《数控原理与维修》实验指导书文档格式.docx

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PP72/48是802D系统内置型PLC的数字量输入输出模块，其结构图如下。

①数字量输入输出接口X111、X222和X333

PP72/48模块具有三个独立的50芯扁平电缆插槽X111、X222和X333。

每个插槽可为内置PLC提供24位数字量输入和16位数字量输出（3字节输入、2字节输出），因此PP72/48模块一共可为内置PLC提供72位数字输入和48位数字输出（9字节输入、6字节输出）。

这三个插槽与50芯扁平电缆插头连接，并可通过50芯扁平电缆与端子转换器连接。

在本系统中，连接到数字量输入输出接口X111、X222和X333上的信号类型有：

机床控制面板上的所有按键输入信号、指示灯输出信号、机床工作台上的行程开关信号、进给轴驱动器的逻辑控制信号以及主轴变频器的逻辑控制信号。

②PROFIBUS总线地址开关S1

802D系统最多可以配置两块PP72/48模块。

为了正确识别它们，每一块PP72/48都必须要通过S1开关来设置一个不同的PROFIBUS总线地址。

两块PP72/48的总线地址和每一块PP72/48的端子PLC地址的分配情况如下。

PP72/48模块1

PROFIBUS总线地址为9。

X111：

24位输入I0.0～I2.7，16位输出Q0.0～Q1.7

X222：

24位输入I3.0～I5.7，16位输出Q2.0～Q3.7

X333：

24位输入I6.0～I8.7，16位输出Q4.0～Q5.7

PP72/48模块2

PROFIBUS总线地址为8。

24位输入I9.0～I11.7，16位输出Q6.0～Q7.7

24位输入I12.0～I14.7，16位输出Q8.0～Q9.7

24位输入I15.0～I17.7，16位输出Q10.0～Q11.7

③电源接口（X1）

④PROFIBUS接口（X2）

⑤显示PP72/48工作状态的4个发光二极管

绿色POWER:

电源指示

红色READY:

PP72/48就绪；

但无数据交换。

绿色EXCHANGE:

PROFIBUS数据交换。

红色OVTEMP:

