机床专用变频器
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c6000系列变频器在机床中的应用
&数字控制机床，简称数控机床（nc&，&numerical&control）,是三十年来综合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，在现代机床生产中，一般采用多电机拖动，主轴和各进给系统分别由各自的电机来拖动。由于机床加工范围较广，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求机床执行部件具有不同的运动速度，因此机床的主运动应能进行调速，主轴调速系统一般采用交流主轴系统，随着变频调速技术的发展，数控机床的主轴的交流拖动，同样能够很好满足需要。主驱动电机通过皮带传动带动主轴旋转，或通过皮带传动和主轴箱内的减速齿轮（以获得更大的转矩）带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。
在机械制造业中，用普通机床加工复杂的零部件或具有较高度的批量产品时，需要熟练的技术工人手工操作来完成，这种效率低下的传统加工方式已无法满足现代制造业的需求。随着计算机技术的飞速发展，先进的加工中心和数控机床应运而生，逐渐成为主流的工具机床。
二、数控机床对应用技术的要求
&&&&1、电机要求
通常要求用变频电机，或者普通电机加风扇以满足电机在低频的散热要求、并且要求电机调速范围广。
&&&&2、变频器的技术要求
&&&&&&&&1）要求低频力矩大
&&&&&&&&&&&&&&选用矢量变频器，低频时（1～10hz）能出来150%额定转矩。
&&&&&&&&2）转矩动态响应速度快，稳速精度高
选用矢量变频器，能实现很好的动态响应效果，依据负载的变化，通过输出转矩的变化很快做出响应，从而实现转轴速度的稳定。
&&&&&&&&3）减速停车速度快
通常数控机床的加减速时间都是比较短的，加速时间靠变频器的性能保证，减速时间则依靠外加制动电阻或制动单元。
&&&&&&&4）进行电机参数自学习
选用矢量变频器后，要达到很好的控制性能通常都需要对电机进行参数自学习，其目的是获取准确的电机内部参数，以用于矢量控制计算。参数自学习所需要的电机参数有：电机额定功率、电机额定频率、电机额定转速、电机额定电压、电机额定电流。有的变频电机的铭牌上可能没标额定转速值，可以根据经验值估计一下额定转速。在进行参数自学习时，务必要在空载（电机轴上不接负载）的时候进行。只有在空载的时候才能保证自学习出来的电机参数的准确性。
如果现场条件没办法进行空载运行，则可以通过静止参数自学习或者也可以考虑用变频器出厂的电机参数试运行。
&&&&&&&&&5）频率指令和运行指令
数控机床上使用的变频器其频率指令和运行指令都来源于cnc控制器，一般给定的通道有两种，一种是模拟量给定，另一种是多段速给定，或者两者同时给定，以多段速优先。模拟量给定以电压型模拟量为主，也有电流型的。变频器对这两种类型的模拟量都可以采集。
3、抗干扰问题
变频器在出厂的时候作了很好的抗干扰试验，具有很强的抗干扰能力，但变频器同时也是一个干扰源，在使用中很难避免不对其它设备进行干扰，在数控机床上容易被干扰的设备是cnc控制器。一旦cnc控制器受干扰后，系统将不能正常工作。特别是变频器的频率指令和运行指令也可能会受到干扰，干扰严重的会造成频率指令不稳定，变频器误动作等。解决此类问题的办法是在变频器的输出线上加磁环以减少高频辐射。
三、c6000系列变频器的特点
c6000系列高性能矢量变频器采用先进磁通控制技术，电机在低速时转矩大，速度精度高，价格合理，功能齐全，具有瞬停电处理及速度跟踪再启动功能，确保系统实现连续运行机制，以保证电机运转在高效率状态，因此，采用c6000系列高性能矢量变频器代替主轴交流伺服系统，是机床行业佳的选择。c6000系列变频器具有以下特点：
