西门子6ES7214-2AD23-0XB8大量库存

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1 引言
    数字控制机床，简称数控机床（NC，Numerical Control）,是三十年来综合应用集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，在机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点。本文主要介绍安邦信G9系列变频器在数控机床上的优越性。

2 数控机床简介
    数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到的普遍重视，并得到了迅速的发展。主轴是车床构成中一个重要的部分，对于tigao加工效率，扩大加工材料范围，tisheng加工质量都有着很重要的作用。经济型数控车床大多数是不能自动变速的，需要变速时，只能把机床停止，然后手动变速。而全功能数控车床的主传动系统大多采用无级变速。无级变速系统主要有伺服主轴系统和直流主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机。通过皮带传动带动主轴旋转，或通过皮带传动和主轴箱内的减速齿轮（以获得更大的转矩）带动主轴旋转。由于主轴电机调速范围广，又可无级调速，使得主轴箱的结构大为简化。

3 数控车床的主要参数及对变频器功能需求 
    主要的参数和性能指标: 
    （1） 3.0kW数控车床
    电动机参数:
    额定功率:3.0kW;
    额定频率:50Hz; 
    额定电压:380V;
    额定电流:7.8A;
    额定转速:970r/min;
    机械传动比:1:1.5;
    加工材料:45#钢;
    实际测试性能指标:
    主轴转速:200r/min（变频器运行频率15Hz左右）的进刀性能及速度。 
    （2） 5.5kW数控车床
    电动机参数:额定功率:5.5kW;
    额定频率:50Hz;
    额定电压:380V;
    额定电流:13A;
    额定转速:1400r/min;
    机械传动比:1:1.5;
    加工材料:45#钢;
    实际测试性能指标:
    主轴转速:200r/min（变频器运行频率9～10Hz）;
    主轴转速:450r/min（变频器运行频率22Hz左右）的进刀性能及速度。 
    
4 G9系列变频器
    G9系列变频器采用先进磁通控制技术，电机在低速时转矩大，速度精度高，价格合理，功能齐全，具有瞬停电处理及速度跟踪再启动功能，确保系统实现连续运行机制，以保证电机运转在高效率状态，因此，采用G9高性能变频器代替主轴交流伺服系统，是机床行业佳的选择。如图1所示。
 

图1 数控系统示意图

    （1） G9变频器的特点介绍
    l 体积小，属于迷你型产品，占用控制柜空间较小;
    l 控制方式为正弦波SPWM，控制性能较以前的VF控制方式有很大性能上的改善，特别是在低速转矩上满足机床主轴的需求，5Hz时起动转矩能够达到以上;
    l 载波频率范围0～16kHz，减小电机的电磁噪音;
    l 提供标准的0～10V模拟量接口，能够与大多数数控系统接口兼容，通用性强;
    l 过负载能力强，150%以上额定输出电流超过一分钟;
    l 提供多功能的输出端子信号，例如异常信号，运转中信号，速度到达信号，故障指示，满足系统对于主轴速度状态的监控;
    l 自动转矩补偿，满足机床主轴在低速情况下的加工需求。
    （2） 调试环境以及接线、调试方法
    客户选配电机为3.0kW/50Hz/380V，选用变频器型号AMB-G9-3R7-T3B，制动电阻400W/150Ω，见图2。
    

图 2 变频器在数控机床上的应用

    变频器VS/GND端子提供与数控系统速度模拟量，VS接数控系统模拟量接口正信号，GND接负信号，信号为0～10V模拟电压信号，控制主轴转速。S1/S2/COM为变频器的正转/反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号或者反转信号，来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器S1/S2/COM，从而控制变频器的正反转。参数设置如下:
    l F005和F006为加速时间和减速时间，根据客户的要求，F001=5S，F002=1S;
    l F030和F031按照电机铭牌设置，F010=9A，F031=1; 
    l F012上限操作频率选择，对应于模拟信号10V输入时变频器的输出频率，由于是在0～2000rpm范围内调速，将机械减速比这算进去以后，此参数需要设置66.7Hz;
    l F002参数为运转信号和频率来源设定，设置为外部端子信号控制（3）。
    （3） 调试结果
    主轴电机采用G9高性能变频器驱动，满足加工要求，延长刀具的使用寿命。由于采用的的磁通算法，即使在低转速（低频）运行下也能平稳输出的转矩，以满足不同零件的加工需要，完全可以取代传统的滚动轴承主轴结构，并且此主轴结构简单、紧凑、可以实现真正的无级调速。此主轴的转速由外部模拟量信号来控制输出频率，在不同的加工工艺（如;粗加工、精加工等）需要不同的转速，此时可由数控系统输出不同的模拟量电压信号给变频器，实现不同的转速，同时启停信号也由数控系统控制，tigao自动化程度！
    
5 结束语
    数控机床主轴一般交流伺服系统、进口品牌矢量控制变频器以及变频专用电机，购置费用很高;安邦信G9系列变频器以其独特的性能和优越的性价比，在数控机床的应用上迅速崛起，为机床行业的客户降低约一倍的成本费用，而且可靠性高,为客户创造更多的效益。

