如何在0i—F系統(tǒng)上通過S指令實現(xiàn)雙速電機高低繞組的自動切換

韓金嬌 謝龍

摘 要：應(yīng)用于FANUC-0I-TF系統(tǒng)，當(dāng)數(shù)控機床主軸裝配的是雙速電機時，雙速電機有兩個繞組，配備相應(yīng)的兩個接觸器，從而控制主軸的高低擋位切換。傳統(tǒng)的模式是通過使用M代碼的方式切換主軸的高低擋位，本文介紹了另一種變檔方式，電機可以根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速自動進行換擋，實現(xiàn)自動換擋。

關(guān)鍵詞：主軸自動換擋，電機高低繞組自動切換，雙速電機

引言

科技的發(fā)展，帶動著機床制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)和設(shè)計理念也不斷在更新完善。當(dāng)數(shù)控車床裝配雙速電機作為主軸電機時，它的一個傳統(tǒng)的控制方式是通過在控制面板上打M代碼，來控制主軸的高低檔位，但是這樣做有時候很麻煩，就像汽車的手動擋駕駛一樣，每次變速都需要手動換擋。所以想通過對梯形圖的修改以及對相關(guān)參數(shù)的設(shè)定來完善主軸變檔的控制方式。本文以FANUC αiIP 50/6000的雙速電機為例，介紹了梯形圖具體的編寫內(nèi)容和相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。

1.計算主軸變檔的臨界值

αiIP 50/6000的電機是雙速電機，有兩個繞組，它有很好的特性，在低速繞組接通時可以提供大扭矩，在高速繞組接通時可以提供大的功率，低速繞組最高轉(zhuǎn)速是1500r/min，高速繞組的最高轉(zhuǎn)速是6000r/min，當(dāng)主軸的傳動比是1：1.8時，傳送到主軸側(cè)的低檔最高速度是1500÷1.8≈834r/min，高檔的速度是6000÷1.8≈3334r/min?？梢钥闯鲋鬏S切換高低檔位速度的臨界值就是834r/min。若加工指令為M03 SXXX；XXX≤834 r/min，電機處于低速繞組的連接方式；當(dāng)XXX的值從小于等于834r/min改成大于834 r/min時，電機切換成高速繞組的連接方式。

2.系統(tǒng)輸出切換控制的使用方法

系統(tǒng)輸出切換控制的使用方法有兩種，一是根據(jù)速度指令切換的方法，二是根據(jù)實際電機速度切換的方法。本文中介紹的是根據(jù)速度指令切換的方法。

圖2.1顯示兩種情況切換的時序圖，一是從高速繞組向低速繞組切換，二是從低速繞組向成高速繞組切換。以αiIP 50/6000的主軸電機，傳動比是1：1.8的機床為例，首先分析第一種情況的時序圖，當(dāng)指令從S1000降到S200時，電機開始從高速繞組向低速繞組切換，主軸旋轉(zhuǎn)指令始終1，主軸的速度降到臨界值時，速度檢測信號從0變成1，然后給系統(tǒng)發(fā)出切換指令，切換完成后，主軸進一步減速到200 r/min；第二種情況的時序圖，指令從S200升到S1000，1000r/min在高速繞組區(qū)域，電機直接從低速繞組向高速繞組切換，切換完成后，主軸加速并達(dá)到1000r/min。

3.梯形圖的編寫及信號的說明

在更改梯形圖前還需要設(shè)幾個相關(guān)的參數(shù)，將4014#3設(shè)為1，表示對高低速特性用的兩電磁接觸器的接點進行確認(rèn)。4019#4設(shè)為1，表示在速度檢測信號（SDT）為“0”的狀態(tài)下，不執(zhí)行由高速特性向低速特性的切換，在速度檢測信號（SDT）成為“1”后再切換。4023為速度檢測水平參數(shù)。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速大于等于最高轉(zhuǎn)速的（設(shè)定數(shù)據(jù)/10）%時，速度檢測信號（SDT）成為1。具體以αiIP 50/6000的電機為例，電機的最高轉(zhuǎn)速是6000r/min，電機在大于1500r/min時切換成高繞組，即（設(shè)定數(shù)據(jù)/10）%×6000=1500，設(shè)定數(shù)據(jù)為250。梯形圖中G70.4為反向旋轉(zhuǎn)指令信號，G70.5為正向旋轉(zhuǎn)指令信號，F(xiàn)22中記錄S指令值，D100中設(shè)定的是主軸切換高低檔位的臨界值。每當(dāng)操作主軸時，將S指令值與D100中設(shè)定的值進行比較，大于設(shè)定值時，高速繞組切換指令的中間信號R1000.0為1，電機默認(rèn)情況下是處在高速繞組的連接方式下，當(dāng)指令小于等于設(shè)定值時，向低速繞組切換的中間地址R1000.1為1，從第三行的梯形圖中可以看出R1000.1=1，要想G71.6（RSLA）的信號為1， F45.2（SDT）速度檢測信號就得為1，這里的G71.6是輸出切換請求信號。根據(jù)上面我們對電機從高速繞組向低速繞組進行切換的說明，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速大于等于最高轉(zhuǎn)速的（設(shè)定數(shù)據(jù)/10）%時，速度檢測信號F45.2 （SDT）成為1。然后電機切換繞組即主軸進行換擋。特別要說明的是F46.2（RCHPA） 為動力線切換信號，0表示選擇用高速特性的電磁接觸器，1表示選擇用低速特性的電磁接觸器。這個信號在G71.6（RSLA）信號輸入之后被輸出，即PMC→CNC發(fā)送的是G71.6信號，CNC→PMC發(fā)送的是F46.2信號。

當(dāng)向低速繞組切換時F46.2從0變成1，R1000.2=1，輸出Y5.0=1，這時電箱內(nèi)部低速繞組接觸器線圈吸合，但其實系統(tǒng)控制會先將電動機的動力斷開，在確認(rèn)電箱中高速繞組接觸器線圈已經(jīng)斷開之后再切換到低速繞組的電磁接觸器，之后將已經(jīng)切換成低速線圈的信號X5.0=1送到G71.7中。G71.7是用低速特性電磁接觸器狀態(tài)信號（RCHA），G72.7是用高速特性電磁接觸器狀態(tài)信號（RCHHGA）。同理當(dāng)向高速繞組切換時F46.2從1變成0，R1000.3=1，輸出Y5.1=1，高速繞組接觸器線圈吸合，切換完成后X5.1=1，G72.7的信號將送到CNC中。

結(jié)束語

本文介紹了關(guān)于主軸電機通過指令代碼可以自動切換檔位的內(nèi)容。自動換擋可以節(jié)省時間，當(dāng)電機處于不同繞組時，有不同的參數(shù)與之配置，提高了電機特性，帶來更高更精更快的加工。