上海西门子一级代理

一、前言

异步马达绕线机根据电机结构分成定子绕线机及转子绕线机两大类，就异步电机而言其种类也是十分繁多，不同的行业、产品、环境等对电机的贵的都可能有不一样的要求。响应地电机转子也是规格多样，包括不同的线径、不同的绕线层数、每个勾子对应的绕线槽数等等有区别；如此多的产品规格及工艺要求，则必定要求控制程序的易于维护及更新功能的增加，这些因素都对PLC本身及程序要求很高；

本文主要介绍汇川PLC在电机转子双飞叉式绕线机上的应用；突出汇川PLC的功能性能特点与原系统方案的对比，并对设备各控制难点进行分析并做出解决的方法；

二、系统介绍

主要机械部分如下图所示，左右飞叉及电机转子位置都标注在图中；

根据产品规格及工艺要求需要在触摸屏上设备相关参数，包括转子勾数，勾线位置。绕线位置。绕线圈数、绕线速度、绕线层数、绕线方向、飞叉角度、每个勾对应的绕线槽数等等；

本系统有三台伺服，其中电机转子及两个飞叉的伺服对于PLC输出脉冲的加减速时间要求不一样，因为不同位置的定位角度不相同，如果时间一样则效率不高；加减速时间并且可根据线径的大小随意调整，所以为了满足原系统除主PLC外，还要加两个定位模块，成本非常规；汇川H2U系列PLC具有3路100K脉冲输出，没路脉冲都可以分别独立调整加减速时间；

三、汇川方案

H2U系列PLC具有许多方便指令，其中“状态初始化IST”指令非常设和本系统，程序编写简单、逻辑清晰、修改维护都非常方便；程序逻辑简图如下图所示：

“状态初始化IST”质量本身具有的功能非常丰富，特别适合于多状态之间切换的操作；质量功能包括：手动操作、单步运行、单循环运行、循环运行、原点回归、状态暂停、急停处理等等；

生产过程中操作员随时有可能需要“暂停‘运行，进行产品的检查，发现一切正常以后再接着运行；各逻辑动作的暂停功能实现是非常方便的。但如果在绕线也就是PLC在发脉冲过程中需要暂停，重新开始后又要保证所发脉冲数是原设定值，也就是保证所绕线圈数是争取的，PLC内部对脉冲数的处理必须非常jingque，快速；除了采用脉冲个数判断的方法以外，汇川H2U系列PLC”定位“功能指令，随时断开脉冲输出再驱动系统会自动记忆脉冲个数，只要用户程序不复位，系统会接着原来树枝发脉冲，非常方便；

终用户产品的多样化在成程序中需要非常多功能选择判断，试机程序处理时比较繁琐；采用IST方便指令以后逻辑及个功能动作的切换、转移都非常方便，大大降低了编写程序的难度，提高了程序的可读性、可维护性。

为了方便终用户操作方便，配合触摸屏的”数据配方“功能，记忆若干组产品参数；操作人员根据订单的变更可以方便的调用，简化操作，减少认为因素造成的废品；

1 引言

程控变频钢球加工机床是我公司主导产品，产销量居国内首位，并批量出口美、德、日、韩、意大利等国。产品设计吸收了国内外多项先进技术，本文就电气传动控制部分进行阐述。

九十年代以来，变频传动技术日臻完善，其调速稳定，节能降耗，方便可靠等优点突出，已完全取代原来的滑差调速和直流调速。而可编程序控制器易于编程，易实现传统的继电器控制不能实现的许多功能。PLC与变频器的系统集成自动化已成为产品设计时的解决方案。RS485通讯只需用两根线，安全可靠且传输距离远被广泛应用在变频器和PLC上，这就使变频器与可编程序控制器通讯极为便利，低廉的成本也提高了产品的竞争力。

