铣切锯电气说明书.doc

XFJ数控旋铣飞锯机电气控制系统操 作 手 册沈阳理工大学科技开发总公司目 录1 概述-32 设备的构成及主要技术性能-32.1系统的构成- 32.2主要技术性能-33 电气系统工作原理-43.1锯车循环工作原理-53.2铣切交流伺服系统工作原理-64 基本接线与安装说明-64.1基本接线-6 4.2安装要求-74.2.1 电源要求-74.2.2地线要求-74.2.3屏蔽电缆的屏蔽层处理-75 基本设定与操作说明-7 5.1界面设定板功能说明-75.1.1欧陆直流调速器操作控制面板-75.1.2欧陆参数存放-85.1.3西门子交流变频器设定项目-95.1.4 计算机系数设定项目-96 通电运行操作步骤-9 6.1手动部分-96.1.1手动按钮操作说明-9 6.2触摸屏操作说明-106.2.1工作监控画面 -106.2.2组参数画面-116.2.3管参数设定画面-126.2.4 PC参数设定窗口-136.2.5 原点确定窗口-146.2.6报警履历查询画面-156.3自动部分-166.3.1自动操作说明-166.3.2其它按钮及转换开关-166.3.3自动操作注意事项-16 6.4 操作注意事项-167 常见故障及排除-177.1 切管相对尺寸误差较大（10mm左右）-177.2切管相对尺寸误差过大（大于10mm）-177.3 切管时锯车不返回-177.4 锯车启动中突然停止-177.5锯车返回时前滑距离远及回零位时不稳-177.6运行过程中过流继电器跳闸-177.7切管长度比设定长度小，但相对误差正常，显示正常-187.8锯车回零位时冲击大或站不住-187.9由追踪到返回时锯车冲击大-187.10主电路接通后直流电机出现爬行-181 .概述：XFJ系列飞锯机吸收了国外同类产品的优点，对控制系统进行了优化设计，大大提高产品智能化程度，使之结构简单、稳定可靠、故障率低、自动化程度高。行车控制系统采用“双闭环控制思想，在理想状态下，锯切相对误差为： LLE+LM 其中: LE电气系统显示误差(一般在0.5mm以内) LM机械系统积累误差(设计值在0.62 mm以内)因此,在测速辊与管材之间无滑移轧机速度稳定的情况下锯切相对误差为: L0.56mm(根2020年1月27日星期一据工艺要求调整设备,使L上移,偏差值为+1.12mm)。但是,由于受测速辊与管材产生相对滑移、轧机速度的波动，控制系统超调及某些干扰的影响，实际锯切误差为：L+6mm计算机除了对管材设定长度进行修订外，无须任何调整。从面板显示器上直接读出钢管长度和轧制速度。从状态显示看出计算机程序的运行状态，并判断出故障的发生点。铣切交流伺服系统采用日本“三菱电机”生产的QD75P4四轴定位模块，电气系统定位误差可达0.1um，机械系统加工安装误差（设计值在0.10.2mm）。 但是由于锯片受到加工及运转过程中的变形影响，实际对切误差小于0.5mm。2 .系统的构成及主要技术性能：2.1系统的构成：该系统由计算机、三菱Q系列可编程控制器、三菱交流伺服系统、西门子 6RA70直流调速系统、西门子6SE70交流变频调速系统、CC-link通讯系统和HMI人机介面组成。2.2 主要技术性能： 控制电路：与电源电路完全隔离控制功能：全数字。行车系统先进的PI（比例-积分）调节，具有自适应电流环，以达到最佳动态性能。电流环具有自整定功能。交流伺服系统先进的定位模块，定位精度高。速度控制：采用双闭环-位置环、速度环速度范围： 042米/分动态控制精度：0.1%参数：管长与管速以及管规格通过A970GOT人机介面设定，其它参数都用软件，通过串行口完成。