毕业设计 数控车床主轴设计(5)

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 实现电机正反转。

（3）安全保护

当变频器发生故障，AL0输出报警信号，PLC控制程序根据报警信号实现紧急停止并报警。

3.2 变频器MICROMASTER 420

本系统采用西门子MICROMASTER420变频器。该变频器的主要功能如下： （1）磁通电流控制（FCC），改善了动态响应和电动机的控制特性 （2）快速电流限制（FCL）功能，实现正常状态下的无跳闸运行 （3）内置的直流注入制动

（4）复合制动功能改善了制动特性

（5）加速/减速斜坡特性具有可编程的平滑功能 （6）具有比例，积分（PI）控制功能的闭环控制 （7）多点V/f特性

另外，还具有过电压/欠电压保护、变频器过热保护、接地故障保护、短路保护、电动机过热保护、PTC电动机保护等。

变频器的选型

根据设计要求，变频器选用参数如下：

电源电压 380V±10% 功率 11KW 输入频率 50HZ

过载能力 在额定电流基础上过载50% 合闸冲击电流 小于额定电流 串行接口 RS232

制动 直流注入制动，复合制动 保护等级 IP20

温度范围 -10Co到+50Co 相对湿度 <95%

保护的特征 欠电压，过电压，过负载，接地，短路，电机失步，

电机锁定保护

变频器的接口

MICROMASTER420变频器，采用RS232接口。插座类型为9芯D型插座，各

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 引脚分配请见表3-1.

表3-1引脚分配 引脚 1 2 3 4 5

信号 RxD TxD DTR M 类型 I O O VO 引脚 6 7 8 9 信号 DSR RTS CTS 类型 I O I 变频器的主要参数设置 变频器的设置的参数如下：

P0010=0； P3900=1； P0304=380； P0305=36； P0307=7.5

P0310=50；P0311=2900； P0700=2； P1000=2； P1120=5； P1121=5

3.3控制电路的设计

802S数控车床的主轴控制主要包括NCK、DI/O、MICROMASTER420、反馈装置和电机。主轴控制的简单说明：NCK的信号通过电流传送到变频器，然后变频器通过电流的高低来改变电机的转速，从而来控制主轴的速度；输入、输出口通过PLC的程序来控制中间继电器（KA1、KA2）的常开与常闭，从而来控制主轴的正、反转；变频器MICROMASTER420通过ALO和AL1来反馈给CNC系统。变频器控制电路见图3-3。

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图 3-3 变频器控制电路

3.4 西门子802S的主轴参数调试

主轴分为开关量主轴和模拟量主轴。本系统采用模拟量主轴加变频器方案。有关机床参数如下。 轴参数号 30130 30130 30134 参数名 CTLOUT-YYPE CTLOUT-YYPE IS-UNIPOLAR-OUTPUT 30134 IS-UNIPOLAR-OUTPUT 30134 IS-UNIPOLAR-OUTPUT 30200 NUM-ENCS ENC-RESOL 单位 — — — — — — IPR 主轴 主轴 主轴 主轴 1° 2° 0 1024 单极性主轴输出，Q0.0和Q0.1不可以由PLC使用； 单极性主轴输出，Q0.0和Q0.1不可以由PLC使用； 主轴无编码器反馈 编码器每转脉冲数 轴 主轴 主轴 主轴 输入值 0 1 0 参数定义 无模拟量输出 有正负10vdc模拟量输出 双极性主轴输出，Q0.0和Q0.1可以由PLC使用

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 32260 36200 RATED-VELO AX-VELO-LIMIT[0…..5] 36300 MA-ENC-FREQ-LIMIT 35010 GEAR-STEP-CHANGE-ENABLE 35110 GEAR-STEP-MAX-VELO[0，1…..5] GEAR-STEP-MAX-VELOIMIT[0，1…..5] RPM 主轴 —— RPM 主轴 转速 [i] 转速 [i] 主轴换档最大速度 主轴换档最大速度 主轴 1 模拟主轴换档使能 Hz 主轴 55000 主轴监控频率 RPM RMP 主轴 主轴 3000 3300 主轴额定转速 最大主轴监控速度 AX-VELO-LIMIT[0，1…..5] RPM 主轴 转速 [i] 各档最大主轴监控速度 DRIVE-AX-PATIO-DENUM[0，1…..5] — 主轴 — 转速 [i] 主轴各档变化（电机端） DRIVE-AX-RATIO-NUMERA[0，1…..5] —— 主轴 转速 [i] 主轴各档变化（主轴端）

MD30134=1时； Q0.0=伺服使能； Q0.1=负方向运行；

MD30134=2时； Q0.0=伺服使能正方向运行； Q0.1=伺服使能负方向运行；

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平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第四章 PLC程序设计

4.1 PLC控制流程图

主轴处于停止状态 是

图4-1 PLC流程图

制动过程是否结 主轴处于制动状 JOG/REF方式下主轴+/-键指令输出 紧停有效否使能信号有效 否 是 MDA/AUTO方式下M03/M04指令输主轴运行指令 是 主轴停止键或M05 否 有复位键指令 是 否 是 是否有M03到M04 M04到M03？ 否 否

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