基于FANUCOIMATE系统的CK518数控立车电气控制电气.docx
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基于FANUCOIMATE系统的CK518数控立车电气控制电气
第一章电气系统控制设计…………………………………………………2
1.1选件………………………………………………………………2
1.2电源………………………………………………………………4
1.3数控装置与软驱单元的连接………………………………6
1.4数控装置与外部计算机的连接…………………………8
1.5数控装置开关量的输入/输出……………………………9
1.6数控装置与手持单元的连接………………………………13
1.7数控装置与主轴装置的连接………………………………17
1.8数控装置与进给驱动装置的连接……………………21
1.9电磁兼容设计…………………………………………………24
1.10数控机床系统总体设计……………………………………25
第二章伺服电机的选择与计算……………………………………………34
2.1伺服电机的选择计算……………………………………………34
2.2惯量匹配计算……………………………………………………34
第五章参考文献……………………………………………………………36
前言
随着社会生产和科学技术的开展与进步,PLC技术正在不断地深入到各个领域并迅速地向前推进,特别是近几年来在机械加工领域引起了许多深刻的改革。
《双面钻孔组合机床在运用》就是运用了PLC技术与机床电气的过程与考前须知,实现了机电一体化的运用,这便使双面组合钻床操作更加方便,大大提高了工作效率。
目前,在机械制造业中已不再是仅仅要求单机自动化,而是要##现一条生产线,一个车间、一个工厂甚至更大规模的全盘自动化,这便表达PLC技术的重要性。
在设计中,参考了机电一体化技术方面和PLC方面的教材和资料,在书后的参考文献中列出,这些珍贵的资料对我完成毕业设计起到了重要的作用,在设计中有许多不妥之处,敬请教师提出珍贵指正.
第一章电气系统控制设计
1.1选件:
1.1.1数控装置〔选件〕:
选择华中“世纪星〞HNC-21系列数控装置〔HNC-21THNC-21M〕
特点:
“世纪星〞HNC-21系列数控装置〔HNC-21T、HNC-21M〕采用先进的开放式体系结构,内置嵌入式工业PC机、高性能32位中央处理器,配置7.5彩色液晶显示屏和标准机床工程面板,集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口、远程I/O板接口于一体,支持硬盘、电子盘等程序存储方式以与软驱、DNC、以太网等程序交换功能,主要适用于数控车、铣床和加工中心的控制。
具有高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点;
图1所示为NNC-21数控装置与其他装置、单元连接的总体框图。
注:
图中除电源接口外,其他接口都不是必须使用的。
图1总体框图
图2HNC-21数控装置接口图
XS1:
电源接口XS2:
外接PC键盘接口
XS3:
以太网接口XS4:
软驱接口
XS5:
RS232接口XS6:
远程I/O板接口
XS8:
手持单元接口XS9:
主轴控制接口
XS10、XS11:
输入开关量接口XS20、XS21:
输出开关量接口
XS30~XS33:
模拟式、脉冲式〔含步进式〕进给轴控制接口
XS40~XS43:
串行式NSV-11型伺服轴控制接口
假设使用软驱单元那么XS2、XS3、XS4、XS5为软驱单元的转接口。
2.3.1.2软驱单元〔选件〕:
软驱单元为系统的数据交换单元,该单元可为系统扩展软盘数据交换、外接键盘、RS232、DNC和以太网接口等功能。
需要通过转接线与HNC-21数控装置连接使用。
