6ES7231-7PD22-0XA8大量供应
1 引言
桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，俗称天车，广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成，参见图1。
起重机电动运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为独立驱动，即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。
电动运行机构由三个基本独立的拖动系统组成。①大车拖动系统：拖动整台起重机顺着车间做“横向”运动（以操作者的坐向为准）。②小车拖动系统：拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动。③吊钩拖动系统：拖动重物作吊起或放下的上下运动。
相对于提升机构控制，桥式起重机在大车拖动以及小车拖动方面对于变频器的控制要求比较低，本文重点介绍台达VE系列变频器在提升机构控制上的应用。提升机构的运转具有大惯性，四象限运行的特点，与其他传动机械相比，对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求。台达VE系列变频器是专为起重机类负载而设计的变频器，具有如下特点：①具有全程矢量控制。在1HZ的低频下，无速度反馈环节，也能提供150%额定转矩的启动力矩。②四象限运行。可配置制动单元，实现四象限运行，动态响应好。③恒转矩特性。在全速范围内，具有恒转矩特性。
图1桥式起重机结构
2VE变频器在提升机构上的应用设计
为了确保设计条件，项目对于台达VE系列变频器起重机工程适用性进行实际测试。测试地点为株洲某生产起重设备的工厂。测试配置：电机型号为YZR200L-8（绕线电机），功率15Kw，额定数入电压380V，额定输入电流34.6A，电机极数8极，额定频率为50HZ，额定转速为712rpm，无编码器。抱闸采取电磁阀方式，使用3相380V电源控制。考虑到以后超负荷运行的可能，以及长期运行的稳定性，选用台达VFD220V43A-2变频器做测试。
2.1主电路设计
由于台达变频器功率大于11KW型号等级无内置刹车单元，选配外置推荐刹车单元VFDB4030一台。刹车电阻说明书上标配型号为4800W/27.2欧姆，考虑到刹车性能以及天气炎热时电阻的散热性能，刹车电阻规格的选择原则有两个方面的依据：等效电阻值保持在推荐小电阻值，功率选择为推荐功率的2倍左右。由于手头上有BR1K5W040(1500W/40欧姆)规格现货，选择12根BR1K5W040规格的电阻，通过串并联连接，其等效电阻为30欧姆，等效功率为18KW。实际连接示意图如图2所示。VE系列变频器电气接线图参见图3。
图2外置刹车单元VFDB4030电原理图
图3VE系列变频器电气接线
2.2变频器SVC控制方式
无速度传感器矢量控制（也称为SVC控制方式，sensorlessVC）可以获得接近闭环控制的性能，省去了速度传感器，具有较低的维护成本。与传统V/Hz控制比较，无速度传感器矢量控制可以获得改进的低速运行特性，变负载下的速度调节能力亦得到改善，还可获得高的起动转矩，这在高摩擦与惯性负载的起动中有明显的优势。正是由于这些驱动特性，该控制技术已逐渐成为通用恒转矩驱动应用的选择。
台达VE系列变频器提供SVC控制方式，能够很好的满足起重设备上启动时需要满负载（甚至是过负载，通常运行时间很短）运行。SVC控制方式从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性，前提是获得准确地电机参数。VE变频器涉及到电机的相关参数参见表1。
表1 VE变频器电机相关参数
2.3 报闸时序控制
在起重设备的应用上，一般都会存在机械抱闸机构，这主要是考虑到安全方面的因素。提升机构在机械抱闸机构抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑的现象（称为溜钩），防止溜钩是桥式起重机控制系统设计中的安全控制环节。当吊钩起吊重物停止在半空中时，如果要作上升或者下降动作，变频器的运行和对机械抱闸机构的控制，这两者之间的配合就显得非常重要；配合不好，有可能出现变频器报警（过载或者过流），也有可能出现重物溜钩的现象。针对这种现象，台达VE变频器专门开发参数来方便调整。使用台达VE变频器多功能输出指令第42号功能就能够很好的解决这个问题，具体时序图如图4所示。
