刨臺(tái)變頻調(diào)速_zhangyi

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）Harbin Institute of Technology課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）課程名稱(chēng)： 電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)題目：龍門(mén)刨床刨臺(tái)的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)院 系： 電氣工程系 班 級(jí)： 1006105 設(shè) 計(jì) 者：張毅 1100610527 董寶旭 1100610501 唐雪峰 1100610531 諶福 1100610516 蔡忠毓 1100610502 汪芊芊 1101000218 指導(dǎo)教師： 陳宏軍 楊明 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2104.4.2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)教務(wù)處哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 姓 名：張毅、董寶旭、唐雪峰、諶福、蔡忠毓、汪芊芊 院 （系）：電

2、氣工程 專(zhuān) 業(yè)：工業(yè)自動(dòng)化 班 號(hào)：1006105 任務(wù)起至日期：2012 年 3 月 21 日至 2012 年 4 月 10 日 課程設(shè)計(jì)題目： 龍門(mén)刨床刨臺(tái)的變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求： 利用西門(mén)子S7 200 PLC,觸摸屏TP177B和G120變頻器，以及刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬器，設(shè)計(jì)龍門(mén)刨床刨臺(tái)拖動(dòng)的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。技術(shù)指標(biāo)：刨臺(tái)可根據(jù)設(shè)定的速度自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滿(mǎn)足加工要求。調(diào)速精度不低于5。 工作量：1）控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。2）PLC程序設(shè)計(jì)。3）在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行系統(tǒng)的局部調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試。4）整理設(shè)計(jì)文件，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 工作計(jì)劃安排： (學(xué)時(shí)安排為1周，但考慮實(shí)驗(yàn)的安排，需分

3、散在2周內(nèi)完成)l 第1階段接受任務(wù)和基本實(shí)驗(yàn)。全體開(kāi)會(huì)，布置任務(wù)，組成設(shè)計(jì)小組（每組5人）。之后參加1次實(shí)驗(yàn)，了解變頻器的基本操作方法并熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備。l 第2階段系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查閱有關(guān)文獻(xiàn)，合作完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、PLC編程以及變頻器參數(shù)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)際裝置上進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中不斷改進(jìn)原設(shè)計(jì)方案，最終滿(mǎn)足課程設(shè)計(jì)要求。調(diào)試完成后需進(jìn)行驗(yàn)收。l 第3階段撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。 同組設(shè)計(jì)者及分工：本設(shè)計(jì)組由5人組成，協(xié)作完成設(shè)計(jì)任務(wù)張毅、董寶旭、唐雪峰的任務(wù)：PLC程序設(shè)計(jì)和調(diào)試；諶福、蔡忠毓、汪芊芊的任務(wù)：變頻器參數(shù)設(shè)定和撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告； 指

4、導(dǎo)教師簽字_ 年 月 日 教研室主任意見(jiàn)： 教研室主任簽字_ 年 月 日*注：此任務(wù)書(shū)由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師填寫(xiě)81 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案11 目的和意義變頻調(diào)速是交流電機(jī)的主要調(diào)速方式之一，由于其優(yōu)越的調(diào)速性能已獲得廣泛的應(yīng)用。變頻器是一種能實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源。在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化中，通用變頻器充當(dāng)了極為重要的角色。它具有調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)行效率高、功率因數(shù)高、操作方便、節(jié)能效果顯著等一系列優(yōu)點(diǎn)。它已成為當(dāng)今改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一，普遍應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵、生產(chǎn)線(xiàn)、機(jī)床、紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、造紙機(jī)械、冶煉機(jī)

5、械等。因此，變頻器的使用及變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的一門(mén)重要的應(yīng)用技術(shù)。課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是以變頻器為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。目的是通過(guò)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)變頻器的基本使用方法和變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法，將電氣傳動(dòng)的有關(guān)理論與工程實(shí)踐相結(jié)合，以鍛煉和提高工程實(shí)踐能力。12 設(shè)計(jì)題目及要求該設(shè)計(jì)題目要求利用西門(mén)子S7 200 PLC、TP177B 觸摸屏和G120 變頻器（由于時(shí)間關(guān)系，未能實(shí)現(xiàn)利用觸摸屏進(jìn)行測(cè)試），以及刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬器，設(shè)計(jì)龍門(mén)刨床刨臺(tái)拖動(dòng)的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的各種設(shè)計(jì)功能。下面詳細(xì)說(shuō)明龍門(mén)刨床刨臺(tái)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和控制要