工作温度：0C+55C范围：强制冷却装置在35C以上线性降低功率。 自然冷却+装置在45以上线性降低功率。储放：20-+55 避免阳光直晒。确保为干燥无腐蚀的环境。3 . 电气系统工作原理：计算机时实检测可编程控制器（PLC）发出的数字信号，经过处理后产生速度给定信号2219送给西门子调速装置，从而对行车直流电机进行调速。Q系列可编程控制器通过串行通讯系统传递的现场信息控制计算机及行车系统，对管材进行优化切割。交流伺服系统根据HMI输入主机内的产品形状、尺寸参数，PLC CPU进行运算，控制定位单元使伺服系统按照设定的产品形状、尺寸参数进行铣切。CC-Link通讯模块定位系统触摸屏HMI 高性能运动控制机直流调速装置拖动电机测速辊进给伺服电机2伺服放大器伺服放大器伺服放大器上位机网络系统进给伺服电机1转盘伺服电机PLC6SE70交流变频调速系统，按设定的速度控制铣切锯片电机，使锯片磨损最小、利用率最高。 管参数设定设定管长、模拟管速管系数、车系数 夹紧、铣切等动作 图1电控系统原理框图3.1锯车循环工作原理：在自动状态下，钢管与测速无滑移接触.测速辊每转一周，钢管长为：S=2R 式中：R-测速辊半径测速辊转动一周，脉冲发生器发出2000个脉冲。这一脉冲经过信号处理后一路经f-v 转换后作为位置信号，一路送计算机作为钢管的长度，通过运算得出钢管的速度并显示。计算机计算残长：SC=L0-L1 （1） 式中：L0-设定钢管长度 L1-钢管通过锯口的长度当SC到达启动残长时，计算机送出给定信号。锯车开始以等加速度追踪钢管，此时（1）式变为：SC=L0-（L1-L2） （2） 式中：L2-锯车走过长度；锯车脉冲通过脉冲发生器发出。锯车的移动距离为： L2=ZM/i 式中：Z -齿轮齿数 M -模数 i -减速箱传动比锯车脉冲一路送转换后作为速度反馈信号，一路经信号处理后送计算机，经运算得出锯车距离。当锯车速度与钢管速度相同时，若SC=0，则尺寸（即位置）也达到闭环，这时进行夹紧、铣切，若SC0，计算机则不发生夹紧、铣切信号，这时称为调整段，直到SC=0。管移动 锯车同步跟踪夹紧、铣切 管移动 锯车追踪 管移动 锯车启动 管移动 锯车原位 SC =L0-L1 SC =L0-（L1-L2） SC =L0-（L1-L2） =A =A 管移动 锯车返回 管移动 锯车同步跟踪松夹 管移动 锯车停止 原位到 松夹到位 铣切完毕 图2锯车工作循环框图3.2 铣切交流伺服系统工作原理：铣切交流伺服系统采用三轴极坐标控制方式，一个回转轴，二个进给轴。 Y R R X 图3公式如下： R1=X/cos R1=Y/sin ;R2=X/ cos (+); R2=Y/ sin (+); R=R1-R2;定位系统按此运算公式编辑软件使定位系统实现任何形状。 4. 基本接线与安装说明4.1基本接线控制系统的接线见管路接线图电源电缆最小定额必须为1.25 x满载电流。控制线路最小截面积为0.75mm2所有输入交流电源的接线，必须用高速半导体熔断器加以保护。控制系统的接地端,应有良好的接地或大地线路,容量尺寸按当地的电气标准确定。图4 方案1：飞锯机与高频、轧机的电源隔离 图5 方案2：飞锯机与高频、轧机电源分别引入4.2安装要求：4.2.1 电源要求：飞锯机工作电源波动范围不得10%，否则将不能稳定、可靠的工作。飞锯机系统要求厂家将高频焊管电源、轧机电源与飞锯机电源隔离开。