华中数控综合试验台实验指导书.docx

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华中数控综合试验台实验指导书

8

A

1

2

0

7

A

5

2X0.5mm

RDCu

4

2

A

7

6

2

4

功率:

0.2KVA

C

Y

G

1

创新与选作实验二

数控系统的连接与调试

实验方案设计2学时，实验方案实施2学时。

一、实验设计参考目标

1．熟悉数控系统综合实验台各个组成部件的接口。

2．能读懂电气原理图，通过电气原理图能独立的进行数控系统各部件之间的互连。

3．掌握数控系统的调试及运行方法。

二、实验设计参考原理

利用数控系统综合实验台，设计一套数控系统，其中包括数控装置，变频器和三相异步电机构成的主轴驱动系统，交流伺服和交流伺服电机构成的进给伺服驱动系统，步进电机驱动器和步进电机构成的进给伺服驱动系统。

该数控系统可实现主轴驱动系统的速度控制，进给伺服驱动系统的开环、半闭环控制。

数控系统各组成部分电气原理图见图2-1~图2-11。

1．电源部分

L1

L2

L3

PE

AC380V

2

1.5mmBK

1

3

5

总开关

10A

U

V

W

伺服强电

U3x1.5mm

U

V

UVW

531

2

BK

V

0

3

C

控制变压器+T-TC1

+T-QF4

720W

4220C13A

V

0W

2

C42

3

2

424D

V

2

C

52X0.5mmRDCu

开关电源

+T-VC1

24V

1

5

24V6.5A

S-145-24

220B

KA9

K21K2224V1

100

E

Y

N

G

m

m

1

2

+T-QF2

电流:

6A

642

24C

220A

+T-QF3

到数控装置XS1口

+M-TC2

380VAC/200VAC

3A

+V

伺服变压器

U11V11W11

GND

u

E

N

m

m

2

RST

到刀架电机

到交流伺服

到步进电机驱动器

图2-1数控系统电气原理图—电源部分

T

3

8

7

1

9

/

8

1

1

K

7

K

2．继电器与输入输出开关量

220A

刀架正转

刀架反转

外部运行允许

100

）

2

S

B

T

O

（

+M-SQX-1

。

。

X00

2

O

/

+P-CBD-SB2J

超程解除

201

+M-SQX-3

。

。

X01

K

K

0

K

K

1

T

O

3

J

）

1

S

B

T

O

（

202

+M-SQZ-1

。

。

204

X02

伺服允许

+T-KM2+T-KM1

+M-SQZ-3

X03

J3/015

。

。

127

J3/ES1（ESTOP1）

1

113

A1+T-KM1

1

114

A1

+T-KM2

+P-CBD-SB1

急停

J3/ES3

128

（ESTOP3）

0

A

K

板

器

电

继1

+TRC1

+TRC2

2A2

2

A2

220B

24V

继电器板

KA9

K23K24

24V1

图2-2数控系统电气原理图—继电器部分

图2-3数控系统电气原理图—继电器板图

-XT

Y03

+P-XS10

数控装置XS10接口

1,2,

24VG

14,15,

1,2,

14,15,

外部运行允许

100

+T-APHX1输入接线端子板

HC5301-8

I1916

16

X23

+T-KA9

K19K20

24V

I184

4

X22

变频器故障输入

-S

I1717

I165

I1518

I146

I1319

I127

I1120

I108

I921

17

5

18

6

19

7

20

8

21

X21

X20

X17

X16

X15

X14

X13

X12

X11

伺服报警伺服准备好

+24V

GND

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

N10

N11

24V

100

X00

X01

X02

X03

X04

X05

X06

X07

X10

X11

X12

24V电源

24V电源地X轴+限位X轴-限位Z轴+限位Z轴-限位X轴回零

Z轴回零手摇选择X轴手摇选择Z轴

1号刀到位2号刀到位

I89

I722

9

22

X10

X07

手摇选择

Z轴

N12

N13

N14

X13

X14

X15

3号刀到位4号刀到位

I610

I523

I411

I324

I212

10

23

11

24

12

X06

X05

X04

X03

X02

+M-SQZ-2

+M-SQX-1

+M-SQZ-3

+M-SQZ-1

手摇选择X轴Z轴回零

X轴回零

Z轴负限位Z轴正限位

N15

N16

N17

N18

N19

N20

X16

X17

X20

X21

X22

X23

伺服准备好伺服报警变频器故障输入外部运行允许

I125

I013

25

13

X01

X00

+M-SQX-3

+M-SQX-1

X轴负限位X轴正限位

图2-4数控系统电气原理图—输入开关接口

世纪星XS20接口+P-XS20

继电器板

1,2,

24VG

14,15,

1,2,24VG

14,15,

100

-S

OTBS13

3OTBS1

24V

-XT

24V1

OTBS216

ESTOP14

ESTOP317

O1518

O146

O1319

O127

O1120

O108

O921

O89

O722

O610

O523

O411

O324

O212

O125

O013

16OTBS2

4ESTOP1

17ESTOP3

18Y1.7

6Y1.6

19Y1.5

7Y1.4

20Y1.3

8Y1.2

21Y1.1

9Y1.0

22Y0.7

10Y0.6

23Y0.5

11Y0.4

24Y0.3

12Y0.2

25Y0.1

13Y0.0

127

128

Y17

Y16

Y15

Y14

Y13

Y12

Y11

Y10

Y07

Y06

Y05

Y04

Y03

Y02

Y01

Y00

超程解除

急停

伺服允许

刀架反转

刀架正转

主轴反转主轴正转/冲动

GND

RE0

RE0

RE1

RE1

RE2

RE2

RE3

RE3

RE4

RE4

RE5

RE5

RE6

RE6

RE7

RE7

RE16

RE16

RE16-1

RE16-1

RE16-2

RE16-2

RE17

RE17

RE17-1

RE17-1

RE17-2

RE17-2

100

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

K8

K9

K10

K11

K12

K13

K14

K15

K16

K23

K24

K19

K20

K21

K22

K17

K18

K25

K26

K27

K28

KA1接点

KA1接点

KA2接点

KA2接点

KA3接点

KA3接点

KA4接点

KA4接点

KA5接点

KA5接点

KA6接点

KA6接点

KA7接点

KA7接点

KA8接点

KA8接点

KA9线川

KA9线川

KA9接点1

KA9接点1

KA9接点2

KA9接点2

KA10线川

KA10线川

KA10接点1

KA10接点1

KA10接点2

KA10接点2

主轴正转Y00

主轴反转Y01

刀架正转

刀架反转Y04

急停（线圈接24V）

伺服允许Y17（线圈接24V1）

图2-5数控系统电气原理图—输出开关接口

3．数控装置与手摇和光栅尺的连接

XS8

数控装置XS8接口1,2,

24VG

14,15,

+24V3,16

ESTOP24

ESTOP317

5

I39

18

I38

6

I37

19

I36

7

I35

20

8

I34

21

I33

I32

9

O3122

O3010

O2923

O2811

HA24

HB12

黄

白

手摇脉冲发生器

A

B

+5V25

5VG13

红

黑

+5V

5VG

手脉

图2-6数控系统电气原理图—手摇单元

XS32

数控装置XS32接口

光栅尺

1

9

2

10

A

A

B

B

A

A

B

B

屏蔽5*0.250.5米

A

B

3

11

4

13

Z

Z

+5V

GND

Z

Z

+5V

GND

差分信号板

Z

+5V

GND

PE

图2-7数控装置与光栅尺连接

2

K2

B

4．数控装置与主轴连接

西门子440变频器

+T-US

主轴电机

U

3X0.5mmBK

R

U（T1）

U1

2

3X1mmBK

+M-M1

U

*KW

V

W

S

T

V

（T2）

W（T3）

V

1

W1

V

W

6SE6440-2UD*-*CA0

XS9

数控装置XS9口

DAS+

DAS0

3

4

主速指令

0V

R+（3）

RBS3

+T-KA1

500

502

K1K2505

+T-KA2

506

K4

5

6

正转

反转

B+

（2）

RBS1

509

9

公共端

X22故障输出100

20

19

B-（4）

图2-8数控系统电气原理图—主轴单元

5．数控装置与步进驱动器连接

+V

GND

2K

24V

K25

KA10

K26

100

XS31

数控装置XS31接口

GND

DIR+

GND

m

m

5

.

