一、應用概述

系統架構圖，如圖1所示：

  

 

 

圖1：系統架構圖

 

正常情況下的定位，我們一般會通過伺服驅動器及伺服電機來完成。但是客戶在面對無減速機，電機與銑刀直連的情況下，需達到近6000RPM轉速的情況，很難選到轉速如此高的伺服電機，所以只有用變頻異步電機來完成該定位功能！客戶機型為內藏式主軸，電機及編碼器均在主軸內部，如圖2所示，電機、編碼器、溫度傳感器等一體式，編碼器為Sincos編碼器。

  

圖2：內藏式主軸

ATV340變頻器22KW以下自帶編碼器接口，可以接RS422增量式編碼器或者正弦/余弦（Sincos）編碼器（5V/12V/24V）。接RS422編碼器時，我們可利用TOST（Z相脈沖停止）與RPOS（位置復位分配）完成定位，但是ATV340如果連接Sincos編碼器時，暫時無法讀出編碼器的Z相信號，這時我們將Z相信號引出接至固態繼電器上，如圖3所示，應用固態繼電器的低電壓驅動3—32VDC，高電壓5—60VDC輸出以及快速響應等特點，接入施耐德M241 PLC的快速輸入通道，然后利用M241的外部中斷功能控制變頻器的定位停車。

 

 

圖3：固態繼電器

 

二、實現過程

1、在施耐德變頻器調試軟件Somove中，ATV340增加狀態字控制字，如圖4所示：

狀態字側增加PUC，Sincos編碼器的脈沖數

命令字側增加CMI，擴展控制字

 

圖4：Somove中配置ATV340的狀態字與控制字

 

2、同樣在Somove中，配置Sincos編碼器的設置，如圖5所示：

編碼器類型選成Sincos編碼器，5V供電，線數256

當編碼器類型為Sincos時，與內置編碼器脈沖數該參數無關。

 

圖5：Sincos編碼器的設置

 

3、變頻器編碼器接口定義及編碼器管腳定義圖

1）、ATV340變頻器編碼器接口定義，如表1所示：

  

表1：ATV340變頻器編碼器接口

 

2）、Sincos編碼器接口定義，如表2所示： 

 

表2：Sincos編碼器接口

 

3）、接線對應管腳，如表3所示：

 

 表3：接線對應管腳

3、M24 1PLC編程，控制功能塊的描述，如圖6所示：

Axis，軸的實例化

i_xEn, 激活或停用功能塊的命令

KeepOpEn為1，正轉反轉給脈沖命令，KeepOpEn為0，正轉反轉給高電平低電平命令

i_xFwd，正轉

i_xRev，反轉

i_xQckStop，快停

i_xFreeWhl，自由停車

i_xFltRst，故障復位

i_xwSpdRef，速度給定

 

圖6：ATV340控制功能塊

4、高速中斷控制ATV340精準停車

利用Sincos編碼器的Z+、Z-驅動固態繼電器，然后從固態繼電器的上端頭，接入至PLC的快速輸入通道，利用M241的快速輸入通道，外部中斷控制變頻器的停車指令。

 

三、難點突破

PUC為編碼器的脈沖數，掉電不保持，0—65530之間變化，實驗下來發現編碼器轉一圈的值為8096，上電后變頻器無法得知銑刀的初始位置。

應用固態繼電器的原因：變頻器側無一參數能讀到編碼器的Z相脈沖，因無法讀到Z相脈沖則無法尋原點，導致無法定位，通過固態繼電器中轉信號，接入至PLC的快速輸入通道，利用M241的快速輸入通道，外部中斷控制變頻器的停車指令。

銑刀正常運行時高速運轉（6000PRM），但是換刀時沒有速度限制，雖然加固態繼電器可能存在理論上的延遲，但是客戶對換刀時間沒有限制，所以應用固態繼電器中轉至PLC，利用PLC的外部中斷來控制變頻器的停車是一大亮點。