有条件可用1：1电源变压器隔离或加电源滤波器，也可用足够容量的电缆从变电所直接引至飞锯机配电盘，示意如图4、5所示。4.2.2地线要求：在飞锯、控制柜周围设良好地线，将机座、外壳接地，尤其计算机控制器外壳必须单独设置地线（地线要求见现场管路施工图）并且不能与其他设备相连。 各电缆管道铺设后良好接地，严格按着现场施工图要求穿线。4.2.3屏蔽电缆的屏蔽层处理：所有脉冲发生器电缆屏蔽层均在计算机输出插座处接G2，给定输出线屏蔽层两端接G2。 5. 基本设定与操作说明5.1.1欧陆直流调速器操作控制面板： 电枢额定电压设定VA CAL 用4路开关设定，单位是伏。范围从150V DC525V DC。 电枢额定电流设定IA CAL： 由3个排列成3位（个、十、百）的十段旋钮开关设定，范围从 1A650A，单位是安。（范围从设定成电枢额定电流减1A。例：额定 220A则设定219A） 磁场额定电流设定IF CAL 由3个排列成3位（小数点后一位、个位和十位）的十段旋钮开关设 定，范围从0.1A19.9A 5.1.2欧陆参数存放 功能键： “M” 为菜单确认、 “” “”为菜单选择、 “E”为退回按照以下流程图顺序存放或存储参数： 数字式直流传动菜单级MENUE LEVEL设定参数SET PARAMETER 参数存储PARAMETER SAVE 电流环CURRENT LOOP速度环SPEED LOOP励磁控制FIELD CONTROL斜坡RAMP静止STALL励磁控制方式FIELD CTRL MODE IS斜坡加速时间0.5RAMP ACCEL TIME主电流极限100%CUR.LIMIT斜坡减速时间0.6RAMP DECEL TIME 按“”键UP TO ACTION速度反馈选择SPEED FBK SELECT自动调谐AUTOTUNE静止逻辑STALL LOGICAL编码器反馈ENCODER电流控制方式CURRENT CONTROLON存储完毕FINISHED启动ENABLE5.1.3西门子交流变频器设定项目 详见西门子交流变频器使用说明书5.1.4 计算机系数设定项目 确定锯车系数乘法器系数K，按下式计算： KJ=10ZM/（ip） 式中：Z -齿轮齿数 M -模数 i -减速箱传动比 p -脉冲发生器每转脉冲数 锯车系数乘法器系数一般情况下出厂时已经调好，不需要现场重调 确定钢管乘法器系数K，按下式计算： KG=10D /（2p） 式中：D -测速辊直径 (111.41mm) 根据以上计算值，将系数输入触摸屏中。KG=0.875 在实际生产中，若出现在管速低时切管尺寸正常，管速高时管偏长说明管系数偏小，管偏短时系数偏大，这时都要进行修正系数，直到实际管长等于设定管长。转动测速辊一周，计算机显示测速辊周长值。（350mm）6通电运行操作步骤飞锯机的工作状态可以由操作人员随时通过操作画面的开关切换，在手动状态下可以对各执行机构进行手动操作，如：轴回原点、静态铣切（可以通过“短尺”按钮实现）、手动夹紧、手动松开、转盘旋转及进给进退等动作。在自动工作状态可以通过“短尺”按钮对停止的和前进的钢管任意进行切割。在钢管切割的过程中，可随时根据要求进行尺寸设定的修改，修改后的尺寸将在下一次切割有效。无限长钢管的长度可以通过切断数字测量开关来实现。当全部接线完毕，检查无误后，将锯车推到极限，使齿轮、齿条拖开。并按下列顺序通电：6.1手动部分手动部分包括手动夹紧、手动松夹、轴回原点、静态铣切（短尺）、锯车前进、锯车后退、转盘旋转及进给进退等部分。