超温指示

⑥PP72/48模块的外部供电

输入信号的公共端可由PP72/48各接口的2号端子供电；

也可由为系统供电的24VDC电源供电（该24VDC电源的0V应连接到PP72/48各接口的1号端子）。

输出信号的驱动电流由PP72/48各接口的数字输出公共端（X111/X222/X333的端子47/48/49/50）来提供。

输出公共端也可由为系统供电的24VDC电源提供，也可采用单独的电源；

如果采用独立电源为输出公共端供电，该电源的0V应与为系统供电的24VDC电源的0V连接。

为系统供电的24VDC电源

1（0VDICOM）

2（24VDC输出）

3

4

45

46

47/48/49/50（DOCOM）

26

┇

31

⑦PP72/48模块1输入输出信号的逻辑地址和接口端子号的对应关系

*可作为输入信号的公共端

**数字输出公共端，连接24V直流；

⑧PP72/48模块2输入输出信号的逻辑地址和接口端子号的对应关系

NNC-R2AD-E铣床系统配置了一块PP72/48模块，并且只使用了X111和X222两个接口。

这两个接口的输入输出端子的连接情况如下。

端子

X111

X222

1

0V（DICOM）

2

24VDC输出*

I0.0

X轴正向硬限位开关

I3.0MCP

“进给倍率”旋扭

I0.1

Z轴正向硬限位开关

I3.1MCP

5

I0.2X轴

回参考点减速档块

I3.2MCP

6

I0.3Z轴

I3.3MCP

7

I0.4

X轴负向硬限位开关

I3.4MCP

“工作方式”旋扭

8

I0.5

Z轴负向硬限位开关

I3.5MCP

9

I0.6

I3.6MCP

10

I0.7MCP

急停蘑菇按扭常闭触点

I3.7MCP

“循环启动”按扭

11

I1.0

I4.0MCP

“进给保持”按扭

常闭触点

12

I1.1

I4.1MCP

点动进给轴选择开关

13

I1.2

Y轴正向硬限位开关

I4.2MCP

14

I1.3Y轴

I4.3MCP

“跳段”按扭

15

I1.4

Y轴负向硬限位开关

I4.4

16

I1.5MCP

“换刀”按扭

I4.5MCP

“复位”按扭

17

I1.6

电源馈入模块

驱动就绪端子

73.1和72

I4.6MCP

“反向”点动按扭

18

I1.7

电源就绪端子

111和213

I4.7MCP

“正向”点动按扭

19

I2.0

I5.0MCP

“冷却”按扭

20

I2.1

I5.1

21

I2.2

I5.2

22

I2.3MCP

手轮分辨率选择开关

I5.3MCP

“单段”按扭

23

I2.4MCP

I5.4MCP

“选择停止”按扭

24

I2.5

I5.5MCP

“主轴正转”按扭

25

I2.6

I5.6MCP

“主轴停止”按扭

I2.7

I5.7MCP

“主轴反转”按扭

Q0.0

主轴调频器控制端子

STF（正转）

Q2.0

32

Q0.1

STR（反转）

Q2.1MCP

“故障”指示灯

33

Q0.2

Q2.2MCP

“参考点”指示灯

34

Q0.3

Q2.3MCP

“冷却”指示灯

35

Q0.4

驱动器电源馈入模块

控制使能端子64和9

Q2.4

36

Q0.5

Q2.5

37

Q0.6

Z轴制动闸

Q2.6MCP

“跳段”指示灯

38

Q0.7MCP

“换刀”指示灯

Q2.7MCP

“单段”指示灯

39

Q1.0

脉冲使能端子63和9

Q3.0MCP

“选择停止”指示灯

40

Q1.1

Q3.1MCP

“主轴反转”指示灯

41

Q1.2

Q3.2MCP

“主轴停止”指示灯

42

Q1.3

Q3.3MCP

“主轴正转”指示灯

43

Q1.4

手轮工作方式指示

Q3.4MCP

“进给保持”指示灯

44

Q1.5

Q3.5MCP

“循环启动”指示灯

Q1.6

Q3.6

Q1.7

Q3.7

二进制编码旋扭和开关

I3.6I3.5I3.4

工作方式

I3.3I3.2I3.1I3.0

进给倍率

000

快速

0000

120

001

手动

0001

110

010

回参考点

0010

100

011

手轮

0011

90

100

MDI

0100

80

101

自动

0101

70

110

DNC

0110

60

0111

50

I4.2I4.1

进给轴

1000

00

Y轴

1001

30

01

X轴

1010

10

Z轴

1011

1100

I2.4I2.3

分辨率

1101

1110

（4）机床控制面板（MachineControlPanel）

本系统采用自定义布局的机床控制面板，机床控制面板上的所有按键输入信号和指示灯输出信号都连接到PP72/48模块的输入输出端子上。

（5）驱动器和伺服电机

驱动器组成部分

①611UE插件

SIMODRIVE611UE配备PROFIBUS接口模块用于速度环和电流环的控制，而系统的位置环则由802D系统控制。

SIMODRIVE611UE还可以设定一个叠加轴（比如模拟主轴），此时611UE的模拟输出口用于输出主轴速度给定信号（±

10V），611UE的数字输出口可用于模拟主轴的使能控制，WSG接口用于连接主轴编码器（TTL）作为速度反馈。

例如一个车床系统带有两个数字进给轴和一个模拟主轴（变频器），正好可以由一个611UE模块来进行控制。

611UE插件的数量与基本配置相关，最多可以选配四块。

②PROFIBUS总线选件模块

完成驱动器与PROFIBUS总线的接口功能，将驱动器连接到PROFIBUS总线上，其数量与611UE插件数量相同。

③PROFIBUS总线插头

将PROFIBUS总线连接到PCU，PP72/48和驱动器上。

④电源馈入模块

为驱动器提供工作电源，分再生馈入式和开环式两种形式。

⑤功率模块

完成功率放大功能，分单轴功率模块和双轴功率模块两种形式。

伺服电机

802D系统使用1FK6系列进给电机和1PH7系列主轴电机，进给电机选配1Vpp正弦波编码器。

配置驱动系统时，首先应根据机床的工作情况选择合适的进给电机和主轴电机，然后选择适合于电机的功率模块以满足电机的输出功率，最后根据各个电机的功率模块选出匹配的电源馈入模块。