2 工艺过程简述

研磨机的主要动作为转动研磨盘由主减速电机经一对三角皮带轮，通过卸荷带轮内的花键幅带动主轴旋转获得，输球料盘由减速电机经过一对链轮传递蜗杆减速箱，减速后由料盘内的直齿轮啮合带动料盘旋转。两者均需要选用不同的转速来加工不同系列的钢球，为此均选用变频调速。为了安全期间，在系统中也加上了机床运转保护功能。如主轴运行监控接近开关，装在机床的主轴大皮带轮上，随时监视研磨盘的运动状态，防止皮带打滑造成研磨盘卡死，当转速低于正常值时，就停车报警；料盘除设有转速检测外，还加有堆球时快速停机，在设定时间内若恢复正常则重新自动运行的保护。

3 系统硬件设计

3.1 单自动化平台

艾默生CT的EC10系列小型PLC因其运行速度快、通讯组网能力强、编程灵活、仿真模拟运行方便、程序保密性强、抗干扰能力强、性能稳定可靠，钢球研球机成为钢球研球机PLC的自动化平台。根据工程经验，爱默生EV1000系列变频器故障率能极低，能实现高转矩、宽调速范围驱动，有优越的防跳闸性能，对恶劣电网、高温、潮湿和粉尘有较大的适应能力，能较好满足钢球专用加工设备的多样化的使用环境，可以实现单品牌同平台技术集成，也成为项目设计的。由此项目通过选用爱默生的EC10-1614BRA小型PLC及EV1000-4T0055G和EV1000－2S0007G变频器，达到了单一自动化平台技术集成，例如EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行控制。

3.2 电气原理设计

系统主电机电气原理（料盘电机控制与主电机同）。为了用户调速及监控运行速度，电动机转速由电位器调节，其数值由线性数显表显示，不通过通讯控制。主令按钮线直接接于PLC的开关量输入点上。PLC——变频器对电机的启动、停止、点动功能采用通讯控制方式，使用双绞线通过RS485口来实现PLC对变频器的启停控制，这样极少占用PLC的输出点，也无需用接触器控制，降低了机床的成本。

EV1000RS485口直接端子连接，极为方便。但需要注意的是RS485口“+”，“—”极性不能接反，否则将无动作。因变频器本身具备过电流，过电压，欠电压，接地，过热和过载等多项保护功能，一旦异常故障发生，常开点RA，RC闭合，变频器立即停止输出，将断开所有的动作并停车报警，我们将其接入PLC的输入点来控制。变频器故障时可查看变频器屏幕上显示内容，对照变频器使用说明书异常原因及处置方法，采用相对应的措施进行处理即可。变频器多项对输出的保护功能使我们无须对电动机另加保护环节，直接接于变频器的输出端子上即可。针对变频器的输入端保护相对较为薄弱，在输入端加上无熔丝断路器QF实现反时限热保护。

4 系统软件设计

EV1000变频器具有丰富的控制功能。因为研球机的两控制电机均为减速电机，选择做静止自整定，然后对高操作频率，低操作频率，JOG点动频率，加/减速时间，频率指令来源，运转信号来源，停车方式、过载报警检出及时间等参数进行设定。针对个别机床的共振现象对载波频率，跳跃频率，电机稳定因子等参数进行设定。为实现轻压启动机床及节电等性能，对转矩提升、自动节能、AVR功能等参数设定来优化系统性能；对通讯位址，通讯送传速度，通讯资料格式等参数进行设定，以使PLC对变频器实施控制。EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行。

通讯协议采用MODBUS模式，EVFWD为正转，1为COM1通道（EC10只支持通道1），1为通讯地址，其值必须预先设定，与变频器通讯地址一致，“唯一”且不可覆盖。EVREV为反转指令，EVDFWD为正向点动指令，EVSTOP为停止指令。

5 结束语

该系统应用变频器调速实现无级调速，满足用户工艺多样化的需求。使用RS485通讯口，不占用PLC的输出点，接线少，提高了产品的可靠性。所选艾默生CT变频器具有较强的自诊断功能，便于维护。该系统自投入使用以来，运行稳定，工作可靠，尚未出现故障，具有很高的性价比。