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深孔組合鉆床的自控系統(tǒng)選型

     交流伺服系統(tǒng)選型       
     選用三菱HC-SFS502型電機，它的額定轉(zhuǎn)矩為23.9Nm，最大轉(zhuǎn)矩為71.6Nm，功率為5kW，屬中慣量、中功率類型電機。配套伺服放大器為MR-J2S-500A。該系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)如下:
額定轉(zhuǎn)速:2000r/min;  
最大轉(zhuǎn)速:3000r/min;  
允許瞬間速度:3450r/min;

l高精度絕對值光電編碼器:17位編碼器的分辨率為每轉(zhuǎn)217=131072個脈沖。
l非常齊全的保護功能:具有過電流、過電壓、過載、電機過熱、編碼器故障、再生故障、欠電壓或瞬間電源故障、超速、誤差過大等各種保護。

PLC及定位單元的選型  

     三菱FX2N-PLC是FX系列中最先進的超級微型PLC，具有高速、高性能的特性:一條基本指令運算時間為0.08μs;一條應用指令運算時間約為1.52 ~ 100μs。FX2N-80MR的輸入點和輸出點均為40點。

    FX2N-20GM系列定位單元。它具有如下特性:
能提供2路脈沖輸出并能實現(xiàn)直線插補和圓弧插補;
不僅能處理單速定位和中斷定位，而且能進行多速運行等復雜的控制;
最大可輸出2路200kHz的高速脈沖。
可以不連接PLC而獨立運行，功能非常強大，特別適用于數(shù)控金屬切削機床。
采用彩色可視化的定位參數(shù)設置軟件，可以非常方便地設置參數(shù)和監(jiān)控定位運行。
20GM定位單元的脈沖當量(即每個脈沖對應的進給量)由設置軟件設定，最高設定可達到位移1μm / 脈沖或旋轉(zhuǎn)0.001°/ 脈沖，比PLC主機脈沖高出一個數(shù)量級。
能夠接受“手動脈沖發(fā)生器”的信號，可以在動態(tài)時對定位系統(tǒng)進行非常精細的調(diào)整。

變頻器的選型  

選用小型高性能的FR-E540-3.7K-CH型號，特性如下:
采用磁通矢量控制，能實現(xiàn)1Hz運行150%轉(zhuǎn)矩輸出;
具有PID調(diào)節(jié)、15段速度等多功能選擇。深孔組合鉆床就是采用PLC控制變頻器的多段速度，進而控制槍鉆電機的旋轉(zhuǎn)速度。
 
伺服系統(tǒng)參數(shù)設置、定位單元設置和PLC編程

    伺服系統(tǒng)參數(shù)設置
“電子齒輪”的計算
“電子齒輪”即“指令脈沖倍率”是伺服系統(tǒng)的一個重要參數(shù)。它的表達式是:指令脈沖倍率分子/ 指令脈沖倍率分母= CMX / CDV。它的設定范圍因機型而異，MR-J2S系列為:1/50＜CMX / CDV＜500，具體計算方法如下:

已知機械規(guī)格:
滾珠絲桿進給量:Pb=8mm;
減速機減速比:未使用減速機，n=1;
伺服電機編碼器分辨率:Pt=131072(脈沖 / 轉(zhuǎn));
脈沖當量:△L=10μm=10×10-3 mm(考慮機械加工精度，未采用△L=1μm精度);
計算:

因此設定CMX=4096   CDV=25

表1 MR-J2S-100A 伺服放大器主要參數(shù)實際設定表

定位單元20GM的設置及PLC編程 

     三菱FX2N-20GM(簡稱20GM)是一種小型智能化定位單元，它完備的功能完全可以與大中型PLC定位模塊媲美。20GM采用FX-VPS-E軟件，它的流程圖窗口由可視化的各種彩色符號塊組成，用“有向連線”連接，具有形象、直觀、簡潔、易用的特點。雙擊對應的指令符號塊即出現(xiàn)“參數(shù)設置”的形象化對話框，可以很方便地進行操作。(參見圖3)
FX-VPS-E軟件共有三個窗口:監(jiān)視窗口、參數(shù)設置窗口和流程圖窗口。

監(jiān)視窗口  

     該窗口設置有X軸 / Y軸的DOG(近點開關(guān))、START(啟動)、STOP(停止)、ZRN(原點回歸)、FWD(正轉(zhuǎn))、RVS(反轉(zhuǎn))以及Ready(就緒)、Completed(完成)、Error(故障)、Zero Completed(回零完成)等參數(shù)。操作者可以在軟件視窗上用鼠標點擊相應的參數(shù)框，即可驅(qū)動定位單元，進而驅(qū)動伺服系統(tǒng)并且可以進行實時監(jiān)測。(參見圖2)