6、求。1.2.1 龍門(mén)刨床的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)刨床設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)分為七個(gè)部分：床身、刨臺(tái)、橫梁、刀架、立柱、龍門(mén)頂和自動(dòng)控制系統(tǒng)(電氣系統(tǒng))。如下圖所示：其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由六部分組成，如圖1-1 所示。1、床身；2、刨臺(tái)；3、橫梁；4、刀架；5、立柱；6、龍門(mén)頂圖1-1 龍門(mén)刨床結(jié)構(gòu)示意圖 (1)床身：是一個(gè)箱形體，上有V 形和U 形導(dǎo)軌，用于安裝工作臺(tái)。(2)刨臺(tái)：也叫工作臺(tái)，用于安置工件。下有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可順著床身的導(dǎo)軌作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。(3)橫梁：用于安裝刀架。在切削過(guò)程中嚴(yán)禁動(dòng)作，僅在更換工件時(shí)移動(dòng)，用于調(diào)整刀架的高度。(4)刀架：安裝在橫梁上，可沿水平方向移動(dòng)，刨刀也可沿刀架本身的導(dǎo)軌垂直移動(dòng)。(5

7、)立柱：用于安裝橫梁。(6)龍門(mén)頂：用于固定立柱。龍門(mén)刨的刨削過(guò)程是工件與刨刀相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。因此工作臺(tái)與工件必須頻繁地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，切削加工只在正向工作行程中，返回行程刨刀提起，工作臺(tái)快速返回。在切削過(guò)程中刀架沒(méi)有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，只有在返回行程中才有刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其中，工作臺(tái)與工件間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為主運(yùn)動(dòng)，橫梁、刀架的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)作輔助運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)刨臺(tái)的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1.2.2 刨臺(tái)的調(diào)速要求不同系列龍門(mén)刨床的調(diào)速范圍各異，通常的調(diào)速范圍為1030。刨臺(tái)在刨削過(guò)程中不斷地作往復(fù)周期運(yùn)動(dòng)，往復(fù)一次為一個(gè)加工周期。一個(gè)周期中速度的變化情況如圖1-2 所示。圖中畫(huà)出了刨臺(tái)在6 個(gè)特征時(shí)刻(t1t6

8、)的位置，以及工件與刀具的位置關(guān)系。下面的速度曲線(xiàn)（縱坐標(biāo)為速度v，橫坐標(biāo)為位置X）描述了刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，刨臺(tái)在不同位置及運(yùn)動(dòng)方向時(shí)速度的變化軌跡。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在刨臺(tái)下方設(shè)置了4 個(gè)接近開(kāi)關(guān)S1S4，用來(lái)檢測(cè)刨臺(tái)的位置。接近開(kāi)關(guān)的動(dòng)作規(guī)律如下：當(dāng)刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)到接近開(kāi)關(guān)上方時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作，輸出為高電平，圖中用填充的矩形來(lái)表示。當(dāng)刨臺(tái)離開(kāi)接近開(kāi)關(guān)后，開(kāi)關(guān)復(fù)位，輸出為低電平，圖中用空心的矩形來(lái)表示。4 個(gè)接近開(kāi)關(guān)將刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)行程劃分為5 個(gè)區(qū)間，在速度曲線(xiàn)中用15 來(lái)表示。在刨臺(tái)的左端定義了一個(gè)參考點(diǎn)，用圓點(diǎn)表示。將參考點(diǎn)所在的區(qū)間定義為刨臺(tái)所處的區(qū)間。在上述定義基礎(chǔ)上，一個(gè)工作周期中，刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)特