驱动器的连接

1）电源馈入模块

①内部继电器端子

表示电源模块的工作状态，直接连接到PP72/48的输入端子作为PP72/48的输入信号。

●端子73.1和72：

驱动就绪信号，常开触点，连接至PP72/48X111接口的17号端子，PLC逻辑地址为I1.6。

●端子111和213：

电源就绪信号，常闭触点，连接至PP72/48X111接口的18号端子，PLC逻辑地址为I1.7。

②外部继电器端子

电源模块的控制端子，用于控制电源模块的工作状态。

一部分控制端子通过外部继电器连接到PP72/48的输出端子，由PP72/48的输出信号来控制，另一部分控制端子直接被短接。

连接到PP72/48输出端上的控制端子有：

●端子63和9：

脉冲使能信号，常开触点，连接至PP72/48X111接口的39号端子，PLC逻辑地址为Q1.0。

●端子64和9：

控制使能信号，常开触点，连接至PP72/48X111接口的35号端子，PLC逻辑地址为Q0.4。

直接被短接的控制端子有：

内部接触器控制端子48和9、112和9，NS1和NS2，2U1和1U1，2V1和1V1，2W1和1W1。

2）功率模块和SIMODRIVE611UE模块

该模块也有一些控制端子，本实验系统直接短接了脉冲使能信号端子663和9、控制器使能信号端子65.A和9、65.B和9。

75.A端子是驱动器的模拟主轴速度给定电压信号输出端，15端子是模拟输出参考地，这两个端子直接连接到主轴调频器的速度给定信号控制端上。

（6）伺服电缆

1）PROFIBUS总线电缆

该电缆将PCU、PP72/48和SIMODRIVE611UE三类主要部件连接一体，构成数控系统的基本硬件结构体系。

2）电机电缆

驱动系统的动力电缆，从功率模块连接到电机，为电机提供动力驱动信号。

注意：

①电缆的U、V，W接头必须与功率模块插头的U、V、W接头相对应。

绝对不能接错。

②功率模块上的电机电缆接口A1对应于电机反馈信号电缆接口X411，它们是同一个驱动器（驱动器A）的接口。

功率模块上的电机电缆接口A2对应于电机反馈信号电缆接口X412，它们是另外一个驱动器（驱动器B）的接口。

A1与A2绝对不能接反。

3）信号电缆

驱动系统的反馈信号电缆，从电机连接到伺服模块611UE，为611UE提供电机反馈信号。

4）50芯扁平电缆

从PP72/48数字量输入输出接口连接到端子转换器，PLC所需的各路输入输出信号都必须通过端子转换器的接点来传递。

（二）SINUMERIC802D数控系统的连接

（1）PROFIBUS总线的连接

SINUMERIK802D是基于PROFIBUS总线的数控系统。

PLC数字输入输出信号通过PROFIBUS总线在PCU和PP72/48之间传送；

PCU传送给驱动器的速度给定信号和驱动器传送给PCU的位置反馈信号也都是通过PROFIBUS总线来完成传递的。

因此PROFIBUS总线的正确连接是非常重要的。

802D供应商提供PROFIBUS插头和PROFIBUS电缆，插头按照下图连接。

PROFIBUS的连接参照下图。

①PCU为PROFIBUS的主设备，PP72/48和611UE为PROFIBUS的从设备。

每个总线从设备（PP72/48和驱动器）都具有自己的总线地址，因而从设备在PROFIBUS总线上的排列次序可以是任意的。

但从设备的总线地址不能冲突，既总线上不允许出现两个或两个以上的相同地址。

②P72/48的总线地址由模块上的地址开关S1来设定。

第一块PP72/48的总线地址为“9”（出厂设定）。

如果选配第二块PP72/48，则其总线地址应设定为“8”。

③611UE的总线地址可利用工具软件SimoComU来设定，也可通过611UE上的输入键来设定。

④PROFIBUS的两个终端设备的终端电阻开关应拨至ON位置，其它设备的终端电阻开关拨至OFF位置。

⑤PROFIBUS的屏蔽网应与插头内部的金属衬层保持良好的接触。

（2）SINUMERIC802D数控系统各部件的连接

1.个人计算机、端子转换器、扁平电缆不属于西门子供货产品；

2.24V直流稳压电源、RS232隔离器、电子手轮、机床控制面板等为选件；

3.关于驱动器的详细连接，参见前述内容。

4.关于PCU和PP72/48的详细说明，参见前述内容。

5.供货的611UE均为双轴模块，它作为双轴模块使用，还是作为单轴模块使用，取决于611UE插入的功率模块。

如果功率模块是双轴模块，则该611UE按双轴模块使用；

如果功率模块是单轴模块，则该611UE按单轴模块使用。

（三）供电系统

四、实验步骤

（1）了解并绘制实验系统的供电线路图。

（2）了解并记录PCU、PP72/48和611UE等主要部件的接口。

（3）了解并记录802D系统主要部件的连接原理简图。

五、实验报告要求

（1）绘制实验系统的供电线路图。

