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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(jī)，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(jī)。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(duì)值光電編碼器:17位編碼器的分辨率為每轉(zhuǎn)217=131072個(gè)脈沖。
l非常齊全的保護(hù)功能:具有過電流、過電壓、過載、電機(jī)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(hù)。

PLC及定位單元的選型  

     三菱FX2N-PLC是FX系列中最先進(jìn)的超級(jí)微型PLC，具有高速、高性能的特性:一條基本指令運(yùn)算時(shí)間為0.08μs;一條應(yīng)用指令運(yùn)算時(shí)間約為1.52 ~ 100μs。FX2N-80MR的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)均為40點(diǎn)。

    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(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ);
不僅能處理單速定位和中斷定位，而且能進(jìn)行多速運(yùn)行等復(fù)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(dú)立運(yùn)行，功能非常強(qiáng)大，特別適用于數(shù)控金屬切削機(jī)床。
采用彩色可視化的定位參數(shù)設(shè)置軟件，可以非常方便地設(shè)置參數(shù)和監(jiān)控定位運(yùn)行。
20GM定位單元的脈沖當(dāng)量(即每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的進(jìn)給量)由設(shè)置軟件設(shè)定，最高設(shè)定可達(dá)到位移1μm / 脈沖或旋轉(zhuǎn)0.001°/ 脈沖，比PLC主機(jī)脈沖高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。
能夠接受“手動(dòng)脈沖發(fā)生器”的信號(hào)，可以在動(dòng)態(tài)時(shí)對(duì)定位系統(tǒng)進(jìn)行非常精細(xì)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(hào)，特性如下:
采用磁通矢量控制，能實(shí)現(xiàn)1Hz運(yùn)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(jìn)而控制槍鉆電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
 
伺服系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、定位單元設(shè)置和PLC編程

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

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

因此設(shè)定CMX=4096   CDV=25

表1 MR-J2S-100A 伺服放大器主要參數(shù)實(shí)際設(shè)定表

定位單元20GM的設(shè)置及PLC編程 

     三菱FX2N-20GM(簡(jiǎn)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(hào)塊組成，用“有向連線”連接，具有形象、直觀、簡(jiǎn)潔、易用的特點(diǎn)。雙擊對(duì)應(yīng)的指令符號(hào)塊即出現(xiàn)“參數(shù)設(shè)置”的形象化對(duì)話框，可以很方便地進(jìn)行操作。(參見圖3)
FX-VPS-E軟件共有三個(gè)窗口:監(jiān)視窗口、參數(shù)設(shè)置窗口和流程圖窗口。

監(jiān)視窗口  

     該窗口設(shè)置有X軸 / Y軸的DOG(近點(diǎn)開關(guān))、START(啟動(dòng))、STOP(停止)、ZRN(原點(diǎn)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(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)的參數(shù)框，即可驅(qū)動(dòng)定位單元，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。(參見圖2)