（1）采用先进的磁通控制算法，实现了真正的无速度传感器矢量控制，在控制性能上比传统的v/f控制方式有很大的改善。
（2）起动转矩大，0.5hz/150%,0hz/180%
（3）载波频率范围0～15khz；可根据温度和负载的特性自适应调整
（4）提供标准的0～10v模拟量接口，能够与大多数数控系统接口兼容，通用性强
（5）过负载能力强，150%额定输出电流一分钟；
（6）提供多功能的输出信号，例如故障输出信号，运行中信号，速度到达等输出信号，能够很好的满足系统对于主轴速度状态的监控；
四、应用实例
下面以c6000系列高性能矢量变频器在数控机床厂的应用为例，选配新科瑞高性能矢量控制c6000系列。
一）c6000变频控制系统优势:
1、完全满足数控车床高生产率、高削切精度、高稳定性、高柔性要求。
2、c6000采用矢量控制模式，动态响应效果非常好，使电机主轴能高速稳定运行。
3、满足复杂、不规则形状零件的高深度和高强度削切要求，在0.5hz~1hz低频状况下，可以稳定保持150%的转矩输出。
4、加减速时间0.1秒，实现无衔接式正反转运行。
5、抗干扰性强，通过严格cnc综合测试，不会对系统造成任何干扰。
6、稳速精度高，低速时速度变化率小，运行平滑。
二）系统构成
c6000变频器、匹配制动单元、5.5kw调速电机、&cnc数控系统和性能指标：&
三）5.5kw数控车床，电动机参数：
&&&&&&&&&&&&&&额定功率：5.5kw，&&&&&额定频率：50hz,&
&&&&&&&&&&&&&&额定电压：380v，&&&&&&额定电流：11a，
&&&&&&&&&&&&&&额定转速：1440r/min&&&机械传动比：1：1.5
加工材料：45#钢
四）系统接线图如下：
五）变频器的主要参数调节
运行命令由端子控制
频率源选择模拟1输入
加速时间1s
减速时间1s
开关量输入端子x1设定为正转运行
开关量输入端子x2设定为反转运行
开关量输入端子x3设定为外部故障输入
开关量输入端子x4设定为故障复位功能
设定hdo端子为开路集电极开关量输出方式
设定hdo端子在频率到达时动作
设定y端子为电机运行指示信号
六）结束语
事实证明采用c6000系列高性能矢量变频器完全能够满足控制的要求。c6000采用的领先的磁通算法，即使在低转速（低频）运行下也能平稳输出150%的转矩，以满足不同零件的加工需要，完全可以取代传统的滚动轴承主轴结构，并且此主轴结构简单、紧凑、可以实现真正的无级调速。此主轴的转速由外部模拟量信号来控制输出频率，在不同的加工工艺（如；粗加工、精加工等）需要不同的转速，此时可由数控系统输出不同的模拟量电压信号给变频器，实现不同的转速，同时启停信号也由数控系统控制，提高了自动化程度、延长了刀具的使用寿命。
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用富士变频器实现端子控制多速运行
　　多步频率运行是变频器的一项重要功能。多步频率运行是指通过一些功能或参数设置，使变频器按照一定的规律自动变速运行，从而实现工业生产过程的自动化。要实现多步频率运行，首先应根据生产机械运行要求画出变频器运行曲线图，然后根据运行曲线图分析、计算应设定的一系列功能参数，最后在相应变频器上对这些功能参数进行设定[1]，使其运行满足生产机械的要求。 中国论文网 /9/view-2227668.htm　　 变频器多步频率运行的实现方法一般有两种，这里以富士FRNG11系列变频器为例，介绍以端子控制实现多速运行的方法。变频的外界输入端子中，通过功能预置，可以将若干个（通常为2～4个）输入端子为多档（3～16档）转速控制端。