闕彥 王凱華

(漢川機(jī)床集團(tuán)有限公司,陜西漢中 723000)

在筆者對(duì)導(dǎo)軌磨改造中,因周邊磨頭和萬(wàn)能磨頭電動(dòng)機(jī)均為交流異步電動(dòng)機(jī)。因此,利用一臺(tái)變頻器完成對(duì)兩個(gè)磨頭電動(dòng)機(jī)的控制成為可能。但因兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的功率和參數(shù)不同,對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)一臺(tái)變頻器對(duì)兩臺(tái)不同性能電動(dòng)機(jī)的控制,成為改造中的難點(diǎn)。

在改造方案設(shè)計(jì)之初,經(jīng)與變頻器經(jīng)銷(xiāo)商技術(shù)人員咨詢,了解到在變頻器應(yīng)用中,常用到對(duì)多臺(tái)同功率性能電動(dòng)機(jī)控制。對(duì)于不同功率電動(dòng)機(jī)的控制,均沒(méi)有使用經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)查閱所選施耐德變頻器使用手冊(cè),在可配置I/O口的應(yīng)用功能中,有一段關(guān)于電動(dòng)機(jī)切換功能的簡(jiǎn)單描述,提到能用于兩臺(tái)不同容量的電動(dòng)機(jī)使用同一臺(tái)變頻器,在兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間進(jìn)行切換。

本次改造中用到的控制系統(tǒng)為FANUC-0i-MC。周邊磨頭和萬(wàn)能磨頭的整個(gè)操作過(guò)程如下:按下周邊磨頭預(yù)選鍵,選中周邊磨頭工作方式,此時(shí)萬(wàn)能磨頭工作方式不能選中。在手動(dòng)操作方式,只有在確認(rèn)周邊磨頭電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí),才可按下該鍵取消周邊磨頭預(yù)選;按下萬(wàn)能磨頭預(yù)選鍵,選中萬(wàn)能磨頭工作方式,此時(shí)周邊磨頭工作方式不能選中。在手動(dòng)操作方式,只有在確認(rèn)萬(wàn)能磨頭電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí),才可按下該鍵取消萬(wàn)能磨頭預(yù)選。預(yù)選磨頭之后,按下主軸正轉(zhuǎn)啟動(dòng)鍵,所選主軸正轉(zhuǎn)啟動(dòng)(必須具有S值),按下主軸反轉(zhuǎn)啟動(dòng)鍵,所選主軸反轉(zhuǎn)啟動(dòng)(必須具有S值),按下主軸停止鍵,主軸停止運(yùn)行。在主軸停止?fàn)顟B(tài)下,方可切換主軸轉(zhuǎn)向。出于安全防護(hù)角度考慮,周邊磨頭主軸只能正轉(zhuǎn)運(yùn)行,不能反轉(zhuǎn)運(yùn)行。兩磨頭的運(yùn)行也可通過(guò)M代碼實(shí)現(xiàn)。具體如下:M13,周邊磨頭主軸啟動(dòng);M15,周邊磨頭主軸停止;M03,萬(wàn)能磨頭主軸正轉(zhuǎn)啟動(dòng);M04,萬(wàn)能磨頭主軸反轉(zhuǎn)啟動(dòng);M05,萬(wàn)能磨頭主軸停止。這樣,就可在程序中對(duì)兩個(gè)磨頭運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行編程,通過(guò)程序自動(dòng)完成所有加工過(guò)程。

要完成以上所述磨頭的操作過(guò)程,主要需解決3個(gè)問(wèn)題:①變頻器I/O功能如何定義?參數(shù)以哪臺(tái)電動(dòng)機(jī)為依據(jù)?②控制系統(tǒng)如何根據(jù)所選磨頭的不同,將給定的S指令代碼轉(zhuǎn)速值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出?③在程序加工中,如何解決磨頭停止時(shí)變頻器的斷電時(shí)序問(wèn)題?因?yàn)樵谀ヮ^停止指令發(fā)出時(shí),如果磨頭電動(dòng)機(jī)立即斷電,則變頻器會(huì)提示“電動(dòng)機(jī)缺相故障”而處于報(bào)警狀態(tài)。

參考變頻器用戶手冊(cè),設(shè)計(jì)了圖1所示系統(tǒng)接線圖。將CNC主軸模擬輸出信號(hào)接至變頻器模擬電壓輸入端,將正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及I/O切換信號(hào)分別接至變頻器對(duì)應(yīng)的I/O口,在變頻器輸出端接兩個(gè)機(jī)械互鎖式接觸器,分別控制周邊磨頭電動(dòng)機(jī)和萬(wàn)能磨頭電動(dòng)機(jī)。

變頻器參數(shù)設(shè)置中,在傳動(dòng)菜單中有關(guān)電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)定應(yīng)以功率較大的周邊磨頭電動(dòng)機(jī)為準(zhǔn),PCC參數(shù)設(shè)置為功率較小的萬(wàn)能磨頭電動(dòng)機(jī)功率與變頻器額定功率之比。因此,電動(dòng)機(jī)切換I/O功能引腳LI4應(yīng)接KM3常閉點(diǎn),把I/O菜單LI4定義為CHP,即電動(dòng)機(jī)切換功能。這樣,當(dāng)預(yù)選周邊磨頭工作時(shí),I/O切換功能無(wú)效,變頻器以周邊磨頭電動(dòng)機(jī)參數(shù)工作。當(dāng)預(yù)選萬(wàn)能磨頭工作時(shí),I/O切換功能有效,變頻器依據(jù)PCC參數(shù)切換為萬(wàn)能磨頭電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)參數(shù)工作。

參考控制系統(tǒng)的T型齒輪換檔方法,通過(guò)周邊磨頭和萬(wàn)能磨頭預(yù)選鍵的預(yù)選狀態(tài),預(yù)置齒輪換檔信號(hào)GR1、GR2。當(dāng)周邊磨頭選中時(shí),預(yù)置齒輪檔位1,當(dāng)萬(wàn)能磨頭選中時(shí),予置齒輪檔位2,分別在參數(shù)No.3741中設(shè)定周邊磨頭最高轉(zhuǎn)速,在參數(shù)No.3742中設(shè)定萬(wàn)能磨頭最高轉(zhuǎn)速。同時(shí),將主軸齒輪切換方式的選擇參數(shù)GTT(No.3706.4)置為1,CNC即可輸出與所選齒輪檔位相對(duì)應(yīng)的速度指令,將其轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸出,完成對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)不同速度的控制。這樣,就可以解決第2個(gè)問(wèn)題。

對(duì)于第3個(gè)問(wèn)題的解決,如圖2所示。在編寫(xiě)PLC邏輯程序時(shí),當(dāng)有周邊磨頭和萬(wàn)能磨頭的停止指令,即 M5、M15指令發(fā)出時(shí),啟動(dòng)延時(shí)指令,維持R214.7常閉點(diǎn)5 s內(nèi)不動(dòng)作。這樣,就保證了在電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)后再切斷磨頭電動(dòng)機(jī)預(yù)選接觸器,避免了變頻器報(bào)警的可能。

通過(guò)以上所述,利用FANUC系統(tǒng)的齒輪換檔功能,結(jié)合變頻器的不同電動(dòng)機(jī)切換功能,即可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)變頻器對(duì)兩臺(tái)參數(shù)不同交流電動(dòng)機(jī)的控制。經(jīng)調(diào)試使用,周邊磨頭和萬(wàn)能磨頭運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好。