6.1.1手动按钮操作说明（1） 系统上电，按动“控制电源接通”按钮，“松夹”、“原位”、“测量” “手动”等信号灯亮，HMI显示正与PLC通讯。（2） 等待1分钟左右触摸屏进入初始画面。稍后，自动跳到工作画面。检查CC-Link、PC-PLC指示灯，正常工作情况下，灯闪烁。（3） 开机准备：分别启动油泵、转盘、进给、锯片及主回路（4） 按“转盘正转”按钮，转盘向铣切正方向旋转，可见转盘位置显示读数增大；反之，按“转盘反转”按钮，则减小。（5） 按“进给前进”按钮，进给1伺服电机带动锯片1向铣切正方向前进，可见进给1位置显示读数增大；反之，按“进给1后退”按钮，则减小。（6） 进给2运行同上。（7） 按“轴回原点”，转盘、进给1及进给2伺服电机自动回归原点。（8） 按短尺，可以手动切管（务必在静切前将切削参数设定好）。6.2触摸屏操作说明6.2.1工作监控画面（图6）闪烁状态，通讯正常工作状态指示 图6(1) 通讯状态及工作状态指示在画面左上角有两个指示灯，分别显示CC-Link通讯状态和PLC-计算机通讯状态（闪烁正常）；在画面右上角是工作状态指示器，分别指示手动、自动、模拟和待机四种工作状态。(2) 锯切工作状态监视画面上方中央，适时显示管长、管速及切断根数等。“清零”键，可清除所计管长。在出现负计数时，在断电前必须清零。“复位”键，复位切管计数。画面下侧中央，可适时监测直流电机电枢及励磁电流；锯片电流和三个伺服电机的位置及转矩(3) 画面切换按钮画面上方“组参数”按钮，画面下方“管参数设定”等四个按钮，为画面切换按钮。6.2.2组参数画面（图7）在工作监控画面，触摸“组参数”按钮，进入组参数设定画面。可同时设定八组不同长度不同规格指定根数的管材。 图7操作方法：系统上电后，在手动状态下，设定好几组管长和相应根数（根数为零无效，跳到下一组执行），触摸“启动”按纽（变红），这时，转入自动状态后，设定即可生效。在切第一组参数时，管长更改无效。但在没有切最后一根管时，可增加根数或减一根（跳至下组执行）；在没切后两根时，可增加根数或减两根（跳至下组执行）或减一根；依此类推。 在自动状态下，启动组参数时，第一组参数“管长”不能立即生效，在下一根生效且根数被计入第一组中。即第一组根数被多计入一根，这时可将第一组根数加一。 另外，八组参数具有掉电保持功能。在下一次上电时，可保持掉电前的状态，继续没有切完的几组。如想跳出组循还，按压“退出” 按钮，启动被自动复位。这时可重新设定几组参数，重新按“启动” 按钮。 “工件规格选择”可用来选择圆管或矩形管两类管材（可在PC参数设定画面登录密码方可切换）。6.2.3管参数设定画面（图8，图9）在工作监控画面和组参数画面，都可触摸“管参数设定”按钮，在弹出的Password（只有操作人员和车间管理人员允许知道）对话框内，输入正确密码后，进入管参数设定画面。图8 设定方法：（1） 输入要进行切削管材的宽度、高度、管壁厚度；（2） 输入“锯片直径”、“锯片圆心间距”（两进给在原点位置时的实测距离）；（3） 输入“进刀量”参数；进刀量是指锯片在切透管壁厚度后，再切入的深度。一般在能够切断管材的情况下，尽量减小进刀量（经验设定：3-5mm）；（4） 输入“切削线速度”（矩形管参数）；“转盘进给线速度”、“转盘切削线速度”（圆管参数）一般应满足每齿切削量范围：0.10.15mm/齿每齿切削量公式：=V切削60/V主轴/Z V切削-锯片边缘沿管壁方向上的线速度mm/s V主轴-主轴旋转速度 r/min Z -锯片齿数值:0.10.15mm/齿 这样可设定切削线速度在50100mm/s之间；转盘进给线速度1530mm/s；转盘切削线速度50100mm/s。