西门子6ES7355-2CH00-0AE0功能介绍

引言

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，机床用户对变频器产品的调速作用更为关注。

主轴是车床构成中一个重要的部分，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量都有着很重要的作用，变频器主要应用于主轴调速系统。目前在经济型自动车床行业，变频器以其低成本优势得到了广泛的应用。

一、自动车床工艺介绍

1.自动车床简介

自动车床，是一种高性能，高精度，低噪音的走刀式自动车床，是通过凸轮来控制加工程序的自动加工机床。另外也有一些数控自动车床与气动自动车床以及走心式自动车床，其基本核心是可以经过一定设置与调教后可以长时间自动加工同一种产品。特别适合铜、铝、铁、塑料等精密零件加工制造，适用于仪表、钟表、汽车、摩托、自行车、眼镜、文具、五金卫浴、电子零件、接插件、电脑、手机、机电、等行业成批加工小零件，特别是较为复杂的零件。

2自动车床工艺说明

装工件:主轴转动到固定位置，机械手将工件装入卡盘内；

加工工件:主轴快速加速到所需转速，通过刀台的移动加工产品；

卸工件:加工完成，将产品从卡盘内推出，同时卡盘快速的转动到固定位置装入下一个工件。

二、现场工艺要求及调试方案

1.现场要求:

（1）启停速度快－－-加减速时间要求：加速0.5S，减速0.3S；

（2）定位响应快－－-定位时间：1秒以内；

（3）定位精度要求高－－-在2个脉冲以内；

2.调试方案

改造系统采用的方案为：高性能闭环矢量变频器+分频卡。系统方案中，变频器配备分频卡，使系统工作运行在闭环矢量控制模式，实现变频定位功能。因为在自动车床中，负载惯量大、减速时间短，需配备制动电阻，具体选型方法《V560系列高性能矢量变频器说明书》。

3、主轴变频定位系统原理

本方案整体控制框图见下图2。变频器采用不控整流方式从三相电网取电，由三相逆变全桥通过空间矢量调制（SVPWM）、闭环矢量控制（Field orientation control）实时控制主轴电机；通过传动机构，将转速信号反馈到变频器控制单元，反馈的转速信号通过分频卡换算为角度信号，与设定的角度做差，经过PID单元运算（加速过程PID,稳态过程PID）得到下一拍主轴电机控制转速指令（具有转矩限幅功能），  从而实现主轴转速、定位角度的实时控制。

4、调试步骤及参数设定：

系统中涉及到PID运算，在设置比例增益P值、积分时间I值、微分时间D值时要按以下原则设置：转速比例增益P值越大响应越快，但系统稳定性变差，过大的增益可导致转速震荡；积分时间常数I值越小响应越快，转速超调越大，稳定性越差。该参数与系统惯量成正比，惯量较大时，该参数应当设置较大数值。

参数组中转速比例增益1在主轴加速过程中有效，数值较比例增益2大，用于提高响应速度；比例增益2用于稳态过程PI调整，为了增加系统的稳定性，该参数数值较小。加速过程中两组PI参数可以通过滞环或连续切换方式，自动切换。

3、调试中出现的问题与解决方法：

（1）电机运行时出现震动及噪音

该现象原因：过大的增益比例P值有可能使转速震荡，从而稳速精度下降，甚至使系统不稳定；反之，加速过程缓慢，系统响应速度降低。载波频率主要影响运行中的音频噪声和热效应：载波频率值较小，虽然提高了变频器可带Zui大负载量，但产生的噪音将同样会增大。

解决方法：调整适当的PID增益（F8.1.21和F8.1.25）；增大载波频率。

（2）定位精度不高，定位时间长

该现象原因：过小的位置环增益，导致了系统响应速度减慢，在工况频繁变化的情况下定位精度下降。

解决方法：增大位置环PID的增益(Fb.2.21)。

三、实验结果分析

南方某数控机床厂采用该变频定位方案过程后，达到交流主轴伺服驱动的性能，在一台电机功率为2.2KW的自动车床上进行试运行，实验结果如下：

总结

通过实际的生产运用，将本方案应用于自动车床，实现了一次装夹，节省了外部按钮及中间继电器，且加工效率也提高近20%，提高了生产效率，降低了生产成本，充分的发挥经济型数控车床的优越性；经过长期应用，本方案运行稳定、响应迅速、定位精度高，与专用的交流主轴驱动系统相比更适合应用于经济型自动车床领域。

一、引言

空压机是一种压缩空气以提高气压的发生装置，是仅次于电力的第二动力源，广泛的用于驱动各种风动机械、风动工具，在冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石化、轻纺等行业有广泛的应用，是许多工艺流程中的关键设备。

