变频技术及应用（三菱 第二版）课件：车床主轴变频调速控制系统

车床主轴变频调速控制系统学习目标1.熟悉变频器多段速控制运行方式。2.会进行调速方案的选择。3.会设计车床主轴变频调速控制系统电气原理

图

。4.会根据要求设置变频器参数。5.能正确编制车床主轴变频调速控制PLC

程序。车床主轴变频调速控制大部分车床并不需要连续调节转速，

一般只要能切换若干段固定的转速即可满足要求。而几乎所有的变频器都设置有多段转速的控制功能，只需要控制变频器的多段速选择端子，就可以切换7

段或15段转速，避免使用昂贵的PLC

模拟量输出

模块来连续调节变频器的输出频率。本任务就是利用变频器的多段速控制功能，实现对车床主轴

的变频调速控制。车床主轴变频调速控制工作任务相关知识变频器在外部操作模式或组合操作模式3下，可以通过外接开关器件的组合通断来改变输入端子的状

态，从而实现运行频率的转换，这种控制频率的方式称为多段速控制功能。一、7段速度控制7段速由RH

、RM

、RL通断的组合来实现。车床主轴变频调速控制2速(中速)3速(低速)ONONON速度12速度13速度14速度15ONON

ON

ONONoNONONONON

ON

ON速度9速

度

8ONONON

ONON

ONONON7段速度运行

8～15段速度运行4速ONONON车床主轴变频调速控制时

间oN

ONONRHRMRLRES-速度10速度11RHRM-RL1速(高速)6

速7速时间输

出

频

率

(

H

2z

)5速输出频率/Hz车床主轴变频调速控制二、8～15段速度控制通过端子RH

、RM

、RL和

RES

的通断组合就可以实现15段速控制。8～15挡位的速度频率参数由端子Pr.232~Pr.239进行相应的设置。车床主轴变频调速控制操作提示RES

端子操作注意事项(1)RES

端子(变频器复位)的初始值为Pr.184=“62”,

即用于变频器的复位功能。(2)RES端子用作多段速时，需要将功能变为“15速选

择”,即更改参数Pr.184=“8”。(3)任务结束后，要及时复位相关参数为初始状态。即

n≤300r/min

为恒转矩区；n≥500r/min

为恒功率区。(3)各挡转速下的负载转矩(4)电动机额定转矩车床主轴变频调速控制三、变频调速拖动系统的分析1

.基本数据(1)调速范围(2)转速np=300

r/min车床主轴变频调速控制2.调速方案的选择(1)

频率调节范围限制在额定频率以下TMN>T=63.7N·mnMN≥n=2000r/min所

以

，

(kw)取

P=15kW(2)频率调节范围达100Hz,一挡传动比

nn≥n/2=1000

r/min所以

(kW)

取

P=7.5kW车床主轴变频调速控制(3)频率调节范围达100Hz,

两挡传动比nMN≥300r/min所以

(kW)取

P=2.2kW车床主轴变频调速控制3.两挡传动比调速系统的计算(1)决定高速挡和低速挡的分界转速

np=300×2=600(r/min)(2)确定系统的传动比1)低速挡的传动比λ=1440/300=4.8取

λ1=5λH=1440/1000=1.44取

λH=1.5由于所取的λ和λa值均与计算值不同，故表中的数据将有所调整。工作区低速挡高速挡恒转矩区恒功率区恒转矩区恒功率区负载转速范围(r/min)75～300300～600600～10001000~2000工作频率范围(Hz)12.5～5050~10030～5050～100电动机转速范围(r/min)360~14401440~2880864~14401440~2880车床主轴变频调速控制拖动系统的工作区车床主轴变频调速控制(3)核算核算时所用的公式如下：1)低速挡负载的折算转矩(即折算到电动机轴上的转矩)T'{x=Tix/λ式

中T'x——第X

挡转速时负载转矩的折算值，Nm;TLx——第

X挡转速时负载轴上的转矩，Nm。2)高速挡负载的折算转矩T{x=Tix/

入日车床主轴变频调速控制3)电动机的过载能力Bx=B

、Tux/T',x式

中

βx—电动机在第X挡转速时的过载能力；PMN—电动机的额定过载能力；TMx—

第X挡转速时的电动机转矩，Nm。转速挡12345678负载转速(r/min)7512020030050080012002000传动比51.5电动机转速(r/min)375600100015002500120018003000电动机工作频率(Hz)13213552874262.5104电动机的调频比0.260.420.71.041.740.841.252.08电动机有效转矩(N·m)14.614.614.614.08.414.611.77.0负载转矩(N