图9（5）“拉出延时”和“拉出角度”拉出延时设定在20005000ms之间。拉出角度是指管材要被切断前，剩余的旋转角度。例如：方管一般225度切断。拉出角度设为25度，则在转盘旋转至200度时，快速拉出开始前拉。一般厚壁管度数小一点，在20-28度之间；薄壁管度数大一点，在28-34度之间。实际设定要根据实际情况调整大小。如观察管壁有毛刺没切断，说明拉出早了，则试着减小拉出角。但角度太小锯片容易磕管壁，所以，在没有毛刺的情况下角度尽量大。设备在出厂之前，触摸屏内为用户提供100组参数。一些参数已经初始设定，用户可参考，根据自己产品规格自行设定。通过更改参数组号，可调用不同规格的参数组。参数设定好后，按压“存入数据库”按钮，将参数存入到PLC数据库中，以备以后调用。尤其注意的是：每次调用已有的参数或重新修改的参数，必须按压“数据存入定位模块”按钮将参数存盘后，才能生效（拉出延时，更改后可立即生效）。否则，伺服系统将按照未调用前或未修改前的参数进行切削，有可能打锯片或造成伺服系统故障或损坏滚珠丝杠。6.2.4 PC参数设定窗口（图9）在工作监控画面，触摸“PC参数设定”按钮，弹出窗口画面如下图所示。 图9 设定方法：（1）参数“管长设定”、“模拟管速”、“递送距离”和“落锯延时”不需登录密码即可修改。（2）设定锯车系数和钢管系数，为安全起见需登录密码，才能进行修改，修改后，可触摸“退出”按钮退出登录，以免其他人员误操作。 注意：以上操作完成后，必须按压“数据发送”按钮，将数值传送给计算机才能生效。6.2.5 原点确定窗口（图10）在工作监控画面，触摸“原点确定”按钮，弹出窗口画面如下图所示（登录完密码）图10设定方法：首先，需要登录密码，登录后出现隐藏的开关。（1）转盘原点调整：在原点位置需要前移或后移情况下，在“转盘调整”后面输入调整后的位置（转盘原点位置为45度）。例如原点位置在原来基础上正转1度，则输入46度，然后按压“转盘”开关，转盘转到46度，然后，按“转盘原点”开关1秒，可看到转盘位置读数改为45度，调整生效。一般出厂转盘原点已经效准。重新确定：但当机械传动齿轮位置调整或伺服电机原位丢失报警发生时，须重新确定原点。这时将转盘转至水平位置（用水平仪校准），读取位置读数，将该读数减去45度后，所得的数输入到“转盘调整”后面，然后按压“转盘”开关，转到指定位置，再按“转盘原点”开关1秒，可看到转盘位置读数改为45度，调整生效。（2）进给原点 调整：在原点位置需要前移或后移情况下，在“进给调整”后面输入调整后的位置，例如原点位置前移2mm，则输入2（mm）,然后分别按压“进给1”开关、“进给2”开关，待进给1、进给2当前位置变为2mm，再分别按“进给1原点”开关1秒、“进给2原点”开关1秒，可看到进给1、进给2位置读数改为0mm，调整生效。调整后必须将“管参数画面”中 “锯片圆心间距”修改为原距离减2倍调整距离。本例为原距离减4mm，再存盘（存入数据库，存入定位模块） 重新确定：但当机械传动滚珠位置调整或伺服电机原位丢失报警发生时，须重新确定原点。这时将管材送入夹具内，夹紧管材后，将转盘转至水平位置（90度），用钢板尺测量锯片圆心到管壁的距离。调整进给1和进给2使它们所带锯片中心到钢管壁距离相等。再分别按“进给1原点”开关1秒、“进给2原点”开关1秒，可看到进给1、进给2位置读数改为0mm，调整生效。原点确定后，如锯片中心间距改变，必须将参数“锯片圆心间距”修改，再存盘。