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解决方案 Case
Case 机床

机床主轴定向

日期: 2015-03-20
浏览次数: 307

一、产品介绍
主要实现有编码器速度反馈矢量控制和定位控制。现在定位所用的变频器型号为V6−H−M1,到目前为止我司变频器通过端口的组合能实现8点定位,若超过8点定位可通过变频器与上位机的通讯方式实现。

图1

二、硬件连接
如图所示的编码器接线图,编码器的+5V电源由数控系统给定,所以不要用变频器的内部电源。特别说明编码器安装在主轴上,而不是装在主轴电机的轴上,所以要设置电机和编码器的减速比,此参数定义为电机的转速和编码器的转速之比。如:电机每旋转6转。编码器旋转5转,那么此时的减速比为6/5=1.2,请设置参数Pd.24为1.2,编码器的每转脉冲数Pd.21要如实设置,比如为1024。
三、调试指导
因为定位控制要建立在闭环矢量的前提下,所以做要闭环矢量就显得尤为重要。首先把编码器的接线都连好,设置电机的基本频率(P0.15)和电机参数(P9.00−9.04),然后设置P9.15=2对电机进行完整自整定(一定要脱开负载即皮带轮)。整定完后把P0.03设为8(有速度传感矢量控制)和编码器的脉冲数Pd.21正确设置,然后用面板控制,由p0.05给定几HZ的频率,运行后看电流的大小,如果电流很大运行发生抖动,甚至出现过流,那么要把编码器的方向改一下(即调整一下pd.22)。
作机床主轴定向时,定向需要X端子使能,我们这里选择X3、X4、X5端子,设置P5.02=40、P5.03=41、P5.04=42,则X3端子为定向使能端子,X4、X5选择定向位置。只有X3端子闭合,实现使能,X4、X5端子才能选择定向位置,X4、X5的通断可以实现四种定向位置的选择。
定向位置设置:定向停止位置为相对于编码器Z信号角度,其参数定义为:以编码器Z信号为原点0°,编码器每转脉冲数(Pd.21)的4倍对应为360°的角度。如编码器每转脉冲数为1024,则H0.01设置范围为:0~4095,对应0~360°的角度。例如需定向在120°位置上,请设置H0.01=120/360×(1024×4)=1365,只需设置不同的H0.01得到不同的角度定位。在调试主轴的定向停止位置时,可先使主轴定向在某一角度,然后在线调整.H0.01以寻找到正确的定向角度。这里有四个定向位置的设置,H0.01、H0.07、H0.08、H0.09,X3端子闭合使能后,X4、X5端子通断可以任意选择的四个角度位置,实现定位选择。
由以上说明可以设置功能码为:P0.03=8、Pd.21=编码器每转脉冲数、Pd.22=编码器方向、P5.00=40、P5.01=41、P5.02=42、H0.01=定向停止位置1、H0.07=定向停止位置2 、H0.08=定向停止位置3 、H0.09=定向停止位置4。在设置以上功能前,先进行电机参数自整定。
四、主轴变频器调试参数(V6−H−M0)


功能码 名称 说明 用户设定1 备注
P 9.01 电机极数 参见电机铭牌    
P 9.02 额定转速    
P 9.03 额定功率    
P 9.04 额定电流    
P9.05 空载电流 旋转自整定后会自行确定;    
P 9.15 自整定 最好将电机脱轴旋转自整定  2  
P 0 .03 控制运行模式 有速度传感矢量控制(闭环矢量) 8  
P 0 .04 开环主给定 AI1通道 1 由数控系统给定
P 0 .05 开环数字给定频率 开环数字频率给定从P0.05的基础上开始叠加 0.00HZ  
P 0 .06 运行命令给定 端子方式 1  
P 0 .08 加速时间 由用户自己设定 1S 根据现场情况而定
P 0 .09 减速时间 1S
P 0 .11 最大输出频率   100 10V对应的最大频率
P 0 .13 上限频率 P0.13=P0.11 100
P 3 .09 防反转选择 允许反转 0  
P 5 .00 正转运行 一般设定在X1,若电机运行方向不对,请将任意靠近的电机两相端子接线互换 2  
P 5 .01 反转   3  
P 5 .02 定位使能端子   40  
P 5 .03 定向停止位置选择端子1   41  
P 5 .04 定向停止位置选择端子2   42  
P 3 .05 减速停车   0  
P 6 .00 模拟曲线设定 AI1模拟曲线设定 0  
P 6 .04 曲线1输入点A1对应的给定频率f1   100HZ  
P 7 .00 Y1端子输出功能选择 定位完成输出信号 40  
P 7 .02 继电器端子输出功能选择 故障输出信号 14  
P A .09 能耗制动已使用 能耗制动选择 1 如果要用制动电阻必须要设定
P A .10 能耗制动使用时间   100S
P A .11 制动单元动作电压   750V
P d .01 速度环比例增益1 注意:如果在闭环矢量调好的基础上,出现转速不稳定,可适当把增益设小。但是必须确保电机轴和编码器轴连接的皮带是紧的。 5  
P d .02 速度环积分增益1 0.2  
P d .03 速度环比例增益2 5  
P d .04 速度环积分增益2 0.15  
P d .05 ASR切换频率 5HZ  
P d .19 ASR输入滤波时间   0.5ms  
P d .20 ASR输出滤波时间   0.5ms  
P d .21 编码器每转脉冲数(闭环矢量)   1024 编码器铭牌上多少就设多少
P d .22 编码器方向选择     根据现场情况而定
P d .23 编码器断线检测时间   2s  
P d .24 电机和编码器的转速比 电机转速/编码器转速=i 1.2  
H0 .01 定向停止位置1     根据现场情况
H0 .02 定向方向选择 012三种可选(详细解释请查看M0非标说明书)    根据现场情况
H0 .03 定向速度 (详细请查看M0非标说明书)  15HZ 根据现场情况
H0 .04 定位完成范围 (详细请查看M0非标说明书)  5 根据现场情况
H0 .05 定为完成时间 (详细请查看M0非标说明书)  0.1S 根据现场情况
H0 .06 位置环增益 (详细请查看M0非标说明书)  2 根据现场情况
H0 .07 定向停止位置2 (详细请查看M0非标说明书)    根据现场情况
H0 .08 定向停止位置3 (详细请查看M0非标说明书)    根据现场情况
H0 .09 定向停止位置4 (详细请查看M0非标说明书)    根据现场情况
H0 .10 位置选择端子确定时间 (详细请查看M0非标说明书)  0.010S 根据现场情况
H0 .11 定向脉冲显示 (详细请查看M0非标说明书)    根据现场情况

图2

五、定位速度和位置环增益的参数设置解释。
上图中的纵坐标表示定位速度的大小,横坐标表示定位时间快慢。当变频器有运行命令且接受到定向指令(X3端子有效)时,电机会先运行到设定的定向速度,再执行定向过程。定向速度高,位置环增益大则定向过程快,但设置过高定向时会出现超调的现象。如图三中的第三幅坐标系。第一幅坐标系和第二副坐标系的区别在于在保证不超调的前提下,定向速度和位置环增益越大定向过程越快。保证所围成的面积相等(即S1=S2=S3−S4)。 

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