·m)63.763.763.763.738.223.915.99.55负载转矩折算值(N·m)12.712.712.712.77.6415.910.66.37带负载的过载能力2.872.872.872.872.752.32.762.75车床主轴变频调速控制根据上述公式，将计算结果列于表中。各挡转速的转矩核算结果序号分类名称型号规格数量备注1工具电工常用工具型号自定12仪表万用表、测速仪型号自定13设备器材计算机已安装三菱GX

Developer编程软件1变频器三菱FR-E740系列1PLC三菱FX2N系列1三相异步电动机1低压断路器DZ47-603P32A1交流接触器CJX2-12101指示灯AD16-22D

AC220V1按钮LA19-114两挡旋转按钮LA38-11X284耗材连接导线若干车床主轴变频调速控制任务实施

一

、任务准备实施本任务所需的实训设备及工具材料见表。实训设备及工具材料输入信号输出信号名称元件代号地址名称元件代号地址启动按钮SB1XO主接触器KMY0停止按钮SB2X1工作指示灯HLY1正转启动按钮SB3X2正转输出端子STFY4反转启动按钮SB4X3反转输出端子STRY5速度1SA1X10高速端子RHY10速度2SA2X11中速端子RMY11车床主轴变频调速控制二、分

配PLC输入/输出地址根据控制要求编制PLC的I/O

地址分配表，见表。输入/输出地址分配表输入信号输出信号名称元件代号地址名称元件代号地址速度3SA3X12低速端子RLY12速度4SA4X13复位/多段速选择端子RESY13速度5SA5X14速度6SA6X15速度7SA7X16速度8SA8X17车床主轴变频调速控制输入/输出地址分配表车床主轴变频调速控制三

、系

统

接

线QFKMosSTFSTRRHRLRESSDPLC、变频器8段速控制接线图X0XIX2X3X10X11X12×13X14X15X16X17COMY4Y5Y10Y11Y12Y13COMSB1SB2SB3SB4SA4SA6SA7SA8匹LAC220VYOY1COM参数名称参数号设定值操作模式Pr.793RES端子功能选择Pr.1848(15速选择)上限频率Pr.1110多段速设定(高速)Pr.413多段速设定(中速)P:.521多段速设定(低速)Pr.635多段速设定(4速)Pr.2452多段速设定(5速)Pr.2587多段速设定(6速)Pr.2642多段速设定(7速)Pr.2762.5多段速设定(8速)Pr.232104注：调试结束后，请及时将参数恢复到出厂设置车床主轴变频调速控制四、变频器参数设置按照表所示设置变频器参数，采用组合运行模式。功能参数表车床主轴变频调速控制五、编制PLC程序CY000CY00r)(Y004CY005

)X001

MOV

KOPLC程序梯形图X000Y000Y000

仆XO10Xo11X012一十X013X014十X015一X016X017[MOV(MOV(MOVMOVMOVMOVMOVK2K4K6K5K3K7KRKIY010KIY010KIY010KIY010KIY010KIY010KIY010KIY010XO01X002Y004X003Y005X003X002[MOV

KIKIY010

H车床主轴变频调速控制六、联机调试控制程序编译成功后，将程序下载到PLC主机，并将PLC程序运行开关拨向“RUN”状态。联机调试步骤如下：1.合上低压断路器QF,按下SB1按钮，PLC输出继电器

Y0为“ON”,交流接触器KM接通，变频器电源接通，指示

灯HL发亮。2.按下SB3按钮，PLC输出继电器Y4

为“ON”,电

动

机

正转启动并运行，变频器面板中“RUN”

指示灯发光。车床主轴变频调速控制3.按下SB4按钮，PLC

输出继电器Y5为“ON”,电动机反转启动并运行，变频器面板中“RUN”

指示灯闪烁。4.分别闭合SA1～SA8,

运行频率在13Hz

、21Hz

、35

Hz

、52Hz

、87Hz

、42Hz

、62.5Hz

、104Hz之间切换。5.按下SB2

按

钮

，PLC

输出继电器Y0

为“OFF”,交

流接触器KM失电，变频器断电，断开低压断路器QF。序号考核内容考核要求评分标准配分得分1电路设计能根据项目要求，正确设计电路(1)设计电路不正确，每处扣5分(2)画图不符合标准，每处扣2分30分2参数设置能根据项目要求，正确设置变频器参数(1)参数设置错误，每处扣5分(2)漏设参数，每处扣5分20分3接线能正确使用工具及仪表，

按照电路图准确地接线(1)元件安装不符合要求，每处扣2分(2)接线有违反电工