9、點(diǎn)和調(diào)速要求如下：1）t1t2 段：刨刀切入工件階段。設(shè)一個(gè)工作周期從t1 時(shí)刻開(kāi)始，此時(shí)刨臺(tái)處于整個(gè)行程的最右端。從t1 時(shí)刻開(kāi)始，刨臺(tái)前進(jìn)，接近刨刀，為防止工件被崩壞，采用低速v0。2）t2t3 段：刨削段。刨刀切入工件后，為提高加工效率，可將刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度提高為刨削速度vF。3）t3t4 段：刨刀退出工件的階段。為防止將工件帶壞，采用低速v0。4）t4t5 段：返回段。返回過(guò)程屬于空行程，為了節(jié)省返回時(shí)間，提高工作效率，返回速度應(yīng)盡可能高些，采用高速vR。5）t5t6 段：緩沖段。刨臺(tái)返回結(jié)束位置前，為了減小沖力，使再次反向進(jìn)入下一周期時(shí)能夠比較平緩，應(yīng)將速度降至v0。之后，便進(jìn)入下一周期

10、，重復(fù)上述過(guò)程。圖1-2刨臺(tái)工作周期示意圖1.2.3 刨臺(tái)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的組成和控制要求圖1-3 刨臺(tái)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)刨臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制，需組成刨臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1-3 所示?？刂破鞑捎梦鏖T(mén)子S7 200 系列PLC(CPU224 XP)，刨臺(tái)拖動(dòng)電機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)，采用西門(mén)子G120變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻調(diào)速。工作時(shí)，PLC 根據(jù)操作面板上的發(fā)令元件（如啟動(dòng)按鈕）及刨臺(tái)位置傳感器的狀態(tài)，結(jié)合控制邏輯發(fā)出控制指令到變頻器，使變頻器驅(qū)動(dòng)刨臺(tái)拖動(dòng)電機(jī)按照期望的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)刨臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，滿(mǎn)足刨床的自動(dòng)加工要求。在實(shí)驗(yàn)室里不可能真的安裝刨床，在控制系統(tǒng)中刨臺(tái)

11、的運(yùn)動(dòng)是利用電子模擬器來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)的。模擬器接受變頻器發(fā)出的輸出頻率信號(hào)，判斷出刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向和速度，然后利用模擬器上的光柱的運(yùn)動(dòng)來(lái)代表刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還可給出刨臺(tái)位置的檢測(cè)信號(hào)，并連接到PLC的輸入，作為被控對(duì)象的反饋信號(hào)。有了模擬器后，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就完整了，可以像在實(shí)際系統(tǒng)上一樣進(jìn)行逼真的調(diào)試，以檢驗(yàn)硬件和軟件設(shè)計(jì)的正確性。下面分別對(duì)PLC、變頻器、模擬器提供的資源加以介紹。（1）PLC 型號(hào)為CPU224XP，本設(shè)計(jì)中可利用IO 資源為8 路DI 和8 路DO；IO 口的接線(xiàn)示例，如圖1-4 所示。圖1-4 CPU接線(xiàn)示例（2）變頻器的型號(hào)為G120，為模塊化變頻器，功率部分和控制部分是

12、分開(kāi)的?？刂茊卧男吞?hào)為CU240S DP-F，控制單元上的幾乎全部IO 資源都可以利用，包括6 路DI，3 路DO，以及2 路AI。IO 口的接線(xiàn)示例，如圖1-5 所示。（3）模擬器的操作資源包括2 個(gè)按鈕，1 個(gè)開(kāi)關(guān)，2 個(gè)電位器和6 個(gè)指示燈。此外還有從控制對(duì)象上反饋的4 個(gè)接近開(kāi)關(guān)信號(hào)，及1 個(gè)實(shí)際給水壓力檢測(cè)信號(hào)。模擬器上部的一排光柱用來(lái)模擬刨臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡，下面的S1S4指示燈表示接近開(kāi)關(guān)。中部的數(shù)碼管用于顯示對(duì)象上的參數(shù)，其中右側(cè)兩個(gè)數(shù)碼管顯示變頻器的輸出頻率（單位Hz），左側(cè)兩個(gè)管上若顯示負(fù)號(hào)，則表示電機(jī)反轉(zhuǎn)。數(shù)碼管下方的指示燈和電位器、按鈕、開(kāi)關(guān)燈代表實(shí)際設(shè)備的操作面板上的發(fā)令