（2）绘制802D系统主要部件的连接原理简图。

实验二SINUMERIK802D系统基本操作

熟悉SINUMERIC802D系统的各个操作区域、主要软键功能和基本操作方法

（1）熟悉机床键盘和机床控制面板；

（2）熟悉主要软键功能；

（3）回参考点操作；

（4）对刀操作；

（5）MDI程序的输入和运行；

（6）数控加工程序的编辑和运行

三、实验步骤：

（一）熟悉机床键盘和机床控制面板

本系统的基本功能可以划分为若干个操作区域。

通过使用右图所示的加工操作区域键、程序操作区域键、参数操作区域键、程序管理操作区域键或报警/系统操作区域键，用户可以分别进入这几个操作区域。

在加工操作区域中，机床控制面板上的一些操作按扭将控制机床进行不同的加工操作，对此请注意老师的讲解。

（二）熟悉主要软键功能

通过选择不同的软键，可以进入不同的系统界面完成不同的系统功能。

本实验首先对系统的主要软键有个总体基本了解，随后的实验内容将会逐步拓展了解主要软键的功能。

（三）回参考点操作

①在机床键盘上，按下“POSITION”键，选择“加工”操作区。

②在机床控制面板上，选择“回参考点”工作方式。

此时回参考点窗口将以下列方式显示各坐标轴是否已回参考点。

坐标轴未回参考点

坐标轴已回参考点

③在机床控制面板上，选择“X轴”，然后按下“+方向键”，则X进给轴向+X方向运动，直至X轴回参考点。

④在机床控制面板上，选择“Y轴”，然后按下“+方向键”，则Y进给轴向+Y方向运动，直至Y轴回参考点。

⑤在机床控制面板上，选择“Z轴”，然后按下“+方向键”，则Z进给轴向+Z方向运动，直至Z轴回参考点。

（四）对刀操作

①在机床键盘上，选择参数操作区“OFFSETPARAM”。

②选择软键“零点偏移”，屏幕窗口将显示可设定零点偏置的情况。

③按软键“测量工件”，系统将转换到“加工操作区”界面如下，用于测量零点偏置。

背景为黑色的软键显示当前测量的坐标轴。

移动刀具，使其刀尖与工件上表面相接触。

在“设定位置到”区域，输入刀尖在工件坐标系中的当前Z坐标值。

“存储在”区域用于指定当前测定的零点偏置将被存储到哪个数据区中（基本零点偏置、G54、G55、G56、G57、G58、G59）。

Z轴方向的零点偏置设置完毕后，按软键“X”或“Y”，设置X轴或Y轴方向的零点偏置。

（五）MDI程序的输入和运行

①选择“加工”操作区，并在机床控制面板上选择“MDI”工作方式。

②通过机床键盘输入MDI程序如下。

M3S500

G0X0Y0

Z5

③在机床控制面板上，按下“循环启动”按扭，系统开始执行所输入的MDI程序。

（六）数控加工程序的编辑和运行

①选择“程序管理”操作键，并建立一个新的程序，程序名为TEST_1，系统自动转入“程序”操作区，并显示零件程序编辑窗口。

在零件程序编辑窗口中，可以使用机床键盘来编辑数控加工程序TEST_1。

/G0X0Y0

M2

在此，最后一个程序段必须为M2，指定系统停止程序运行。

②程序输入完毕后，按下软键“执行”，将当前程序TEST_1加载到系统内存中。

③在机床键盘上，选择“加工”操作区，然后在机床控制面板上，选择“手动”工作方式，再点动各个坐标轴至合适的起刀位置。

③在机床控制面板中，选择“自动”工作方式，系统显示界面如下。

④在机床控制面板上，按下“循环启动”按扭，系统开始连续运行当前数控加工程序TEST_1。

⑤在机床控制面板上，选择“手动”工作方式，再点动各个坐标轴至合适的起刀位置。

⑤在机床控制面板上，按下“单步”按扭，然后按一次“循环启动”按扭，系统运行一个程序段，系统开始单步运行当前数控加工程序TEST_1。

⑥在机床控制面板上，选择“手动”工作方式，再点动各个坐标轴至合适的起刀位置。

⑦在机床控制面板上，按下“跳段”按扭，然后按下“循环启动”按扭，系统开始跳段运行当前数控加工程序TEST_1。

四、实验报告要求：

（1）简述输入和运行MDI程序的操作过程和结果。

（2）简述连续自动运行数控加工程序的操作过程和结果。

实验三802D系统操作编程

熟悉SINUMERIC802D系统操作编程的基本方法

（1）了解R参数窗口；

（2）在802D系统与PC机之间传送NC程序；

（3）编制NC程序

该程序将使用R参数、局部变量、子程序、系统函数和条件跳转功能。

（1）了解R参数窗口

①在机床键盘上，按下“OFFSETPARAM”键，选择“参数”操作区。

②按下“R参数”软键，系统显示R参数窗口如下。

该窗口显示出了系统中所用到的所有R参数，在此用户可以修改有关R参数的当前值，并查看程序运行的结果。

（2）将NC程序传送到PC机保存起来

①首先使用“802D调试电缆”将计算机和802D的COM1连接起来。

②在PC机中找到通讯工具软件WinPCIN，并启动之。

③在WinPCIN中设置合适的通讯参数，并选择“文本”通讯方式。

④按