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PLC與變頻器在數(shù)控車床中的應(yīng)用

1 引言

數(shù)控機床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個國家工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機床的主要品種之一，它在數(shù)控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展。其中主軸運動是數(shù)控車床的一個重要內(nèi)容，其動力約占整臺車床的動力的70%～80%，對于提高加工效率，擴大加工材料范圍，提升加工質(zhì)量都有著很重要的作用�；�本控制是主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動換檔和無級調(diào)速。采用變頻器和plc對主軸進行有效的控制是當(dāng)前數(shù)控車床技術(shù)改造過程中的重要環(huán)節(jié)。本文主要介紹plc和變頻器應(yīng)用于數(shù)控車床主軸驅(qū)動控制的應(yīng)用情況。

2 工藝要求

數(shù)控車床一般加工回轉(zhuǎn)表面、螺紋等。要求其動作一般是x、z向快進、工進、快退。加工過程中能進行自動、手動、車外圓與車螺紋等轉(zhuǎn)換；并且能進行單步操作。
 
數(shù)控車床應(yīng)用恒線速功能加工，步驟如下：

(1) 按起動按鈕，切削①號部位，電機正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速2400r/min，主軸正轉(zhuǎn)。

(2) 切削②，電機正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1500r/min，主軸正轉(zhuǎn)。

(3) 工序③鉆孔，電機正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速2700r/min，主軸正轉(zhuǎn)。

(4) 工序④攻絲，電機正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速600r/min，主軸正轉(zhuǎn)。

(5) 工序⑤退出絲錐，電機反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1200r/min，主軸反轉(zhuǎn)。

(6) 按停止按鈕，電機停，主軸停轉(zhuǎn)。

3 控制要求

(1)用plc和變頻器控制交流電機工作，有交流電機帶動數(shù)控車床主軸運轉(zhuǎn)，交流電機工作轉(zhuǎn)速變化情況，應(yīng)能連續(xù)運轉(zhuǎn)。
 
(2)主軸電機也可單獨選用任一級速度恒速旋轉(zhuǎn)。

(3)主軸電機也可進行正、反點動控制，利于檢修或調(diào)整，電機轉(zhuǎn)速選用600r/min。

(4)變頻器頻率設(shè)置估算公式f=np/60。f為變頻器設(shè)置頻率，n為電機轉(zhuǎn)速，p為極對數(shù)(設(shè)p=1)。

4 plc選型和i/o分配

根據(jù)輸入和輸出信號的數(shù)量、類型以及控制要求，同時考慮到維護、改造和經(jīng)濟等諸多因素，選用fx2n-64mr型plc和fr-a540變頻器。plc的i/o地址分配和電路接線
 
5 變頻器選用和參數(shù)設(shè)定

在該系統(tǒng)中，選用三菱系列變頻器，變頻器采用外部端子控制，電機轉(zhuǎn)速的高低通過變頻器來設(shè)置參數(shù)。電機的正反向運行有外圍通過變頻器的str、stf與plc程序?qū)崿F(xiàn)控制。

(1)基本參數(shù)：pr.7=2(加速度) ，pr.8=2(減速度)； pr.9=設(shè)定電動機的額定電流；

(2)操作模式：pr.79=3；

(3)設(shè)定各段速度參數(shù)；pr.4=40hz (1段)、pr.5=35hz(2段)、pr.6=45hz (3段)、pr.24=10hz(4段)、pr.25=20hz(5段)。

6 plc控制梯形圖的設(shè)計

根據(jù)工藝要求和控制要求，設(shè)計出plc梯形圖
 
7 結(jié)束語

對于數(shù)控車床的主軸電機，使用了plc和變頻器控制，具有以下顯著優(yōu)點：可以實現(xiàn)軟起動和無級調(diào)速，方便的進行加減速控制，是電動機獲得高性能，大幅度地節(jié)約電能，大幅度降低維護費用；可實現(xiàn)高效率的切割和較高的加工精度；實現(xiàn)低速和高速情況下強勁的力矩輸出。