图4报闸控制时序
多功能输出指令42主要用来控制机械抱闸机构的动作，其条件为：实际输出频率，实际输出电流，延迟时间。如果当实际输出频率大于02-33设置值，并且当实际输出电流大于2-32设置值，变频器开始计时，时间超过2-31设置延迟时间，多功能输出指令42就动作，打开机械抱闸机构；如果实际输出频率小于02-33设置值，或者实际输出电流小于2-32设置值，多功能输出指令42就不动作，机械抱闸机构关闭。这样做能够有效检测主吊电机是否励磁完成，保证起吊货物的安全性。
除了使用到多功能输出指令42，如果配合齿隙功能（7-15齿隙加速中断时间/7-16齿隙加速中断频率/7-17齿隙减速中断时间/7-18齿隙减速中断频率），就能够有效消除机械抱闸松开时的抖动现象，使启动/停止的速度更加平滑。
注意：对于05-05无载电流，可以通过几种方式获得：1。通过变频器动态测试电机参数计算出来（电机必须拖开负载运行），由于此台起重设备无法进行动态测试，这种方式不能采用；2。在电机铭牌上获得；3。在VF模式下空载运行，察看变频器输出电流；4。查询手册。
作静态测量。目前VE系列变频器提供3种电机参数测量方式：①动态测试，此种方式电机测量时电机需要做无载运行；②静态测试，此种方式需要事先输入电机无载电流；③静态测试（电机轴端有机械锁定）。
电机参数测量完成后，察看电机参数：
2.5负载运行
使用以上参数，进行负载运行。0-50HZ带6吨载运行时母线电压的状态：
（1）不运行状态。500VDC；上升启动时电压480VDC；下降过程中大电压730VDC；
（2）带8吨载运行时输出电流的状态。上升启动时大电流70A 下降过程中大电流56A 稳定运行时电流29A。
3 结束语
带载情况下启动电流保持在3倍额定电流范围（VE变频器过载电流范围为额定3倍）以内，能够提供足够启动转矩；带载下降过程中大母线电压维持在730VDC设定值，保证了变频器不出现OU报警；2-11=42功能判断条件采取频率和电流综合判断，保证在带载情况下不出现溜钩现象。经过测试能够满足项目起重设备长期安全稳定运行的要求。
通过大型立式车床项目描述机床数控化的问题，提出台达PLC解决方案。对于台达EH 系列高性能PLC单轴伺服定位扩展模块DVP01PU-H给出较详细讨论和应用编程案例。
1引言
随着机械行业的技术进步和市场的不断发展，市场需要更高的加工精度和工作效率，普通机床已经远远不能满足用户的要求，数控机床在市场中所占的比重越来越大。价格合理的数控系统是数控机床市场竞争力的重要因素，太原机床厂C515立式车床采用DELTAEH系列PLC加DVP01PU-H单轴定位模块，非常方便的实现了速度控制、定位控制、原点复归、手摇轮MPG输入等多种功能，不仅满足数控设备的功能要求，响应速度快，价格合理，值得借鉴。
2项目简介
太原机床厂设计制造的C515单柱立式数控车床，属于大型车床的一种。大加工直径2300mm；大加工高度1000mm；大切削量7mm；小进给量10um。
2.1主辅传动
（1）驱动部分采用1台30KW高压伺服系统控制工作平台的旋转，2台1.6KW大惯量伺服系统控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给。
（2）传动部分采用减速机和滚珠丝杠加滑块传动，水平（X轴）方向10um/20 pulse、垂直（Z轴）方向10um/30pulse。
2.3控制要求
（1）通过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的点动（点动速度通过手调电位器控制）。
图1单柱立车结构
（2）过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向变速移动（移动速度通过手调电位器控制），可以随时中止，且不影响下一动作。
（3）原点复归功能。
（4）手摇轮可以迅速且准确的实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向进给，单步小进给10um，进给速度与手摇轮转动速度一致。