0

*

2

K

2

CP+

+

L

U

P

L

U

P

+

R

I

D

R

I

D

+

A

N

E

A

N

E

V

+

D

N

G

192103

11

+TSDMZ

M535

说明：

AABBFG

电机绕组A和C,B和D短接后，再A接驱动的A,C接驱动的AB接驱动的B,D接驱动的B

A+AB+B

K

B

2

m

m

1

*

4

+E-W11

A+

A-

B+

B-

+MMZ

A

1

C

2

B

3

D

45

57HS13

图2-9数控系统电气原理图—步进驱动单元

2

VX

3

3

6．数控装置与交流伺服连接

+T-SDMX

Panasonic

ACSERVODRIVE

X轴伺服模块

CNA-XT

L11

2

3X1mmBK

R

XS30

100

100

CP+

CP-

DIR+

DIR-

A+

A-

B+

B-

Z+

Z-

GND

+KA10

K27K28

CNI/F

29SRV-ON

9CCWL

8CWL

3PULS+

4PULS-

5SIGN+

6SIGN-

21OA+

22OA-

48OB+

49OB-

23OZ+

24OZ-

13,25GND

L2

L3

r

t

U

V

W

PE

2

3

4

5

6

7

8

9

2X1mmBK

+E-WEPOX

UU

VV

WW

S

T

220A

220B

Rvv4X1mm

2

+M-MX

ACSERVOMOTOR松下伺服电机

1.5米

UX1（红）

2（白或黄）

MSPG

WX3（黑）~

PE4（绿/黄）

数控装置

XS30接口

24V

X20

X21

100

7

35

37

17

41

34

36

COM+

SRV-RDY+

ALM+

GND

COM-

SRV-RDY-

ALM-

CNSIG

A7

/A8

B9

/B10

Z11

/Z12

RX17

RX18

+5V4

0V2

FG20

+E-WEPGX

Rvvp12X0.2

1.5

米

红A

粉红/A

绿B

蓝/B

黄Z

橙/Z

浅蓝RX

紫RX

白+5V

黑0V

FG

图2-10数控系统电气原理图—交流伺服单元

7．数控系统刀架电机的连接

U11V11W11

+T-KM1

135

+T-KM2

1

35

电流:

9A

电流:

9A

246

2

46

U2

V2W2

M

~

+M-M2

刀架电机

图2-11数控系统电气原理图—刀架电机部分

三、实验设备、仪器、工具或材料

1．数控系统综合实验台一套

2．专用连接线一套

3．万用表一个

4．工具一套

四、实验主要内容设计

（一）数控系统连接内容

1．电源回路连接

1）根据图2-1连接数控系统电源回路，接完线后仔细复查，确保接线正确。

2）断开所有空开，接入三相AC380V电源，用万用表测量QF1进线端是否有380V电压。

3）合上QF1，测量TC1的初级线圈、次级线圈和QF2的进线端电压，测量整流电路输出端的电压应为+35V左右。

4）合上QF2，测量QF2输出端和TC2初级线圈、次级线圈电压。

5）合上QF4，这时开关电源VC1的指示灯亮，测量开关电源VC1的输出电压应为+24V。

6）断开所有的空开，断开380V电源。

2．数控系统继电器和输入输出开关量连接内容

1）根据图2-2、2-3连接数控系统的继电器和接触器。

2）根据图2-4连接数控系统的输入开关接口。

3）根据图2-5连接数控系统的输出开关接口。

3．数控装置和手摇连接内容

1）根据图2-6连接数控装置和手摇。

2）根据图2-7连接数控装置和光栅尺。

4．数控装置和变频主轴连接内容

1）根据图2-8连接主轴变频器和主轴电机强电电缆。

2）连接数控装置和主轴变频器信号线。

3）地线可靠且正确地连接。

5．数控装置和步进电机驱动器连接内容

1）根据图2-9连接步进电机驱动器和步进电机。

2）连接步进电机驱动器的电源。

3）连接数控装置和步进电机驱动器。

4）地线可靠且正确地连接。

6．数控装置和交流伺服连接

1）参照图2-10连接交流伺服和交流伺服电机的强电电缆和码盘信号线。

2）连接交流伺服的电源。

3）连接数控装置和交流伺服信号线

4）地线可靠且正确地连接。

7．数控系统刀架电机连接

根据图2-11连接刀架电机。

（二）数控系统调试内容

1．线路检查内容

由强到弱，按线路走向顺序检查

1）变压器规格和进出线的方向和顺序正确。

2）主轴电机、伺服电机强电电缆的相序。

3）DC24V电源极性连接是否正确。

4）步进驱动器直流电源极性连接是否正确。

5）所有地线都可靠且正确地连接。

2．系统调试内容

1）通电

a）按下急停按钮，断开系统中所有空气开关。

b）合上空气开关QF1。

c）检查变压器TC1电压是否正常。

d）合上控制DC24V的空开QF4，检查DC24V电源是否正常。

HNC-21数

控装置通电，检查面板上的指示灯是否点亮。

HC5301-R继电器板的电源指示灯是否点亮。

HC5301-8开关量接线端子和

e）用万用表测量步进驱动器直流电源+V和GND两脚之间电压应为DC+35左右，合上控制步进驱动器直流电源空开QF3。

f）合上空气开关QF2。

g）检查变压器TC1电压是否正常

h）检查设备用到的其他部分电源是否正常。

i）通过查看PLC状态，检查输入开关量是否和原理图一致。

2）系统功能检查

a）左旋并拔起操作台右上角的“急停”按钮使系统复位，系统默认进入“手动”方式，软件操作界面的工作方式变为“手动”。

b）按压“+X”或“-X”按键（指示灯亮），X轴应产生正向或负向连续移动。

松开“+X”或“-X”按键（指示灯灭），X轴即减速停止。

用同样的操作方法，使用“+Z”、“-Z”按键可使Z轴产生正向或负向连续移动。

c）在手动工作方式下，以低速分别点动X、Y轴，使之压限位开关，仔细观察是否压得到限位开关，若到位后压不到限位开关，应立即停止点动；若压到限位开关，仔细观察轴是否立即停止运动，软件操作界面是否出现急停报警，这时一直按压“超程解除”按键，使该轴向相反方向退出超程状态后松开“超程解除”按键，若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表示恢复正常，可以继续操作。

