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你可能喜欢┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊；变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变；根据生产机械的负载特性、调速范围、静态速度精度、；1.电动机的极数；2.转矩特性、临界转矩、加速转矩；主要具有以下特点：（1）变频器效率96%至97%；由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流；数控车床用变频器特点如下：；1.体积小，属于迷你型产品，占
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变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。按照课题的要求，本课题选用的是FR-S540E-3.7K-CH 型号的变频器。
根据生产机械的负载特性、调速范围、静态速度精度、起动转矩的要求，决定选用那种控制方式的变频器，在变频器选型前应掌握传动系统的以下参数：
1. 电动机的极数。
2. 转矩特性、临界转矩、加速转矩。 3. 电磁兼容性。。
主要具有以下特点：（1）变频器效率 96%至97%；（2）过载能力强，内置制动单元，5分钟内持续时间60秒150%(恒转矩)负载电流过载，或1分钟内持续3秒200%过载；（3）起动冲击电流小于额定输入电流；（4）各种保护齐全。
由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流，因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。电机除了考虑常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外，还应考虑定子电阻、定子漏感抗、转子电阻、转子漏感抗、互感抗和空载电流。
数控车床用变频器特点如下：
1. 体积小，属于迷你型产品，占用控制柜空间较小;
2. 控制方式为正弦波SPWM(提供无速度反馈矢量控制)，控制性能较以前的VF控制方式性
能上有很大的改善，特别是在低速转矩上满足机床主轴的需求，5Hz时起动转矩能够达到150%以上;
3. 载波频率范围0~15kHz，减小电机的电磁噪音;
4. 提供标准的0～10V模拟量接口(输入阻抗47kΩ，输出阻抗250kΩ)，能够与大多数数控
系统接口兼容，通用性强;
5. 过载能力强，150%以上额定输出电流超过一分钟;
6. 提供多功能的输出端子信号，例如零速信号，运转中信号，速度到达信号，故障指示，满足系统对于主轴速度状态的监控;
7. 自动转矩补偿，满足机床主轴在低速情况下的加工需求;
8. 提供三组异常纪录，供维修人员从侧面了解机床主轴实际的运行状况;
9. 电机参数自动整定功能，在线识别电机参数，保证系统的稳定性和精确性。
3.2.3 接触器的选择
接触器是一种用来频繁地接通和分断带有负载的主电路的自动控制电器。接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他部件四部分组成。其中电磁机构由线圈、动铁心和静铁心组成；触点系统包括三对触点、辅助触点。
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工作原理是当线圈通电后，铁心产生电磁吸力将衔铁吸合。衔铁带动触点系统动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧力的作用下释放，触电系统随之复位。选择交流接触器时主要考虑主触点的额定电压、额定电流、辅助触点的数量与种类、吸引线圈的电压等级、操作频率等。
u=380V，I&I1=8A， 选CJ10―10
3.2.4 继电器的选择
继电器是一种根据电量参数（电压、电流）或非电量参数（时间、温度、压力等）的变化自动接通或断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。继电器用途广泛，种类繁多。按反应的参数可分为电流继电器、电压继电器、时间继电器、热继电器和速度继电器等；按动作原理可分为电磁式、电动式、电子式等。
U=220V，I2=2.9A，I3=0.33A，触点对数为4对。 型号选择JZ7―44，5A，220V，JZ8―44，5A，24V
3.2.5 变压器的选择
变压器是一种将某一数值的交流电压变换成频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。 变压器的功能主要有：电压变换；电流变换，阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）;自耦变压器；高压变压器（干式和油浸式）等。变压器的选择原则
选择变压器的主要依据式变压器的额定值。
1. 根据实际情况选择一次额定电压U1（380V、220V），在选择二次额定电压U2(二次额定值是指初级加额定电压时，二次的空载输出电压，二次带有额定负载时输出电压下降5%，因此选择输出额定电压时应略高于份额在额定电压)。
2. 根据实际负载情况，确定各二次绕组额定电流I2。一般绕组的额定输出电流应大于或等于额定负载电流。
二次额定容量由总容量确定。根据经验公式 P=K∑Pi
Pi------电磁元件的吸持功率和灯等负载消耗的功率，单位为 kW； K-------变压器的容量储备系数，K=1.1～1.5。
本课题中选择的接触器、继电器一般功率12W，系统输入输出小于100W,由于本课题中控制变压器的容量P可根据由它供电的最大工作负载所需要的功率来计算并留用一定的余量.所以本设计中的控制变压器D1-TC1的容量为：
P=(100+12×4)×1.2=150VA
因此控制变压器D1-TC1的容量选择为150VA。