是一种脉冲控制的执行元件，可将输入脉冲转换为机械角位移。每给步进电机输入一个脉冲，其转轴就转过一个角度，称为步距角。

三相绕组联接方式：y型

三相绕组中的通电顺序为

也可以为

三相单三拍的特点：

（1）每来一个电脉冲，转子转过30°。

（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序。

（3）每次定子绕组只有一相通电，在切换瞬间失去自锁转矩，容易产生失步，只有一相绕组产生力矩吸引转子，在平衡位置易产生振荡。

2）三相六拍工作方式

通电顺序为

a→ab→b→bc→c→ca→a…（逆时针）

a→ac→c→bc→b→ba→a…（顺时针）

每步转过15°，步距角是三相三拍工作方式的一半。

三相六拍的特点：电机运转中始终有一相定子绕组通电，运转比较平稳。

3）双三拍工作方式

定子绕组通电顺序为

ab→bc→ca→ab…（转子逆时针旋转）

ac→cb→ba→…（转子顺时针旋转）

有两对磁极同时对转子的两对齿进行吸引，每步仍旋转30°。

双三拍的特点：始终有一相定子绕组通电，工作比较平稳；避免了单三拍通电方式的缺点。

实际上步进电机转子齿数很多，齿数与步距角关系？

例如：转子40个齿，定子仍是 3对磁极，三相六拍。问步距角是多少？

于断裂区块油田，每个区块注水范围小，注水量随开采状况的变化，需要经常调整，大部分注水站都存在额定liuliang与实际liuliang不相匹配的问题。而油田注水由于压力高、水量大，注水电机大多是大功率电动机，电动机长期处于高耗能状态运行，采用变频调速装置对油田注水泵用电动机实行变转速调节，实现注水泵变水量控制是一项非常有效的节能措施。

    现有控制liuliang方式
    常规情况下油田高压注水采用闸板阀门控制来调节liuliang和压力。根据工艺要求，不允许长时间小排量运行，否则泵内温度升高造成汽蚀和机件烧毁等问题，过去被迫采用大回流方法降低温升，造成电力的大量消耗，给油田造成了大量的能源损失。
    在原设计系统工况中，用两台注水泵进行系统注水。在未进行变频调速改造中，该工况的注水系统能耗损失主要在控制阀节流上。通过分析，只有通过结合配注量，降低水压，减少各注水井的阀门控制压差，才能达到节能降耗的目的。

    变频系统原理说明        
    由于注水泵的实际liuliang比泵的额定liuliang小，因此节电潜力较大。系统中注水泵的注水控制是由变频器通过变送器的回馈压力值，与事先预设在变频器中的压力值进行比较，变频器中的PID调节器自动根据差值进行运算调节控制变频器变频调速运行；同时，变频器的运行参数通过内部计算机接口和通讯协议传输至计算机工作站；在计算机上可以随时检测和控制系统运行压力、电动机转速、输入/输出电压、输入/输出电流等参数，达到系统自动节能运行的目的。

    基本原理图如下：

    变频器系统与原有控制系统的比较

    1） 采用变频控制方式，其操作方便，无须手动调节进水阀门，极大的减轻了工人的劳动强度，tigao了工作效率。 

    2） 启动噪音低，在启动过程中电机从低频开始缓慢加速，经20秒后达到设定频率，由于启动电流很小，减小了对电网的冲击，保护了用电设备，延长了电动机的使用寿命，tigao了电机的效率，节约维修成本。

    3） 系统采用一拖二控制方式，采用压力变送器反馈电流信号（4—20mA）至变频器中央处理器（CPU）,经PID控制组成闭环控制系统。其输出频率的大小由作用处理器控制，使电机的转速自动增加或降低；当压力超过设定的目标值时即（＞5％）其中台电机转为工频运行，变频器启动第二台电机变频运行，保持水压恒定。这样不但减小了电动机的无功功率，而且tigao了水泵的工作效率，节约了能源。

    4） 普通的工频控制方式（原有的控制方式）则不能实现这样的目的，其启动和停止需要人操作，还需要调节进水的阀门开关来满足工况要求，即费时又费力，且容易出现操作失误，造成不必要的损失。工频运行控制方式的电机的转速是不可调节的，并且启动电流大，当供水压力超过所需的压力值时需人工调节进水阀门的大小来满足供水压力。这时电机仍以满负荷运行，多余的功率就消耗在阀门上，能源浪费很大。

    从以上实际工况中分析，采用变频调速的方式来满足生产的需要，使得注水泵既可大liuliang，也可小liuliang，既可高压力，也可低压力运行。可以用压力闭环或liuliang闭环控制注水的压力或liuliang，在注入站工况改变时，变频器可以使注水泵自动调节注水压力或liuliang。此时，泵的出口阀门全开，使泵的压差减至为零。这样，既节约了电能，又减少了阀门的维护量。还tigao了系统的自动化水平，降低了系统的噪音，改善了工作的环境，减轻了工人的劳动强度。采用变频调速来获得实际需要的水liuliang，不但节约了电能，tigao系统自动化运行程度；变频器自动根据需求量调节转速，而且平滑稳定，减少了人员的劳动强度；水泵的运行参数得以改进，系统效率大为tigao。