13、和指示元件，這些信號(hào)也連接到接線(xiàn)端子上。電位器P1 和P2 的電壓調(diào)節(jié)范圍是（0V5V），對(duì)應(yīng)于設(shè)定頻率的范圍是（50Hz50Hz）。如圖1-6所示。圖1-5 CU240S DP-F接線(xiàn)示例刨臺(tái)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的控制要求如下：1）工作方式選擇利用操作面板（在模擬器上）上的開(kāi)關(guān)S5 實(shí)現(xiàn)工作方式選擇功能：自動(dòng)方式和手動(dòng)方式。2）自動(dòng)方式下的控制要求在自動(dòng)方式下，用操作面板上的PB1 和PB2 按鈕來(lái)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止。系統(tǒng)啟動(dòng)后，PLC 根據(jù)刨臺(tái)上接近開(kāi)關(guān)的位置檢測(cè)信號(hào)及刨臺(tái)的調(diào)速要求，用開(kāi)關(guān)量輸出來(lái)選擇變頻器的頻率給定源，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，實(shí)現(xiàn)刨臺(tái)往復(fù)周期運(yùn)動(dòng)。根據(jù)1.2 節(jié)的調(diào)速要求，可

14、將速度控制的邏輯關(guān)系歸納為表1-1。表1-1 刨臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)與接近開(kāi)關(guān)的關(guān)系運(yùn)動(dòng)區(qū)間54321234接近開(kāi)關(guān)狀態(tài)S4S3S2S1頻率給定(Hz)v0vFv0vR-v0運(yùn)行狀態(tài)低速切入高速切削低速退出高速返回減速緩沖變頻器的頻率設(shè)定方式為：v0 設(shè)定好后，刨臺(tái)工作時(shí)不做實(shí)時(shí)調(diào)整。而vF和vR的設(shè)定值在加工過(guò)程中，應(yīng)能夠根據(jù)不同的工藝要求做實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。所以，可采用模擬器上的電位器P1 和P2 來(lái)設(shè)定和調(diào)節(jié)這兩個(gè)頻率設(shè)定值。圖1-6 模擬器示意圖3）手動(dòng)方式下的控制要求在手動(dòng)方式下，用模擬器上的PB1 和PB2 按鈕來(lái)控制電機(jī)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)，從而手動(dòng)調(diào)整刨臺(tái)的位置。點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行時(shí)頻率設(shè)定值一般較低（10

15、Hz 以下），設(shè)定好后不需實(shí)時(shí)調(diào)整。4）狀態(tài)指示和報(bào)警信息自動(dòng)方式下，系統(tǒng)啟動(dòng)后，操作面板上L1 指示燈亮，停止時(shí)，L1 滅。若系統(tǒng)啟動(dòng)后，變頻器未進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，延時(shí)5S 后，L6 指示燈亮，表示系統(tǒng)報(bào)警。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)或停止時(shí)，L6 滅。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容1）根據(jù)項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)，項(xiàng)目組成員通過(guò)集體討論共同制定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，然后將任務(wù)分配到每個(gè)設(shè)計(jì)人員。2）根據(jù)分工，各設(shè)計(jì)人員分別完成自己的設(shè)計(jì)任務(wù)。3）在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行系統(tǒng)的局部調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試。4）以項(xiàng)目組為單位進(jìn)行項(xiàng)目驗(yàn)收。5）整理設(shè)計(jì)文件，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)21硬件接口設(shè)計(jì)由于模擬器上已經(jīng)集成了PLC以及變頻器的所有輸