其转速的切换由外接开关器件的状态组合来实现，转速的档次是按二进制的顺序排列的，故2个输入端可以组合成3或4档（“0”状态不计为3档，“0”状态计入时为4档）转速，3个输入端可以组合成7或8档（“0”状态不计为7档，“0”状态计入时为8档）转速，4个输入端可以组合成15或16档（“0”状态不计为15档，“0”状态计入时为16档）转速[2]。 　　 下面用实例说明变频器多步频率运行的过程。如图1所示，通过设定相应功能和参数实现变频器的多步频率运行。要求按步骤写出应设定的功能和参数及其设定值，并在变频器上验证实现。 　　1.划分多步频率 　　 如图2所示，共分为5个程序步，即多步频率l～多步频率5。 　　 　　2.设定每一程序步功能参数 　　 富士FRNG11系列变频器最多可以实现16步频率运行，多步频率1～多步频率16分别由参数C30、C05～C19来设定，“C05多步频率1”到“C19多步频率15”用来设定每个程序步的运行时间、电动机旋转方向以及加、减速时间功能。现选择X1～X7作为外部开关信号的输入端子，其参数设定如表1。 　　表1中参数的含义：E01～E04，参数设定分别为0，1，2，3，多步频率选择（1～15步）[SS1][SS2][SS3][SS4]；E05～E06，参数设定为4，5，加/减速时间选择（3种）[RT1] [RT2]，由外部接点输入信号选择E10～E15预设定的加/减速时间，指定2个接点输入端子相应设定其功能数据为4，5，即可由它们的on/off组合选择加/减速时间，由图1计算得到得加/减速时间见表2；E07，参数设定为6，自保持选择[HLD]，采用三线制运行，HLD-CM为on时，FWD和REV信号自保持，off时解除自保持，指定一个接点输入端子，设定其功能数据为6，此端子即可用作HLD功能端子，见图3。 　　 　　完成上述各步骤给变频器通电，将以上参数确认无误后，当变频器外部接点按控制要求闭合时，变频器即可实现多速运行。 　　 　　参考文献: 　　[1]张燕宾.变频器应用教程.北京：机械工业出版社，2008
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变频器应用参数设置基础知识
变频器面世二十余年来，大量普及使用才取得长足进展。若何准确理解、控制变频器的各类根基功能和节制模式及变频器参数设置方式，是每一个电气设想、安装、调试、维修人员该当具备的根基技术。变频调速手艺的功能相当丰硕，本文对变频器使用手艺根本学问作简要引见。　　一、变频器使用的主电　　变频器使用的主电见图1。在电源和变频器之间接有断器QF与交换接触器KM，当变频器长时间不消.或设备检修时，断器作为隔分开关，能够堵截电源，检修平安。同时断器具有过电流和欠电压等功能.对变频器主电能起到必然的感化。交换接触器的感化，一是能通过按钮便利地接通或断开变频器的电源;二是变频器报警输出端子动作时.可通过接触器使变频器敏捷离开电源。　　变频器与电动机之间一般不接交换接触器，但鄙人列环境使用时则不成贫乏：第一种环境是一台变频器拖动两台或多台电动机时，每台电动机均应配接一只接触器：第二种环境是电动机需要在变频器和工频之间切换，当电动机切换至工频电源之前，必需事先通过接触器堵截与变频器之间的毗连，明显也必需与变频器之间毗连一只接触器。　　若是一台变频器只节制一台电动机，也不需要与工频进行切换，这时因为变频器本身具有完美的功能，所以没有需要利用热继电器。但一台变频器毗连多台电动机，或需要在变频与工频之间切换时，则每台电机都必需有各自的热继电器进行。二、变频器的节制端子　　变频器除了毗连三相电源和电动机的一次回端子外，还无数量较多的节制端子，大致有模仿量输入端子、接点输入端子、模仿输出端子、脉冲输出端子、晶体管输出端子、接点输出端子和通信接口端子等。