 采用采用PINPIN编号实现参数连锁编号实现参数连锁MM420变频器的接线端子变频器的接线端子变频器电源接线位于变频器的左下侧，单相交流电AC220V供电时接接线端子L/L1、N/L2及接地PE，三相交流电AC380V供电时接接线端子L/L1、N/L2、L3及接地PE。变频器电机接线位于变频器的右下侧，接线端子U、V、W及接地PE引线接三相电动机，当供电为单相交流电AC220V时，三相电机为220V，当供电为三相交流电AC380V时，三相电机为380V。MM420 变频器弱电控制接线端子排列如下图所示3)变频器接线方框图 变频主轴的
8、电气控制原理1)变频器的电气控制原理图2)变频器与611U伺服驱动的连接图802D数控系统配置变频主轴时,变频器0-10V的指令电压是通过611UE的X411端口上的75.A和15给出的,正反转指令是通过X453端口上的Q0.A和Q1.A给出的附加在第一单轴模块或第一双轴的附加在第一单轴模块或第一双轴的A A轴上。轴上。611UE611UE采用采用8 8位位D/AD/A转换器，模拟给定的最小当量为转换器，模拟给定的最小当量为78mV78mV！注意：使用注意：使用X453X453接口的接口的Q0.AQ0.A和和Q1.AQ1.A输出功能时，输出功能时，X431X431接口必须给接口必须给P24P2
9、4和和M24M24提供提供DC24VDC24V电源。电源。X472X472编码编码器接口为器接口为TTLTTL差分接口。差分接口。注意：主轴只能连接注意：主轴只能连接在第一单轴模块或第一双在第一单轴模块或第一双轴模块上。轴模块上。实训练习变频器操作练习1、复位为工厂的缺省设置值 为了把所有的参数都复位为工厂的缺省设置值，应按下列数据对参数进行设置：设定 P0010=30。设定 P0970=1。说明：大约需要 10 秒钟才能完成复位的全部过程，将变频器的参数复位为工厂的缺省设置值。实训练习2.快速调试 实训练习3、用操作面板对变频器进行控制，正转、反转、停止、改变电机转速等。4、用实验台上控制板
10、上的元件对变频器进行控制，正转、反转、停止、改变电机转速等。5、用NC系统对变频器进行控制，正转、反转、停止、改变电机转速等。实训练习二.数控机床主轴的相关参数数控机床主轴控制的相关数控机床主轴控制的相关PLCPLC（略）（略）1）与变频主轴相关机床数据的设定数据号数据号数据名数据名值值数据说明数据说明1306013060DRIVE_TELEGRAM_TYPE 0 DRIVE_TELEGRAM_TYPE 0 0 0 总线地址总线地址12 12 的报文类型的报文类型1306013060DRIVE_TELEGRAM_TYPE 4 DRIVE_TELEGRAM_TYPE 4 0 0总线地址总线地址1
11、0 10 的报文类型的报文类型1307013070DRIVE_FUNCTION_MASK 0 DRIVE_FUNCTION_MASK 0 80008000总线地址总线地址12 12 的功能选项：模拟主的功能选项：模拟主轴轴3013430134IS_UNIPOLAR_OUTPUTIS_UNIPOLAR_OUTPUT 0,AX3 0,AX3 0 0双极性模拟量（出厂设定）双极性模拟量（出厂设定）1 1单极性模拟量（使能单极性模拟量（使能&方向）方向）2 2单极性模拟量（单极性模拟量（+使能使能&-&-使能）使能）3011030110CTRLOUT_MODULE_NR 0,AX3 CTRLOUT_M
12、ODULE_NR 0,AX3 1 1给定值模块号给定值模块号3012030120CTRLOUT_NR 0,AX3 CTRLOUT_NR 0,AX3 2 2给定值号信号端口给定值号信号端口3013030130CTRLOUT_TYPE00 0给定值输出类型给定值输出类型3020030200NUM_ENCS1 1编码器数量编码器数量3022030220ENC_MODULE_NR 0,AX3 ENC_MODULE_NR 0,AX3 1 1编码器模块号编码器模块号3023030230ENC_INPUT_NR 0,AX3 ENC_INPUT_NR 0,AX3 2 2编码器信号端口号编码器信号端口号数据号数
13、据号数据名数据名值值数据说明数据说明3024030240ENC_TYPE02编码器类型编码器类型3102031020ENC_RESOL 0,AX3 ENC_RESOL 0,AX3 实际值实际值TTL TTL 编码器每转脉冲数编码器每转脉冲数3200032000MAX_AX_VELO最大轴速度最大轴速度3202032020JOG_VELO_RAPID点动方式快速速度点动方式快速速度3225032250RATED_OUTVAL 0,AX3 RATED_OUTVAL 0,AX3 100100额定输出值（额定输出值（%）*3226032260RATED_VELO 4 RATED_VELO 4 实际值额
14、定电机转速实际值额定电机转速(对应模拟电压对应模拟电压)*3620036200AX_VELO_LIMIT0.5速度监控的门限值速度监控的门限值3511035110GEAR_STEP_MAX_VELO0.5主轴各档最高转速主轴各档最高转速3513035130GEAR_STEP_MAX_VELO_LIMIT0.5主轴各档最高转速限制主轴各档最高转速限制2）与变频主轴相关伺服驱动器的数据设置利用准备好的“驱动器调试电缆”将计算机与611UE 的X471 连接起来；从WINDOWS 的“开始”中找到驱动器调试工具SimoCom U，并启动；选择联机方式；进入专家表（Ctrl+E），配置电机参数：P89
