實訓變頻主軸的調試及故障診斷模擬量控制的主軸驅動裝置1模擬量控制的主軸驅動裝置一、實訓目的1、了解主軸變頻調速的工作原理、主軸變頻系統的控制工作原理2、掌握主軸變頻驅動系統的連接和調試方法3、熟悉主軸變頻驅動系統的故障診斷二、實訓設備1、RS-SY-802D數控機床綜合實驗系統。2、專用連接線三、實驗內容1、變頻器的常規使用2、變頻器的常見故障診斷3.主軸數據設置和伺服驅動設置2模擬量控制的主軸驅動裝置四、基礎知識主軸驅動系統包括：

主軸驅動裝置、主軸電動機、主軸位置檢測裝置、傳動機構及主軸。由主軸速度控制信號分：

模擬量控制——采用變頻器控制（通用和專用）

串行數字控制的主軸驅動裝置——由數控系統驅動專用主軸電動機3要求：一般主軸要求：速度大范圍連續可調、恒功率范圍寬，

另外：螺紋加工、準停、恒線速度加工等，要求主軸有進給控制和位置控制，故稱主軸伺服系統。伺服主軸要求：有進給控制和位置控制主軸變速：電動機帶齒輪換檔（降速、增大傳動比、增大主軸轉矩）；電動機通過同步齒帶或皮帶驅動主軸（恒功率、機械傳動簡單）4主軸驅動系統分類電動機：1）直流伺服系統：晶閘管整流式（SCR速度控制系統），晶體管脈寬調制方式（PWM速度控制方式）；特點：調速性能好，輸出力矩大，過載能力強，精度高，控制簡單易調整。2）交流伺服系統

特點：保持直流系統特點，且交流電動機無須維護、制造簡單，不受惡劣環境影響。模擬式交流伺服系統（早期）和數字交流伺服系統。5主軸電動機

三相鼠龍式異步電動機

專用主軸電動機三相感應電動機的變頻調速原理n=60f/pU≈E=4.44fWKΦ

同時改變f和U的方法來實現電機轉速n的調速控制，

并使得輸出扭矩在一定范圍內保持不變。模擬量控制的主軸驅動裝置

基本原理：把固定頻率（50HZ）的交流電轉換成頻率連續可調

（0~400Hz）的三相交流電，電路包括：交直電路、制動單元、直交電路。6通用變頻器的結構變頻器是把電壓、頻率固定的交流電變成電壓、頻率可調的交流電的變換器。與外界的聯系基本上分為三部分：一是主電路接線端，包括工頻電網的輸入端（一般R、S、T），接電動機的輸出端（一般U、V、W）。二是控制端子，包括外部信號控制變頻器的端子，變頻器工作狀態指示端子，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。7變頻器的工作原理8整流、逆變單元驅動控制單元中央處理單元保護及報警單元參數設定和監視單元西門子MM420簡介（1）、MM420系列變頻器主要特征：

?調試簡單?模塊化的結構，因而組態具有最大的靈活性

?具有三個完全可編程的隔離的數字輸入

?一個可標定的模擬輸入(0V至10V)；它也可以作為第4個數字輸入來使用。

?一個可編程的模擬輸出(0mA至20mA)?一個完全可編程的繼電器輸出(30V，直流/5A，電阻負載或250V，交流/2A，感性負載)?采用較高的開關頻率時，電動機運行的噪聲很小

?完善的變頻器和電動機保護功能9MM420變頻器保護的特點：

?過載能力為150%額定負載電流，持續時間60秒，間隔周期5分鐘?過電壓/欠電壓保護

?變頻器過溫保護

?采用PTC，通過數字輸入端接入的電動機過熱保護

?接地故障保護

?短路保護

?I2t電動機過熱保護

?閉鎖電動機保護

?防止失速

?采用PIN編號實現參數連鎖10MM420變頻器的接線端子變頻器電源接線位于變頻器的左下側，單相交流電AC220V供電時接接線端子L/L1、N/L2及接地PE，三相交流電AC380V供電時接接線端子L/L1、N/L2、L3及接地PE。變頻器電機接線位于變頻器的右下側，接線端子U、V、W及接地PE引線接三相電動機，當供電為單相交流電AC220V時，三相電機為220V，當供電為三相交流電AC380V時，三相電機為380V。

11MM420變頻器弱電控制接線端子排列如下圖所示123)變頻器接線方框圖13變頻主軸的電氣控制原理1)變頻器的電氣控制原理圖142)變頻器與611U伺服驅動的連接圖802D數控系統配置變頻主軸時,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轉換器，模擬給定的最小當量為78mV！注意：使用X453接口的Q0.A和Q1.A輸出功能時，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。15實訓練習變頻器操作練習161、復位為工廠的缺省設置值

為了把所有的參數都復位為工廠的缺省設置值，應按下列數據對參數進行設置：設定P0010=30。設定P0970=1。

說明：大約需要10秒鐘才能完成復位的全部過程，將變頻器的參數復位為工廠的缺省設置值。實訓練習172.快速調試實訓練習18193、用操作面板對變頻器進行控制，正轉、反轉、停止、改變電機轉速等。

4、用實驗臺上控制板上的元件對變頻器進行控制，正轉、反轉、停止、改變電機轉速等。5、用NC系統對變頻器進行控制，正轉、反轉、停止、改變電機轉速等。實訓練習20二.數控機床主軸的相關參數數控機床主軸控制的相關PLC（略）1）與變頻主軸相關機床數據的設定數據號數據名值數據說明13060DRIVE_TELEGRAM_TYPE[0]0總線地址12的報文類型13060DRIVE_TELEGRAM_TYPE[4]0總線地址10的報文類型13070DRIVE_FUNCTION_MASK[0]8000總線地址12的功能選項：模擬主軸30134IS_UNIPOLAR_OUTPUT[0,AX3]0雙極性模擬量（出廠設定）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30120CTRLOUT_NR[0,AX3]2給定值號信號端口30130CTRLOUT_TYPE[0]0給定值輸出類型30200NUM_ENCS1編碼器數量30220ENC_MODULE_NR[0,AX3]1編碼器模塊號30230ENC_INPUT_NR[0,AX3]2編碼器信號端口號21222）與變頻主軸相關伺服驅動器的數據設置利用準備好的“驅動器調試電纜”將計算機與611UE的X471連接起來；從WINDOWS的“開始”中找到驅動器調試工具SimoComU，并啟動；選擇聯機方式；進入專家表（Ctrl+E），配置電機參數：

P890=4編碼器信號源來自X472接口

P922=104主軸信號的PROFIBUS報文類型

P1007=編碼器線數外裝編碼器每的轉脈沖數。應與主軸參數MD31020相同。在SimoComU的主畫面上選擇圖標存儲數據，選擇圖標上電復位23P922=0主軸信號的PROFIBUS報文類型P890=4編碼器信號源來自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和15P915[9]=50107