软驱单元接口如图3所示:
图3软驱单元接口图
前视图接口用于和外部计算机连接,后视图接口用于和HNC-21连接。
2.3.1.3手持单元〔选件〕:
手持单元提供急停按钮、使能按钮、工作指示灯、坐标选择〔OFF、X、Y、Z、4〕、倍率选择〔X1、X10、X100〕与手摇脉冲发生器。
手持单元仅有一个DB25的接口。
如图4所示:
图4手持单元接口图
手持接口插头连接但HNC-21数控装置的手持控制接口XS8上。
2.3.1.4I/O端子板〔选件〕:
I/O端子板分输入端子板和输出端子板两种,通常作为HNC-21数控装置XS10、XS11、XS20、XS21接口的转接单元使用,以方便连接与提高可靠性。
输入端子板与输出端子板均提供NPN和PNP两种端子。
每块输入端子板含20位开关量输入端子;每块输出端子板含16位开关量输出端子与急停〔两位〕与超程〔两位〕端子。
图5输入端子板接口图
图6输出端子板接口图
2.3.2电源:
2.3.2.1供电要求
电源容量:
数控装置〔外部电源1〕:
AC24V或DC24V100W。
PLC电路〔外部电源2〕:
DC24V不低于50W。
电源线:
采用屏蔽电缆或双绞线。
外部电源1采用交流AC24V电源时〔参见供电方式一〕,建议数控装置不与其他外部设备共用电源。
外部电源2建议采用直流DC24V/50W开关电源。
假设开关量输出信号控制的直流24V继电器较多,可适当增加电源容量,或另外提供电源,但必须与外部电源2共地。
假设Z轴抱闸和电磁阀也虚DC24V供电,尽量不要与外部电源2共用,以减少电磁阀等器件对数控装置的干扰。
外部电源1采用直流DC24V电源时,可以与外部电源2共用一个容量不低于150W的直流24V开关量〔参见供电方式二〕。
外部电源1,2经过数控装置内部电路,由XS8向手持单元上的开关元件与手摇脉冲发生器提供电源,如图11所示。
远程I/O端子板上的输入/输出开关量可在本地单独使用电源。
2.3.2.2供电方式一:
采用交流24V+直流24V供电:
图9供电方式一
2.3.2.3供电方式二:
采用直流24V供电:
图10供电方式二
2.3.2.4接地:
2.3.2.4.1接大地:
XS1的6脚在内部已与数控装置的机壳接地端子接通。
由于电源线电缆中的地线较细,因此,必须单独增加一根截面积不小于2.5平方毫米的黄绿铜导线作为地线与数控装置的机壳接地端子相连。
2.3.2.4.1接信号地:
XS1的4脚在数控装置内部已与XS10、XS11、XS20、XS21开关量接口的1、2、14、15脚连通。
但为了提高开关量信号的抗干扰能力,XS10、XS11、XS20、XS21开关量接口的1,2,14,15脚应采用单独的电线连接到外部DC24V电源地上,以减少流过XS1的4脚〔24V地〕的电流,如图11所示。
假设某些输入/输出开关量控制或接收信号的电气元件〔如继电器、按钮灯、接近开关、霍尔开关〕的供电电源是单独的,那么其供电电源必须与输入输出开关量的供电电源共地。
否那么,数控装置不能通过输出开关量可靠地控制这些元器件,或从这些元器件接收信号。
2.3.3数控装置与软驱单元的连接
软驱单元含3.5软驱驱动器与标准PC键盘接口〔小圆口〕、RS232接口、以太网接口。
各接口的功能和引脚定义与HNC-21数控装置完全一样。
图12为软驱单元与数控装置的连接图。
图12与软驱单元的连接框图
图中连接软驱单元的四根扩展线接线方式,均以相应引脚一一对应焊接,如图13所示。
图13软驱单元的接线图
软驱单元与HNC-21数控装置之间的距离主要是受软驱连接电缆的长度限制,所以二者之间的电缆长度不宜超过1米。
2.3.4数控装置与外部计算机的连接:
HNC-21数控装置可以通过RS232或以太网与外部计算机连接,并进展数据交换与共享。
在硬件连接上,可以直接由HNC-21数控装置反面的XS3、XS5接口连接,也可以通过软驱单元上的串口接口进展转接。