检查完X、Z轴正、负限位开关后，手动将工作台移回中间。

d）按一下“回零”按键，软件操作界面的工作方式变为“回零”。

按一下“+X”和“+Z”按键，检查X、Z轴是否回参考点。

回参考点后，“+X”和“+Z”指示灯应点亮。

e）在手动工作方式下，按一下“主轴正转”按键（指示灯亮），主轴电机以参数设定的转速正转，检查主轴电机是否运转正常，按压“主轴停止”，使主轴停止正转。

按一下“主轴反转”按键（指示灯亮），主轴电机以参数设定的转速反转，检查主轴电机是否运转正常，按压“主轴停止”，使主轴停止反转

f）在手动工作方式下，按一下刀号选择按键，选择所需的刀号，再按一下“刀

位转换”按键，转塔刀架应转动到所选的刀位。

g）调入一个演示程序自动运行，观察十字工作台运动情况。

3）关机

a）按下控制面板上的“急停”按钮。

b）断开空开QF2、QF3。

c）断开空开QF4。

d）断开空开QF1，断开380V电源。

五、实验设计注意事项

请注意实验过程中常遇故障现象，了解相应故障诊断及排故方法。

（一）系统不能正常启动

1．屏幕没有显示

分类

接线

电源不正确

电源插座

XS1

图2-12电源插座示意图

原因

措施

检查电源插座；

检查输入电源是否正常。

（应该为DC24V。

接线极性是否正确）。

调整

硬件

亮度太低或太高HNC-21的CPU板损坏

调整面板上的亮度调节按键。

更换

2．DOS系统不能启动

分类

软件

硬件

原因文件已破坏

电子盘或硬盘物理损坏

措施

用软盘运行系统；

用杀毒软件检查软件系统；重新安装系统软件。

更换电子盘或硬盘；用软盘运行系统

3．不能进入数控主菜单

分类

原因

措施

系统软件

系统文件被破坏

用杀毒软件检查系统；重新安装系统软件。

4．进入数控主菜单后黑屏

分类

原因

措施

接线

电源不正确

检查电源插座；检查电源电压；

确认电源负载能力是否达到

100W的标准。

系统软件

系统文件已破坏

用杀毒软件检查系统；重新安装系统软件。

5．运行或操作中出现死机或重新启动

分类

参数

操作

系统软件

接线

原因

参数设置不当

同时运行了系统以外的其它内存驻留程序；

正从软盘或网络调用较大的程序；从已损坏的软盘上调用程序。

系统受破坏

DOS系统配置文件CONFIG.SYS中同时打开的文件数量过少

电源功率不够

措施

重新起动后，在急停状态下检查参数；检查坐标轴参数、PMC用户参数；

作为分母的参数不能为0。

等待；

中断零件程序的调用。

杀毒或重新安装系统。

设置为50或更多，FILES=50

检查电源插座；

检查电源电压；

确认电源负载能力是否达到

100W的标准。

6．不能急停和复位1）不能产生复位信号

手持接口XS8

图2-13手持接口示意图

分类

硬件

PLC软件

原因

急停回路没有闭合

未向系统发送复位信号

措施

检查超程限位开关的常闭触点；检查急停按钮的常闭触头；若未装手持单元或手持单元上无急停按钮，XS8接口中的4、17引脚应短接。

检查KA中间继电器；

检查PLC程序。

2）复位不能完成分类

原因

措施

硬件

松开急停按钮，PLC中规定的系统复位所需要完成的信息未满足要求，如伺服动力电源准备好、主轴驱动准备好等信号。

检查逻辑电路

六、实验数据、现象参考记录表

序号

实验数据

实验现象

七、实验实施过程思考点

1．数控系统的交流伺服驱动系统、步进驱动系统采用何种控制方式？

2．数控系统故障一般分析和判断方法有哪些？

3．画出数控系统电气控制回路连接图、电源回路连接图。

4．HNC-21TF车床数控装置，松下MSDA023A1A交流伺服，MSM1022AC交流伺服电机，光栅尺组成控制系统的如何连接？