6.2.6报警履历查询画面（图11） 一旦系统有报警发生，触摸屏的最下一行会浮动出报警信息。这时，可按“报警履历”切换到报警履历画面。按压相应的报警信息，则弹出窗口画面，显示报警的处理办法。一些窗口画面还有报警复位按键，可复位报警。 图116.3自动部分 6.3.1自动操作说明自动部分又分为模拟自动部分及全线自动部分。（1）开机准备：分别启动油泵、转盘、进给、锯片及主回路； （2）将“数字测量”转换开关拨至“通”位置； （3）设定“管长设定”“模拟管速”参数； （4）将“自动-手动-模拟”转换开关旋至模拟位置； （5）按动“自动运行”按钮。自动信号灯亮，系统即进入模拟自动工作状态。 当模拟自动部分运行无误后，方可进入自动运行。其操作步骤同上。6.3.2其它按钮及转换开关 （1）短尺按钮：系统在手动状态，按此按钮，可进行静态铣切；系统在自动状态，按此按钮，计算机优先响应中断，即马上发出跟踪指令，启动锯车，完成各工步。此按钮锯车在原位时响应，且一次有效。 （2）急停按钮：此按钮在系统出现紧急状态时使用，按此按钮，中间继电器KA18吸合，待进给伺服退回原位后，系统退出自动状态，计算机复位。6.3.3自动操作注意事项模拟开车，观察锯车跟踪状态，用示波器看速度曲线或者从钢管长度显示观察每次管长的相对误差，一般应小于1mm 全线开车，先以低管速试车，观察实际管长及切口情况。切口不垂直，检查测速辊与钢管接触有无打滑，测速辊弹力足够否，观察锯车启动时，启动电流的大小。若启动电流达不到额定值应将正向堵转电流调至1.8倍电机额定电流。应该强调指出，所有这些工作，都是在传动系统、继电系统接线无误的条件下进行的，在计算机输入信号没接计算机端子之前必须测量各信号高、低时的电平值。高时24V、低时为0，不允许有交流电压及高于24V的直流电压出现。以上为基本通电规则，如在哪一环节出现异常，不允许联机运行，直到排除故障，方能模拟开车，并经过反复观察，确定一切进入正常状态后，再投入生产。6.4 操作注意事项(1) 系统每次上电,观察伺服原位请求指示灯及转盘和进给的位置，如原位请求指示灯亮，须进行轴回原点操作。(2) 每次参数设定完毕或参数改动（锯片变频频率和拉出时间除外），都应按“参数存入定位模块”按钮将参数存盘才能生效。(3) 应正确设定管切削参数。否则，可能发生事故，不能正常切管甚至锯片破碎，严重者可损坏机械。(4) 正确设定车系数及管系数。否则，造成切管尺寸不准，管系数设错，可造成追踪不同步，打锯片。所以，不能轻易改动。(5) 自动运行状态下，出现紧急情况排急停按钮或进给前后极限、转盘前后极限报警出现时，恢复正常后，要将锯片停止再启动。否则，不进行切削。7. 常见故障及排除：由于系统技术复杂，包括计算机、PLC、伺服定位系统、传动系统、继电器电路及机械设备和液压系统，因此出现故障也是多种多样的，本文就常见故障现象分析故障点所在，以供维修人员参考。7.1 切管相对尺寸误差较大（10mm左右）这一现象如果锯车在运行时稳定，并且管子截面垂直，极大可能是管脉冲不准。这时从计算机显示器可以看到管速变化也很大，管长显示每次相对误差也大于1mm，因此应该着重检查：管脉冲发生器测速辊、连轴器、锯车减速器、齿轮、齿条啮合间隙。设计要求传动系统累计间隙S1mm，实际在1.5mm以内也可。同时也应该观察速度波形（2219对GM），看速度曲线稳定度。 7.2切管相对尺寸误差过大（大于10mm）伴随这一现象，很可能有管口马蹄形，跟踪不稳定及管长显示误差大，这时应着重检