16、入輸出接口，故將模擬器、PLC和變頻器通過(guò)電纜連接后，僅需要在模擬器上連線(xiàn)即可。硬件接口得連線(xiàn)如表2-1所示。此處應(yīng)注意，三個(gè)設(shè)備應(yīng)共地，因此，還需要將U0V、AI0、AI1、M、COM-L連接在GND上，另外，還需要將COM-B、COM-Q連接到24V電源上。電氣原理圖如附錄一所示。表2-1 硬件接口設(shè)計(jì)PLC輸入元件符號(hào)PLC輸出元件符號(hào)I0.0S1Q0.0L1I0.1S2Q0.1L6I0.2S3Q0.2DI0I0.3S4Q0.3DI1、L5I0.4S5、L4Q0.4DI2、L2I0.5PB1Q0.5DI3、L3I0.6PB2Q0.6DI4I0.7DO0Q0.7DI522硬件功能設(shè)計(jì)模擬器

17、各個(gè)元件的功能如表2-2所示。表2-2 模擬器元件功能模擬器元件符號(hào)功能模擬器元件符號(hào)功能L1變頻器運(yùn)行指示燈PB1自動(dòng)（啟動(dòng)） 手動(dòng)（正轉(zhuǎn)）L2模式指示燈PB2自動(dòng)（停止） 手動(dòng)（反轉(zhuǎn)）L3反轉(zhuǎn)指示燈P1VF模擬給定頻率調(diào)節(jié)電位器L4正向點(diǎn)動(dòng)指示燈P2VR模擬給定頻率調(diào)節(jié)電位器L5反向點(diǎn)動(dòng)指示燈S1-S4接近開(kāi)關(guān)1，2，3，4L6故障指示燈S5模式選擇開(kāi)關(guān)（1=手動(dòng)；0=自動(dòng)）3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)31 PLC軟件流程 系統(tǒng)的軟件流程圖如圖3-1所示。圖3-1 系統(tǒng)軟件流程圖32 PLC程序設(shè)計(jì) PLC的詳細(xì)程序清單(梯形圖)如附錄二所示。33 變頻器參數(shù)設(shè)置變頻器參數(shù)的設(shè)定按照如下步驟進(jìn)行：（

18、1）恢復(fù)出廠(chǎng)設(shè)定。（2）快速參數(shù)化。除了快速調(diào)試之外，還應(yīng)該進(jìn)行“電機(jī)參數(shù)辨識(shí)”，由于本系統(tǒng)采用的是矢量控制方式，因此還要進(jìn)行“速度控制優(yōu)化”。（3）開(kāi)關(guān)量輸入的有關(guān)功能設(shè)定。變頻器的控制單元上有6個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道，每個(gè)開(kāi)關(guān)閉合后實(shí)現(xiàn)的功能，可以通過(guò)參數(shù)P701P706來(lái)設(shè)定其功能。P701到P706用到的設(shè)置值功能如下表3-1所示：表3-1 P701P706所用到的設(shè)定值功能設(shè)置值功能設(shè)置值功能1ON/OFF112反向10JOG正向99使能BICO參數(shù)化11JOG反向（4）開(kāi)關(guān)量輸出的有關(guān)功能設(shè)定。變頻器的控制單元上有3個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道，從開(kāi)關(guān)量輸出通道所輸出的信號(hào)，可以通過(guò)參數(shù)P731P7

19、33來(lái)設(shè)定。本系統(tǒng)將變頻器的運(yùn)行狀態(tài)顯示在DO0上，因此設(shè)P731=52.2，即變頻器運(yùn)行時(shí)，DO0輸出高電平，從而作為變頻器運(yùn)行的指示信號(hào)。變頻器輸入輸出端口功能設(shè)置如表3-2所示。表3-2 變頻器輸入輸出端口功能設(shè)置變頻器輸入輸出標(biāo)號(hào)功能DI0變頻器啟動(dòng)停止DI1變頻器反向運(yùn)行DI2頻率源選擇（低位）DI3頻率源選擇（高位）DI4正向點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行DI5反向點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行DO0變頻器運(yùn)行指示（5）模擬量輸入的有關(guān)功能設(shè)定。變頻器的控制單元上有2個(gè)模擬量輸入通道，模擬量給定方式即通過(guò)變頻器的模擬量端子從外部輸入模擬量信號(hào)（電流或電壓）進(jìn)行給定，并通過(guò)調(diào)節(jié)模擬量的大小來(lái)改變變頻器的輸出頻率。G120變頻器