传统的螺杆式空压机存在一些明显的技术弱点：如供气量无法连续调节，气压容易产生大幅的波动；卸载时严重浪费能源；频繁的启停，影响电机的使用寿命，设备维护量大等等。

近年来，通过变频调速技术改变空压机电机的转速，而且空压机的供气流量随着用气流量的改变自行调节，达到真正的供需平衡，在节能的同时，也可使整个系统达到工作效率，变频螺杆式空压机成为空压机市场的发展趋势。

二、变频螺杆空压机的优势分析

螺杆空压机的工作原理：由一对相互平行啮合的阴阳转子在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，从而实现空压机的吸气、压缩和排气的全过程。阴转子的槽及阳转子齿被主电机驱动而旋转。

但是，传统的螺杆式空压机存在一些明显的技术弱点：

（1）启动电流冲击大

传统的空压机主电机采用Y-△减压起动，起动电流约为额定电流3倍，仍然很大，对电网冲击大，易造成电网不稳以及威胁其它用电设备的运行安全。

变频器可使电机起动、加载时的电流平缓上升，没有任何冲击；电机实现软启停，避免冲击电流造成的危害，有利于延长设备的使用寿命；

（2）加、卸载调节供气的控制方式严重浪费能源

传统的控制方式，空压机在加载时：从设定压力到卸载压力的加压过程中，电能白白浪费掉，而经过减压阀减压的过程，也是在浪费能量；空压机卸载时：关闭电磁阀使电机一直在空转，这种调整方法同样是极大的能力浪费，卸载时的功耗约占满载的20%~40%。

在变频控制方式下，变频驱动系统通过控制电机转速来控制气压，使输出压力始终维持在设定压力，输出压力保持恒定，避免频繁加卸载导致的电能浪费。

空压机属于恒转矩负载，单就输出功率而言，采用变频调速节能效果远不如风机泵类二次方负载显著。但空压机大多处于长时间连续运行状态，由于设计时都是按Zui大需求来选择排气量的，而实际工作中，空压机经常会运行在非满载状态，非满载运行过程有着巨大的节能空间。

（3）供气压力稳定性差，生产工艺难保证

在产品生产环节，气压的稳定性对产品质量的影响是很大的，用户对供气压力精度都有一定要求，传统的空压机为避免气压不足，供气压力较要求值要偏高一些，但这样会使成本高、能耗大，同时频繁的加卸载也很难保证气压精度；

变频器可以闭环实时监测供气管路中气体的压力，PID调节器比较当前压力与设定压力差值比较，保证输出压力始终维持在设 定压力，输出压力保持恒定，提高生产效率和产品工艺质量。三、C320K与普乐特控制器变频方案介绍

C320K系列变频器，是四方电气技术有限公司在C320矢量型变频器基础上，改进完善了硬件和软件设计，集成了多项空压机控制和应用专用功能，内置标准的MODBUS-RTU通信协议，可配合普乐特控制器组成螺杆空压机变频控制系统。

方案配置：C320K变频器，普乐特MAM660VF3普乐特一体控制器（配CT相序检测传感器一套），NDK(BK)-150VA变压器（输入380V，输出220V、20V），其他元气辅件和线材请参考下面配线图。

四、安装调试指导

1. 变频器与MAM660VF3控制器的接线：

FWD、CM接22、23号              端子CC、GND接5、6号端子

RS+、RS-接3、4号                   端子TA、TB接 6、9端子 

2. 普乐特控制器设置

进入厂家参数，设置变频器型号（普乐特控制器的文本部分，厂家参数选择“SUNFAST”；

3. 变频器参数设置

F0.1=6（外部电流信号）;                             F0.4=0001（外部电子启动）；                                          

F0.7= 下限频率;                                       F1.18=电机转速（大多为2极电机）                                                                             F9.0=0104;                                                      F9.1=1；                                    F9.3=0001.从机

4. 常见故障的处理

“温度传感器失灵”   －－检查线路和PT100

“压力传感器失灵”   －－检查线路和压力变送器

“相序错”           －－相序接反或断相，检查线路

“排气温高”         －－检查通风，润滑油等

5. 调试步骤

控制器上电5秒自检，按启动键不能启动空压机，自检结束后按启动键，主机开始启动。主机启动过程为：22、23号端子闭合，给变频器启动信号；25号端子闭合，输出空压机启动指示信号，5、6号端子输出4~20mA电流给变频器，控制其输出频率，电机开始运转。

启动后控制器根据检测压力与设定的变频工作压力进行PID运算，输出4~20mA电流，调节电机转速，自动平衡供气压力，实现恒压供气。 

五、小结

变频螺杆空压机市场正在不断扩大，到2015年，我国的空压机市场容量将超过300亿元，国内的变频螺杆机正在经历普及的过程，变频螺杆机虽然初始投资大，但是回报率高。随着政府的节能减排力度的加大，客户节能意识的提高，可以预见，变频螺杆机的成长性高、未来市场容量庞大。