15、0=4 编码器信号源来自X472 接口 P922=104 主轴信号的PROFIBUS 报文类型 P1007=编码器线数 外装编码器每的转脉冲数。应与主轴参数MD31020 相同。在SimoComU 的主画面上选择图标 存储数据，选择图标 上电复位P922=0 主轴信号的PROFIBUS 报文类型P890=4 编码器信号源来自X472 接口P9158=50103 总线给定值配置：模拟输出送到X441 的端子75.A 和15P9159=50107 总线给定值配置：数字输出送到X453 的端子Q0.A 和Q1.A注意：参数的索引号8、9需要用鼠标右键激活显示滤波器：在SimoComU 的主画面上选择
16、图标 存储数据，选择图标 上电复位P922=0 主轴信号的PROFIBUS 报文类型，然后再SimoComU 的上设定模拟输出和数字量输出，见下图：树立质量法制观念、提高全员质量意识。23.1.2323.1.23Monday,January 23,2023人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。23:39:2823:39:2823:391/23/2023 11:39:28 PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。23.1.2323:39:2823:39Jan-2323-Jan-23加强交通建设管理，确保工程建设质量。23:39:2823:39:2823:39Monday,January 2
17、3,2023安全在于心细，事故出在麻痹。23.1.2323.1.2323:39:2823:39:28January 23,2023踏实肯干，努力奋斗。2023年1月23日下午11时39分23.1.2323.1.23追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。2023年1月23日星期一下午11时39分28秒23:39:2823.1.23严格把控质量关，让生产更加有保障。2023年1月下午11时39分23.1.2323:39January 23,2023作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2023年1月23日星期一23时39分28秒23:39:2823 January 2023好的事情马上
18、就会到来，一切都是最好的安排。下午11时39分28秒下午11时39分23:39:2823.1.23专注今天，好好努力，剩下的交给时间。23.1.2323.1.2323:3923:39:2823:39:28Jan-23牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2023年1月23日星期一23时39分28秒Monday,January 23,2023相信相信得力量。23.1.232023年1月23日星期一23时39分28秒23.1.23谢谢大家！谢谢大家！树立质量法制观念、提高全员质量意识。23.1.2323.1.23Monday,January 23,2023人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。23:
19、39:2823:39:2823:391/23/2023 11:39:28 PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。23.1.2323:39:2823:39Jan-2323-Jan-23加强交通建设管理，确保工程建设质量。23:39:2823:39:2823:39Monday,January 23,2023安全在于心细，事故出在麻痹。23.1.2323.1.2323:39:2823:39:28January 23,2023踏实肯干，努力奋斗。2023年1月23日下午11时39分23.1.2323.1.23追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。2023年1月23日星期
20、一下午11时39分28秒23:39:2823.1.23严格把控质量关，让生产更加有保障。2023年1月下午11时39分23.1.2323:39January 23,2023作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2023年1月23日星期一23时39分28秒23:39:2823 January 2023好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。下午11时39分28秒下午11时39分23:39:2823.1.23专注今天，好好努力，剩下的交给时间。23.1.2323.1.2323:3923:39:2823:39:28Jan-23牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2023年1月23日星期一23时39分28秒Monday,January 23,2023相信相信得力量。23.1.232023年1月23日星期一23时39分28秒23.1.23谢谢大家！谢谢大家！