20、有2個(gè)的模擬量端子，因此需要選擇模擬量給定的輸入通道，選擇模擬量給定的電壓或者電流方式及其調(diào)節(jié)范圍。模擬量輸入通道的功能如圖3-2所示。缺省情況下，輸入電壓的變化范圍是（0V10V）時(shí)，對(duì)應(yīng)AD轉(zhuǎn)換后得到內(nèi)部數(shù)字量的變化范圍是為（0100），并存儲(chǔ)在變量r0755中。若要改變這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，可通過(guò)設(shè)定參數(shù)P757P760來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3-2 模擬量輸入通道（6）模擬量輸出的有關(guān)功能設(shè)定。變頻器的控制單元上有2個(gè)模擬量輸出通道，本系統(tǒng)從AO0輸出變頻器的實(shí)際頻率值，從而作為模擬器的輸入信號(hào)以確定光柱的移動(dòng)速度。模擬量輸入通道的功能如圖3-3所示。缺省情況下，內(nèi)部數(shù)字量的變化范圍是為（0100）時(shí)，經(jīng)D

21、A轉(zhuǎn)換輸出電壓的變化范圍是（0V10V）。若要改變這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，可通過(guò)設(shè)定參數(shù)P777P780 來(lái)實(shí)現(xiàn)。要轉(zhuǎn)換的內(nèi)部變量，可通過(guò)參數(shù)P0771來(lái)設(shè)定。圖3-3 模擬量輸出通道（7）頻率源選擇。本系統(tǒng)的關(guān)鍵難點(diǎn)在于：在刨臺(tái)控制過(guò)程中，如何實(shí)現(xiàn)不同頻率給定源之間的自動(dòng)切換。本項(xiàng)目組是通過(guò)參數(shù)組的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，P1000中可同時(shí)存儲(chǔ)3個(gè)參數(shù)，用索引標(biāo)號(hào)in000，in001，in002來(lái)區(qū)分，它們分別屬于3個(gè)不同的參數(shù)組(用cds0,cds1,cds2表示)。運(yùn)行中可在線(xiàn)選擇使用哪一個(gè)參數(shù)組（參數(shù)組切換時(shí)，參數(shù)組中所有參數(shù)均進(jìn)行切換）。每個(gè)參數(shù)組中，一般采取不同的參數(shù)設(shè)定，本系統(tǒng)中P10000=3

22、，P10001=2 ，P10002=7，cds0的給定頻率來(lái)自固定頻率，cds1的給定頻率來(lái)自AI0，cds2的給定頻率來(lái)自AI1。（8）固定頻率設(shè)置。固定頻率儲(chǔ)存在P1001中，因此，要使P1023=0，P1022=0，P1021=0，P1020=0，已選擇固定頻率FF1，這里應(yīng)當(dāng)注意的是，要將P1016設(shè)置為2，將固定頻率的選擇方式設(shè)定為二進(jìn)制碼選擇。（9）點(diǎn)動(dòng)頻率設(shè)定。所謂點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，就是變頻器在停機(jī)狀態(tài)時(shí)，接到點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)指令后按點(diǎn)動(dòng)頻率和點(diǎn)動(dòng)加減速時(shí)間運(yùn)行。點(diǎn)動(dòng)的參數(shù)設(shè)置包括點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行頻率、點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間和點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間。如圖3-4所示，t1、t3為實(shí)際運(yùn)行的點(diǎn)動(dòng)加速和點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間，t2為點(diǎn)動(dòng)時(shí)

23、間。圖3-4點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行示意圖（10）數(shù)據(jù)組復(fù)制。由于變頻器要在不同的數(shù)據(jù)組之間切換，為了使參數(shù)設(shè)置方便，需要進(jìn)行參數(shù)組復(fù)制。本項(xiàng)目中要使用三個(gè)參數(shù)組，要將CDS0中的數(shù)據(jù)分別復(fù)制到CDS1和 CDS2中，即P08090=0(從CDS0中復(fù)制)，P08091=1(復(fù)制到CDS1中)，P08092=1(開(kāi)始復(fù)制) ，P08090=0(從CDS0中復(fù)制)，P08091=2(復(fù)制到CDS2中)，P08092=1(開(kāi)始復(fù)制)。（11）數(shù)據(jù)組選擇。參數(shù)組選擇采用DI2和DI3來(lái)控制，首先要使能BICO參數(shù)化，即P702=99，P703=99， 然后將DI2和DI3分別設(shè)置為CDS的位0和位1，即P810=7