图2是富士P11S系列变频器节制端子陈列示企图。图中端子11、12变频器维修和13能够接一只电位器，用于频次设定，这是变频器可选的若干种频次设定体例之一。此中端子13和11间有电板供给的10V直流电压。这里也可不接电位器，而由端子12和11输入0～5V或0～10V的电压信号，因而，它们是模仿电压输入端。C1和11是频次设定模仿电流输入端子，输入范畴为4-20mA。这几种频次设定体例，到底哪一种是无效的，则取决于功能参数的设置与选择。端子FMA和11能够毗连一只指针式模仿频次计，FMP和CM可外接一只数字频次计。能够选择安装一只，也可在运转现场和近程异地各安装一只。端子FWD和CM之间毗连一只开关，闭应时变频器启动正转运转;断开时遏制;REV是反转节制端子，功能同上。通过功能参数的设置。能够选择由上述端子或节制面板上的不异名称按键来启动正转、反转或遏制变频器工作。X1-X9是多功能端子，可通过参数设置使其具有多段速运转等节制功能。富士变频器有4个晶体管输出端子，为集电极开型，可外接继电器、灯等负载。30A、30B和30C是内部报警继电器接点，可用于外接声光报警元件，或节制主回中的接触器使变频器离开电源。DX+、DX-和SD是RS485通信接口，可毗连PLC或上位计较机。　　变频器工作时载几次率较高，为了防止干扰相邻设备.也为了防止电网中的干扰源影响变频器工作，所以，节制端子的接线应利用屏障线。　　
三、变频器的参数设置　　变频器是高科技的智能化产物，要想让它完成指定的节制使命，必需对其进行参数设置，不然，它就像电脑没有安装使用法式一样，无法一般工作。参数设置凡是是通过变频器的节制面扳进行的。各类变频器的节制面板不只不异，更有很多多少相雷同的处所或配合点。其配合点有：　　1.都有一个运转界面/参数设置界面切换键，例如富士P11S系列变频器的“PRG”键，森兰SBl2系列变频器的“功能/数据”键。变频器上电后起首显示的是运转界面，通过按压切换键，可切换到参数设置界面。　　2.都有添加键“∧”和减小键“∨”，大部门变频器还有移位键“》”。“∧”键和“∨”键在选择功能代码(参数号码)时用来递增或递减代码号.在点窜参数值时用来添加或减小数值;“》”键则在点窜参数值时用来选择欲点窜的“位”。　　3.都有一个确认键，选择好参数代码后按确认键即可进入参数值点窜法式，点窜完毕按确认键保留点窜值。.　　4.都有一个或两个LED显示器，或一个LED显示器加一个LCD显示器。只要一个显示器的变频器，在参数设置形态，起首显示参数代码，按确认键后转换为显示参数值;有两个显示器的，一个用来显示参数代码，一个用来显示参数值。　　5.有正转“FWD”键和反转“REV”键，用来启动正转或反转;而有的变频器仅有一个运转“RUN”键，由外电确定正反转。　　6.有一个遏制“STOP”键。通过以上按键，连系变频器仿单的引见，就可对参数进行设置或启动变频器运转。　　图3是富士P11S系列变频器与参数设置相关的按键陈列示企图，此中“FUNC/DATA”键具有确认并保留数据功能;“RESET”键是复位键，变频器呈现非常报警。必需在解除毛病后按复位键才能从头启动运转。　　变频器运转前，附表中的参数是必需设置的，同时按照运转节制的要求，例如闭环节制时，还要设置与PID相关的参数，这些参数将有另文引见。　　各类变频器都有一个“恢复出厂值”或“数据初始化”的参数码，参数设置起头前，能够先通过该参数码使参数值初始化，如许，可能有不少参数值正好是我们需要的，无须点窜，从而简化设置过程。　　变频器毗连好电源、电动机和需要的节制端子接线，设置好参数后，就可通过节制面板上的正转或反转按键投入试运转。
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