华中数控综合实验台认识华中数控综合试验台实验指导书.docx
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华中数控综合实验台认识华中数控综合试验台实验指导书
创新与选作实验一华中数控综合实验台认识
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.了解数控系统的特点、基本组成和应用。
2.了解数控系统常用部件的原理及作用。
3.熟悉数控系统综合实验台;
4.了解数控系统综合实验台的连接和基本操作。
二、实验设计参考原理
图1-1是华中数控综合实验台外观图,该试验台由数控装置、变频调速主轴及三相异步电动机、交流伺服单元及交流伺服电动机、步进电动机驱动器及步进电动机、测量装置、十字工作台组成。
图1-1华中数控综合实验台外观
1.华中数控综合实验台组成
图1-2是华中数控综合实验台组成框图,图中除电源接口外,其它接口均可选用。
1)数控装置
HNC-21TF数控装置内置嵌入式工业PC机,配置7.7”彩色液晶屏和通用工程面板,集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口,内嵌式PLC于一体,可自由选配各种类型的脉冲接口、模拟接口的交流伺服单元或步进电动机驱动器。
HNC-21TF数控装置与其它单元的连接见图1-3。
HNC-21TF数控装置各接口见图1-4。
HNC-21TF数控装置软驱单元接口见图1-5,软驱单元提供3.5”软盘驱动器、RS232接口、PC键盘接口、以太网接口(该接口需要通过转接线才能与数控装置连接使用)。
2)变频调速主轴单元
变频主轴采用西门子MICROMASTER440系列的SE6440-2UD21-5AA0变频器配三相异步电机。
图1-2HED-21S数控系统综合实验台组成框图
图1-3数控装置与其它单元连接图
变频器采用矢量控制,三相交流380V电源,功率范围(恒转矩)1.5KW,输入电流(恒转矩)3.9A,最大输出电流(恒转矩)4.0A,两个模拟量输入0~10V,0~20mA或-10~10V,0~20mA。
电机采用普通三相异步电机,功率0.55KW,转速1390r/m。
3)交流伺服驱动单元
交流伺服和交流伺服电机采用松下MINASA系列的MSDA023A1A伺服单
元和MSMA022A1C伺服电动机。
MSDA023A1A与MSMA022A1C构成闭环控制系统,提供位置控制、速度控制、转矩控制三种控制方式(需设置交流伺服参数,并修改相应连线)。
MSMA022A1C为小型小惯量电机,配11线2500P/r增量式码盘,功率200W,额定转速3000r/min,额定转矩0.64Nm。
4)步进驱动单元
步进驱动器和步进电机采用深圳雷塞M535和57HS13。
M535是细分型高性能步进驱动器,适合驱动中小型的任何两相或四相混合式步进电机。
电流控制采用先进的双极性等角度恒力矩技术,每秒两万次的斩波频率。
驱动器侧边装有一排拨码开关组,可以用来选择细分精度,以及设置动态工作电流和静态工作电流。
57HS13是四相混合式步进电机,步进角为1.8度,静转矩1.3Nm,额定相电流2.8A。
5)输入与输出装置
图1-6是HC5301-8开关量输入接线端子板;图1-7是HC5301-R开关量输出继电器板。
图1-6HC5301-8输入端子板接口图
输入接线端子板提供NPN和PNP两种类型开关量信号输入,每块输入接线端子板有20个NPN或PNP开关量信号输入接线端子,最多可接20路NPN或PNP开关量信号输入。
输出继电器板集成八个单刀单投继电器和两个双刀双投继电器,最多可接16路NPN开关量信号输出及急停(两位)与超程(两位)信号,其中8路NPN开关量信号输出用于控制八个单刀单投继电器,剩下的8路NPN开关量信号输出通过接线端子引出,可用来控制其它电器,两个双刀双投继电器可由外部单独
图1-7HC5301-R输出继电器板
XY工作台集成了雷塞57HS13四相混合式步进电机,MSMA022A1C交流伺服电机、光栅尺和笔架。
控制。
6)工作台
机械部分采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台,用于实现目标轨迹和动作。
X轴执行装置采用四相混合式步进电机,步进电机没有传感器,不需要反馈,用于实现开环控制。
Y轴执行装置采用交流伺服电机,交流伺服和交流伺服电机组成一个速度闭环控制系统。
安装在交流伺服电机轴上的增量式码盘充当位置传感器,用于间接测量机械部分的移动距离,构成一个位置半闭环控制系统;也可用安装在十字工作台上的光栅尺直接测量机械部分移动位移,构成一个位置闭环控制系统。
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.示波器一台
4.万用表一个
四、实验主要内容设计
1.感性认识华中数控综合实验台各组成部分。
1)数控系统综合实验台各个组成部件、原理及作用。
2)数控系统综合实验台各个组成部件之间的连接
3)各个信号线来源和去向。
2.了解数控系统综合实验台基本操作。
1)数控系统综合实验台上电顺序;
2)HNC-21TF车床数控装置基本操作;
3)进入数控系统,运行演示程序。
五、实验设计注意事项
请注意图1-8~图1-19所示各接口引脚信号及其意义。
引脚号
信号名
说明
1
TX_D1+
发送数据
2
TX_D1-
发送数据
3
RX_D2+
接收数据
4
BI_D3+
空置
5
BI_D3-
空置
6
RX_D2-
接收数据
7
BI_D4+
空置
8
BI_D4-
空置
图1-10以太网接口—XS3
信号名
说明
SA+、SA-
主轴码盘A相位反馈信号
SB+、SB-
主轴码盘B相位反馈信号
SZ+、SZ-
主轴码盘Z脉冲反馈
+5V、GND
DC5V电源
AOUT1、AOUT2
主轴模拟量指令输出
GND
模拟量输出地
图1-15主轴控制接口—XS9
信号名
说明
24VG
外部开关量DC24V电源地
I0~I39
输入开关量
O0~O31
输出开关量
ESTOP1,ESTOP3
急停回路与超程回路的串联的接入端子
OTBS1,OTBS2
超程限位开关的接入端子
图1-16开关量输入接口—XS10、XS11
信号名
说明
24VG
外部开关量DC24V电源地
I0~I39
输入开关量
O0~O31
输出开关量
ESTOP1,ESTOP3
急停回路与超程回路的串联的接入端子
OTBS1,OTBS2
超程限位开关的接入端子
图1-17开关量输出接口—XS10、XS11
信号名
说明
A+、A-
编码器A相位反馈信号
B+、B-
编码器B相位信反馈信号
Z+、Z-
编码器Z脉冲反馈信号
+5V,GND
DC5V电源
OUTA
模拟指令输出
(-20mA~+20mA)
CP+、CP-
指令脉冲输出(A相)
DIR+、DIR-
指令方向输出(B相)
图1-18模拟接口式、脉冲接口式伺服
驱动器和步进电机驱动驱动
器控制接口—XS30~XS33
信号名
说明
TXD
数据发送
RXD
数据接收
GND
信号地
图1-19串行接口式(HSV-11系列)伺服
驱动器控制接口—XS40~XS43
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.数控装置如何组成?
2.画出HED-21S数控系统综合实验台结构框图。
3.HED-21S数控系统综合实验台主要部件有哪些?
各有什么作用?
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