（5轮控制模式需提供低（x1）、中（x5）、高（x10）共3个速度，既可用于单步定位，又可用于快速移动，方便用户操作。
3台达数控解决方案
3.1配置设计
根据系统分析，选用台达EH 系列高性能PLC作为主控单元。DVP 32EH00T（32点200Khz高速输出型主机） + DVP48HP00R（48点继电器扩充24D＋I24DO） + DVP 04AD-H（4点AI扩充） + DVP01PU-H（单轴定位扩充） + DVP 01PU-H（单轴定位扩充）。 其中DVP32EH00T主机可输出200K开基极脉冲信号，用于控制工作平台旋转的30KW 380V高压伺服；2个DVP01PU-H单轴定位模块分别用于控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给；DVP04AD-H模拟量采集模块用于检测2路电位器调节的电压值作为设定的工作速度。
3.2主机简介
DELTA EH PLC，程序容量15872steps，处理速度0.24us，输入/输出点数大各256个，可扩展8个功能模块，自带双通讯口（可扩COM3）采用MODBUS协议，Easybbbb功能可方便实现集联，自带4路高速脉冲输入（高2路达200K），DVP20EH00T和DVP32EH00T机型支持双路200K脉冲输出。是一款功能强大的PLC主机。系统变量定义如表1所示。
表1系统变量定义
3.3 模拟量采集模块简介
DVP04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块，既可以单独使用，通过RS485通讯远程控制，也可以作为EHPLC的功能扩展，使用FROM/TO指令控制操作，精度高，响应速度快。
3.4伺服定位模块简介
DVP01PU-H单轴定位模块，是一款非常实用的速度/位置控制模块，专门用于步进和伺服系统的速度/位置控制的功能。DVP01PU-H单轴定位模块使用简便、功能完善、响应速度快、价格合理。不仅可接受LSN/LSP/DOG等开关量信号，还可接受200K的A/B相脉冲信号（差动或5-24V开基极）作为手摇轮MPG脉冲输入，可输出200K差动脉冲信号（支持正负脉冲、脉冲加方向、AB相信号），支持电子齿轮比。运行命令（#CR31）提供软件START、软件STOP、点动JOG及原点复归功能的使用。工作模式设定能够实现速度控制、定位控制、手摇轮MPG输入等多种功能。
4软件开发
该数控车床重要的控制要求是准确的位置控制、变速度控制和快速的响应速度。使用了三个功能模块，主要功能全部通过PLC模块来实现，全部程序不足1000steps。
4.1开发要点
由于大量使用FROM/TO语句，使用时需注意以下几点：
（1）为了控制程序扫描时间，建议规划使用FROM/TO语句。
模块功能和状态的初始化语句，只需开机时执行一次，建议采用M1002作为执行条件；需要不断刷新和调整的采样或控制指令，可使用M1012上升/下降沿作为执行条件定期执行。
其他需条件满足才执行的语句，建议采用TOP语句，或以相关条件的上升/下降沿作为执行条件。终的目的是减少执行次数，缩短程序扫描时间。
（2）为避免开始运行时由于初始化内容过多而导致PLC报警，请将D1000中的WDT时间延长。
（3）DTO语句的每批次写入双字节，如果结尾为Kn，则表示写入n个双字节数。
4.2模入模块编程
DVP04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块。各路数据采集程序：
4.3 单轴定位模块编程
DVP01PU-H模块使用注意：
（1）设定工作模式#CR32前必须先停止输出。
（2）点动JOG模式，运行中无法改变速度，且不受软件START / STOP功能制约。
（3）变速运行模式可以在工作过程中修改速度，但运行方向需要通过设定#CR23位移量的正负或修改#CR5的旋转方向来实现。
（4）建议采用相对位移模式。
编程案例：垂直（Z轴）手摇轮MPG输入控制功能启动（选用不同速比）：
5 结束语
设备调试完成后，获得了企业领导与技术研发以及操作人员的满意，提出要在其他设备上推广使用，并对台达系列产品的功能产生浓厚的兴趣。DELTAPLC产品拥有多种功能扩展卡和扩展模块，提供多种便利指令，通过RS485接口能够方便并经济地实现多机集联，功能强大，使用灵活。在数控设备设计和改造领域及其他定位控制领域拥有广阔的市场。