24、22.2 (DI2)，P811=722.3 (DI3)。變頻器的詳細(xì)參數(shù)設(shè)置如附錄三所示。4 調(diào)試過(guò)程及結(jié)果41 調(diào)試過(guò)程調(diào)試過(guò)程分以下幾個(gè)步驟：（1）在模擬器上將變頻器，PLC，模擬器的相關(guān)元件以及電源和地按照所設(shè)計(jì)的連線(xiàn)連接好。（2）按照系統(tǒng)預(yù)訂功能，對(duì)變頻器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。（3）將編寫(xiě)好的PLC程序下載并運(yùn)行系統(tǒng)，分別測(cè)試自動(dòng)模式和手動(dòng)模式的功能是否正確，并調(diào)節(jié)電位器P1和P2，看電機(jī)能否按照電位器給定的電壓調(diào)節(jié)速度。42 調(diào)試結(jié)果 系統(tǒng)調(diào)試的結(jié)構(gòu)如下： （1）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)模式和手動(dòng)模式的切換。（2）自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，刨臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)行，在各個(gè)區(qū)間能夠按照預(yù)設(shè)的速度運(yùn)行，在高速切削

25、狀態(tài)下，能夠利用電位器P1進(jìn)行調(diào)速，在高速返回狀態(tài)下，能夠利用電位器P2進(jìn)行調(diào)速。若系統(tǒng)啟動(dòng)5s中后，變頻器沒(méi)有運(yùn)行，則報(bào)警。（3）手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，刨臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)正向點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行和反向點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，從而手動(dòng)調(diào)節(jié)刨臺(tái)的位置。附錄附錄一 電氣接線(xiàn)圖圖5-1 刨臺(tái)變頻調(diào)速系統(tǒng)模擬器接線(xiàn)圖附錄二 PLC程序清單附錄三 變頻器參數(shù)清單分類(lèi)參數(shù)值功能恢復(fù)出廠(chǎng)設(shè)定P0003=1用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)，允許對(duì)最常用的參數(shù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)P0004=0參數(shù)過(guò)濾器：所有參數(shù)P0010=30調(diào)試參數(shù)過(guò)濾器，出廠(chǎng)設(shè)置P0970=1工廠(chǎng)復(fù)位，將參數(shù)恢復(fù)為出廠(chǎng)默認(rèn)值快速參數(shù)化P0003=3用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)級(jí)為專(zhuān)家級(jí)，僅限于高級(jí)用戶(hù)P0004=0參數(shù)過(guò)

26、濾器：所有參數(shù)P0010=1調(diào)試參數(shù)過(guò)濾器，快速調(diào)試P0100=0電源頻率50HzP0205=0輸入負(fù)載為重載P0300=1電機(jī)為異步電機(jī)P304=400額定的電機(jī)電壓P305=4.7額定的電機(jī)電流P307=2.2額定的電機(jī)功率P308=0.82額定的電機(jī)電cosPhiP310=50額定的電機(jī)頻率P311=1500額定的電機(jī)轉(zhuǎn)速P335=0電機(jī)的冷卻方式采用自冷方式P400=0選擇編碼器類(lèi)型為無(wú)編碼器P500=0技術(shù)應(yīng)用為重載P610=2電機(jī)I2t過(guò)溫的響應(yīng)P625=20電機(jī)環(huán)境溫度P640=150電機(jī)的過(guò)載因子為150%P700=2命令源選擇接線(xiàn)端子P727=0線(xiàn)制采用西門(mén)子（star/dir）P1080=0最小頻率P1082=50最大頻率P1120=10上升斜坡時(shí)間P1121=10下降斜坡時(shí)間P1135=10OFF3下降斜坡時(shí)間P1300=20控制方式采用無(wú)傳感器矢量控制P1500