MS500柔性制造系统之回转交换系统

【摘 要】本文分析FMS500柔性制造系统中回转交换系统运动特点、工作特点、主要技术指标和主控制系统HNC-210B。在随行小车中控制中，采用链条传动，利用电机抱闸制动技术、变频控制技术以达到随行小车准停。回转控制系统中交流变频调速性能特点和总体方案参数设置。机械和电气控制结合，实现了系统的快速制动和随行小车准停，达到FMS500柔性制造系统中回转交换的控制要求。

【关键词】FMS500柔性制造系统；电机抱闸制动；变频调速；随行小车准停

一、概述

柔性制造系统是一个由一组数控机床和其他自动化装备组合在一起，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。它由加工、物流、信息流三个子系统组成。

由于柔性制造系统能够以极快的速度对市场需求进行响应，而且能够极大地提高生产效率，节约生产成本，因此它在汽车、飞机、船舶、模具等现代制造业中有着非常广泛的应用。

柔性制造系统涉及到多门学科种类，如数控技术、控制工程以及先进电子制造等等。柔性制造系统在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能基础上引进微电子技术并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合起来。随着微电子技术、传感器技术、精密机械技术、自动控制技术以及微型计算机技术、人工智能技术等新技术的发展，以数控技术为主体的柔性制造系统正向智能化方向发展，同时它的应用也会带动各个基础学科不断向前发展。

柔性制造系统的复杂性对工程技术人员的知识结构提出更新更高的要求。现代化的技术更需要现代化的人才来掌握和开发它，通过柔性线的实习，可以开阔学生的视野，培养学生的创造性，激发他们的学习兴趣。

包括立式加工中心单元、卧式加工中心单元、回转交换系统三个部分组成。

二、柔性线回转系统介绍

1.回转控制系统说明

柔性线回转交换系统主要由环形输送装置、直线输送装置、随行小车、定位装置、气动系统等部分组成。

（1）环形输送装置

环形输送装置是柔性线随行小车进行回转运动的主要支撑部件，具有较高的刚性，整体采用钢结构焊接而成，内部加满支撑筋板，保证了小车运行的平稳性。

（2）直线输送装置

直线输送装置是负责将随行工作台输送到两台加工中心的重要运动部件，采用高刚性焊接件加工而成，内部有横向和纵向加强筋，并与机床直接连接，保证了输送随行工作台的运行直线度和定位精度。

（3）随行小车

随行小车是负责承载随行工作台，并将随行工作台输送到柔性制造系统的各个工位，随行小车在环形输送装置上回转运行，五个小车在环形线上成均匀分布。随行小车主体由优质铸铁铸造加工而成，保证了整体刚性和运行时的平稳性。

（4）小车定位装置

小车定位装置采用气缸带动定位插销，根据小车运行状态，对小车进行定位或者松开，根据磁性开关判断是否锁紧和松开到位。

定位装置采用亚德客标准气缸和优质铸铁底座，强度高，运行平稳，定位精度高，响应灵敏。

2.柔性线回转系统参数

三、回转控制系统电气控制

1.回转控制系统电气控制

环形输送装置有一台型号为：YEJ132M-4-B5的三相异步电动机（带有制动装置）

直线输送装置有两台型号为：Y90S-4的三相异步电动机回转控制系统。

2.环形输送装置电机制动控制

通过HNC-210B开放式PLC程序控制，当随行小车运行至三号工位电机停止，YEJ132M-4-B5的三相异步电动机带有制动，制动控制的方式采用电机控制主电源接触器的常开触点来实现。

由此种控制方式控制随行小车停止，在三号工位可以进行插销动作，但是由于电机制动延时的误差，加上回转线运行至停止时带来的惯量，以随行小车底槽中心线为准，得出环形输送装置中五个小车在工位三停止时的数据：（cm）

综合以上数据，每个小车在同一位置停车的数据不一致，而且没有一个规律可循。这样小车每个每次到达位置不一致，导致无法完成插销（强行插销会导致机械损坏），无法让小车定位，这样随行小车就无法在直线装置上运动。

四、变频调速电路设计和参数调整

综合上述数据，提出变频调速方案，在二号工位安装一个开关，小车通过时发出信号给PLC，让PLC控制电机通过变频器减至一个很低速度，然后再三号工位处停止。

1.变频电路设计

说明：R、S、T对应三相AC380V，在启动时Y02、Y10、Y21同时得电，回转线额定速度运转，在碰到减速开关后Y02、Y10、Y20同时得电，回转线减速至多段速度1设定频率运转。原来YEJ132M-4-B5的三相异步电动机带有制动更换为YEJ132M-4-B5的三相异步电动机

2.变频器参数设置

多段速度1频率设定为：50HZ，计算出回转线速度：

综合以上参数，对两个预设速度进行调整，调整上述参数时，整个回转线在三号工位处停车误差可以控制插销允许的误差范围内。

五、总结

通过对FMS500柔性制造系统回转控制系统电气设计和改进，了解学习了柔性制造系统含义，对整个柔性制造系统的控制要求有很深感悟。对回转系统变频调速设计和改进，使整个控制系统达到预期的要求。

参考文献：

[1]胡泓，姚伯威.机电一体化原理与应用.国防工业出版社.1999.

[2]吴铁才.工厂电气控制技术.中国劳动出版社.

[3]张燕宾.SPWM变频调速应用技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[4]韩安荣.通用变频器及其应用[M].北京：机械工业出版社，2000.

作者简介：

向俊丞：（1990.5-），湖南常德人，2012年参加工作，南车株洲电力机车有限公司转向架事业部设备管理部工作，研究方向：柔性制造系统。