控制系统数控切割机变频功能及应用

    近年来，数控切割机系统开放的理念得到了广泛的认同，拓宽了数控系统的应用范围。例如，通过对主轴功率和电流、借助机床振动和声频等检测方法，实现对加工过程的智能化控制，大大地推动了高端数控装备的发展。
    客户化应用是针对特定数控切割机床和用户的控制、支持和管理功能，这就要求数控系统对机床制造商和最终用户开放。开放式控制系统以标准化的软硬件体系结构、便于扩展、联网和开发客户化应用软件来适应这种潮流。
    通用变频器能量回馈控制系统是一种采用有源逆变方式把电动机减速制动时产生的再生能量回馈电网的装置。采用变频调速技术是节能降耗、改善控制性能、提高产品产量和质量的重要途径，已在应用中取得了良好的应用效果和显著的经济效益。数控切割机的通用变频装置为设备在切割过程中提供更为稳定的工作环境，其重要性不容忽视。
    通用变频器大都为电压型交-直-交变频器。三相交流电首先通过二极管不控整流桥得到脉动直流电，再经电解电容滤波稳压，最后经无源逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机供电。这类变频器功率因数高、效率高、精度高、调速范围宽，所以在工业中获得广泛应用。但是通用变频器不能直接用于需要快速起、制动和频繁正、反转的调速系统，如高速电梯、矿用提升机、轧钢机、大型龙门刨床、卷绕机构张力系统及机床主轴驱动系统等。
    因为数控切割机控制系统要求电机四象限运行，当机床电机减速、制动或者带位能性负载重物下放时，电机处于再生发电状态。由于二极管不控整流器能量传输不可逆，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压。而以GTR、IGBT为代表的全控型器件耐压较低，过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容，甚至会破坏电机的绝缘，从而威胁系统安全工作，这就限制了通用变频器的应用范围。
    随着数控切割机机床性能的提高、电子技术的迅速发展以及加工零件形状日益复杂，机床数控系统中硬件、软件和客户化应用所占的价格比例在不断变化，特别是高档数控系统的软件和客户化应用占有的比例越来越高，甚至超过了75%。
    通过变频调速技术及其优化控制技术实现"按需供能"，即在满足生产机械速度、转矩和动态响应要求的前提下，尽量减少变频装置的输入能量;第二个环节是将由生产机械中储存的动能或势能转换而来的电能及时地、高效地"回收"到电网，即通过有源逆变装置将再生能量回馈到交流电网，一方面是节能降耗，另一方面是实现电动机的精密制动，提高电动机的动态性能。
    控制系统数控切割机变频功能主要从以下4个方面来加以评价：
    1. 可移植性；
    2. 可剪裁性；
    3. 互操作性；
    4. 易获得性。
    数控切割机控制系统的开放程度具体表现在人机界面、控制核心和整个系统的开放性，而通用型变频配件则为这种开放提供环境可能，其表现形式有下列三种：
 　　1. 开放的人机界面。“开放”仅限于控制系统的非实时部分，即仅能对面向用户的程序作修改。
 　　2. 控制系统核心（数控和可编程控制等）有限度开放。虽然控制核心的拓扑结构是固定的，但可以嵌入包括实时功能的用户专用过滤器。
 　　3. 开放式控制系统。控制核心的拓扑结构取决于过程，内部可相互交换、规模可变、可移植和可协同工作。