2.3.4.1通过RS232口与外部计算机连接:
图15数控装置通过RS232口与PC计算机连接〔有软驱单元的情况〕
2.3.4.2连接以太网:
通过以太网与外部计算机连接是一种快捷、可靠的方式。
可以是与某台外部计算机直接电缆连接〔见图16和图17〕,也可以是先连接到HUB〔集线器〕,再经HUB连入局域网,与局域网上的其他任何计算机连接〔见图18和图19〕。
在硬件上,可以直接使用HNC-21反面的以太网连接,也可以通过软驱单元转接后,用软驱单元上的以太网口连接。
连接电缆请使用网络专用电缆。
以太网接口插头型号均为RJ45。
直接电缆连接:
图16数控装置通过以太网口与外部计算机直接电缆连接〔没有软驱单元的情况〕
2.3.5数控装置开关量的输入/输出
2.3.5.1开关量输入输出接口
世纪星HNC-21数控开关量输入/输出接口,有本机输入/输出〔可通过输入/输出端子板转接〕和远程输入输出两种,其中本机输入有40位,本机输出32位,远程输入/输出各128位〔选件〕。
2.3.5.1.1开关量输入接口特性
1.等效电路
NPN开关量输入:
图20输入开关量接口等效电路—NPN型
PNP开关量输入:
图21输入开关量接口等效电路—PNP型
注:
1.HNC-21本机输入为NPN开关量输入;
2.输入端子板可提供NPN和PNP两种开关量输入端子;
3.远程输入板可提供NPN和PNP两种开关量输入端子。
2.技术参数:
〔1〕.采用光电耦合技术,最大隔离电压2500VRMS〔一分钟〕
〔2〕.电源电压24V
〔3〕.导通电流IF=5~9mA
〔4〕.最大漏电流≤0.1mA
〔5〕.滤波时间约2毫秒
注:
用有源开关器件〔如无触点开关、霍尔开关等〕时,必须采用DC24V规格。
1.输入端子板接口:
图23输入端子板接口图
图24
2.远程输入端子板接口:
图25远程输入端子板接口图
J1:
与数控装置或上级远程I/O端子板连接接口;
J2:
与下级远程I/O端子板连接接口;
J3:
输入开关量〔NPN和PNP〕和直流24V电源端子。
对于同一位,N型和P型不能同时使用。
图26
2.3.5.1.3开关量输出接口特性
1.等效电路
NPN开关量输出接口:
图27输出开关量接口等效电路—NPN型
PNP型开关量输出接口:
图28输出开关量接口等效电路—PNP型
注:
1.HNC-21本机输出为NPN型输出;
2.输出端子板可同时提供PNP和NPN型输出;
3.远程输出端子板分为两种,可分别提供NPN型和PNP型两种端子。
2.技术参数
〔1〕.采用光电耦合技术,最大隔离电压2500VRMS〔一分钟〕
〔2〕.电源电压24V
〔3〕.最大输出电流100mA
2.3.5.1.4开关量输出接口引脚定义
1.HNC-21本机开关量输出接口:
图29HNC-21本机开关量输出接口图
2.输出端子板接口:
图30输出端子板接口图
图31
注:
对应于同一位,N型和P型不可同时使用。
3.远程输出端子板接口:
图32远程输出端子板接口图
J1:
与数控装置或上级远程I/O端子板连接接口;
J2:
与下级远程I/O端子板连接接口;
J3:
输出开关量〔NPN型〕和直流24V电源端子。
图33
注:
对于端子为PNP型的远程输出端子板,J3端子3~34脚的信号为P0~P31。
3.5.2直接连接到数控装置:
可将外部的输入/输出信号,直接连接到世纪星HNC-21装置上的X10、X11插座。
这种连接方式一般用于所需I/O点较少,数控装置与电气柜一体的情况。
具有本钱低,连接简单的特点,缺点是不方便电缆拆装,没有PNP型输入、输出端子。
图34开关量输入接线图
图35开关量输出接线图
2.3.5.4通过远程I/O端子板连接
采用通讯方式工作,通过HNC-21数
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