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3.2.6 空气开关的选择
电源总空气开关D1-QF1主要给主轴电动机H1-M1提供电源, 而在控制变压器二次侧的NC、强电控制电路等在变压器一次侧产生的电流相对较小,因此电源总空气开关D1-QF1的额定电流的选择主要考虑主轴电动机H1-M1的额定电流
P1=3Kw，P2=1.1Kw，P3=125w，U=380V
I=P1\U=7.9A，I2=2.9A，I3=0.33A，I总=I1+I2+I3=11.3A，所以选择16A，确定空气开关为DZ115―40\V，16A，级数为一。
3.2.7 其他元气件的选择
1. 直流稳压电源
直流稳压电源的功能是将非稳定交流电源变成稳定直流电源。
在数控机床电气控制系统中，需要稳压电源给驱动器、控制单元、直流继电器及信号指示灯等提供直流电源。在数控机床中主要使用开关电源。
直流稳压电源的功率为100W。 2. 按钮的选择
根据需要的触电数目,动作要求,使用场合及颜色等进行按钮的选择。一般用红色表示停止，绿色表示启动。本设计中 按钮M1-SB1为急停按钮，红色；M1-SB2和M2-SB1选择按钮的颜色为绿色, 按钮M1-SB3、M2-SB2选择的颜色为红色。
第四章 数控车床PLC输入输出控制的设计
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4.1 可编程控制器（PLC）简介
可编程控制器（以下简称PLC）是20世纪60年代发展起来的一种新型自动化控制装置，目前已广泛应用于各种工业设备。
可编程控制器是计算机技术与自动控制技术有机结合的一种通用工业控制器。
在此之前，机床的顺序控制是以机床当前运行状态为依据，使机床按预先规定好的动作依次地工作，这种控制方式的实现，是由传统的继电器逻辑电路RLC完成的。RLC是将继电器、接触器、按钮、开关等机电式控制器件用导线、端子等连接起来的电路，以实现规定的顺序控制功能。
1969年，美国DEC 公司研制出世界上第一台型号为“PDP-14”的可编程控制器，在通用汽车公司的自动装配线上使用，获得了成功。因为这种装置当时称为“可编程逻辑控制器”（Programmable Logic Controller），故简称PLC。
可编程控制器是一种数字运算电子系统，专为在工业环境下运用而设计。它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字式或模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其辅助设备都应按易于构成一个工业控制系统，且它们所具有的全部功能易于应用的原则设计。
数控机床的控制由数控装置和可编程控制器协调配合共同完成：数控装置主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、位置伺服控制等； 可编程控制器（以下简称PLC）主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有实现轨迹运动上的具体要求。
1．可编程控制器（PLC）具有如下特点：
（1）PLC是一种专用于工业顺序控制的微机系统。为了适应顺序控制的要求，PLC省去了微机的一些数字运算功能，而强化了逻辑运算控制功能，是一种介于继电器控制和微机控制之间的自动控制装置；
（2）PLC是专为在恶劣的工业环境下使用而设计的，所以具有很强的抗干扰能力。除输入/输出部分采用光电隔离的措施外，对电源、运算器、控制器、存储器等也设置了多种保护和屏蔽。PLC没有继电器那种机械触点，因此，不存在触点的接触不良、熔焊、磨损和线圈损坏等故障； （3）相对于RLC，PLC采用软件实现用户控制逻辑，结构紧凑、体积小，很容易装入机床内部或电气箱内，便于实现动作复杂的控制逻辑和数控机床的机电一体化；
（4）目前大多数的PLC，均采用梯形图编程方式。梯形图与继电器逻辑控制电路图十分相似，图形符号形象直观、工作原理易于理解和掌握、编程简单、操作方便、改变程序灵活； （5）PLC可与编程器、个人计算机等联接，可以很方便地实现程序的显示、编辑、诊断、存储和传送等操作。
2．可编程控制器的分类：
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从数控机床应用的角度可编程控制器可分为两类：
一类是CNC的生产厂家专为数控机床顺序控制而将数控装置（CNC）和PLC综合起来而设计制造的“内装型”PLC。
另一类是专业的PLC生产厂家的产品，它们的输入/输出信号接口技术规范，输入/输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能均能满足数控机床的控制要求，称为“独立型”PLC。
3．可编程控制器的组成及工作方式：
PLC实质是一种专用计算机，它的组成形式基本上与微机相同，主要包括：
微处理器（CPU）、存储器、用户输入/输出部分、输入/输出扩展接口、外围设备以及电源等。对于内装型PLC，CPU、存储器、外围设备、电源等部分一般与CNC装置共用。
PLC的基本工作方式是顺序执行用户程序，每一时刻执行一条指令，由于相对于外部电气信号有足够的执行速度，从宏观上看是实时响应的。对用户程序的执行一般有循环扫描和定时扫描两种，扫描过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，图4-1为数控车床中的PLC系统。
X轴伺服放大器
Y轴伺服放大器伺服电机伺服电机
图4-1 数控车床中的PLC
4.2 广数980PLC的指令，地址
PLC的指令有两种：基本指令和功能指令两种指令。在设计顺序程序时，使用最多的是基本指令。由于数控机床执行执行顺序逻辑往往较为复杂，仅使用基本指令编程会十分困难或规模庞大，因此必须借助功能指令以简化程序。PLC的基本指令、功能指令见表4－1，4－2。
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