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
创新与选作实验
数控系统的连接与调试
实验万案设计2学时,实验万案实施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
伺服强电
L1
L2
L3
PE
U3x1.5mm2BK
AC380V
2
1.5mmBK
控制变压器
+T-TC1
720W+T-QF4
4220C13A
52X0.5mmRDCu
开关电源
+T-VC1KA9
124VK21K2224V1
d:
7~>—-.
100
424D
2
52X0.5mmRDCu
220B
24C
到交流伺服
+M-TC2
380VAC/200VAC功率:
0.2KVA伺服变压器
+T-QF3
+V
GND
到步进电机驱动器
图2-1数控系统电气原理图一电源部分
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
2B-SP+
超程解除
+T-KM2
113
A1
+T-RC
2于Ar
Id
220B
-
•
RT3Kll
尙MIMPK.IIRli?
SID
■
-
+T-KM1
+T-RC2
1
20
114
+T-KM1
+T-KM2
+M-SQX-1
201
卜X00
口+M-SQX-3。
。
X01
202
+M-SQZ-1
204
+M-SQZ-3
127
J3/ES1
+P-CBD-SB1
急停
J3/ES3
继电器板KA9
24V—K23
K24
128
图2-2数控系统电气原理图一继电器部分
X03
(ESTOP1
$
(ESTOP3
-
-
亠
斗
IDIDIED74v电bDIDDiI&!
□DI*0(1、ERESIQT2QTl
F..AHILA1
KA?
臥相
KI:
IK.I4K.IDPl16
K.nKlK]K4K&K?
KXIKIDKIIKll
J2
伺服允许
J3/015
■
板器眾
24V1
+P-XS10
数控装置XS10接口
1,2,
1,2,
11518
16X23
5X20
17X21
4X22
外部运行允许
+T-KA9
K19K20
100
+T-APHX1
输入接线端子板
HC5301-8
1146
18X17
6X16
19X15
I1319
I108
1722
1610
I523
1921
189
I411
I324
I212
20X13
22X07
10X06
9X10
7X14
8X12
21X11
24V
变频器故障输入伺月蘇警
―伺服准备好
-=S
+24V
■GND N2 一 ■N4- ■N5— N6 N7 "N8~ INTO" ■NTK N12 — N13 N14 ■N15 N16 '— N17 — N18 N19 ■N2U- '— — — 24V 100 24V电源24V电源地 X轴+限位祷由-限位 Z轴+限位 Z轴-限位祷由回零 Z轴回零手摇选择x轴手摇选择Z轴 +M-SQZ-2 +M-SQX-1 -LKJ 手摇选择z轴手摇选择x轴 滸由回零 X轴回零 Z轴负限位 Z轴正限位 X轴负限位 X轴正限位 24 X03 +M-SQZ-3 12 X02 +M-SQZ-J 25 X01 +M-SQX-3. 13 X00 +M-SQX-1 I013 I125 23X05 11X04 图2-4数控系统电气原理图一输入开关接口 世纪星XS20接口 +P-XS20 12_ 1,2, 24VG r- 14 15, OTBS13 3 OTBS1 OTBS16 —Il 16 OTBS2 ESTOP4- 4 ESTOP1 一 ESTOpy 9 17ESTOP3 O1518 F 1 18 Y1.7 O14 6 - J I 6 Y1.6 O13 19 J 19 Y1.5 O12 7 r 7 Y1.4 O1120 J 20 Y1.3 O10 8 J 1 8 Y1.2 O921 F I 21 Y1.1 O8 9 r 1 9 Y1.0 O7 22 才 22 Y0.7 O6 10 r 10 Y0.6 O5 23 r %, 23 Y0.5 O4 11 1 11 Y0.4 O3 24 1 24 Y0.3 O2 12 * 12 Y0.2 O1 25 I 25 Y0.1 O0 13 * 11 13 Y0.0 100 127 128 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 -S 11 -XT 24V1 24Vj i—i GND' 100 RE0 — K1 KA接点 RE01 — K2 KA接点~ RE1 — K3 KA2接点~ RE1~1 — K4 KA2接点~ RE2 — K5 KA接点~ RE2 — K6 KA接点~ RE3 — K7 KA接点 RE3 — k8 ~KA4接点~ RE4 — K9 KAt接点 RE4 — K10 KAt接点 RE5 — [JK11 ka6接点 RE5 — 'K12 KAt接点 RE6 一 K13 KA接点 RE6〔 — PK14 KA7接点 RE7 — K15 KA8接点 RE7 — -K16 KA8接点 RE16 — K23 KA9线川 RE16 —— ^~K24- KA9线川~ RE16-1 — K19 KA9接点1 RE16-1 一 K20 KA接点1 RE16-2 —— K21 KA接点2 RE16-2 — K22 KAS接点2 RE17 一 K17 KA1线川 RE17 — K18 KA10线川 RE17-1 — K25 KA10接点1 RE17-1 — |K26 KA10接点1 RE17-2 一 1K27 KA10接点2 RE17-2 — K28 KA10接点2 — 继电器板 HC5301-R 主轴正转Y00 主轴反转Y01 _刀架正转Y03 -刀架反转Y04 —急停(线圈接24V) —伺服允许Y17(线圈接24V1) X01 X02 X03 X05 X06 X07 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22 X23 1号刀到位2号刀到位3号刀到位4号刀到位 伺服准备好— 伺服报警 变频器故障输入外咅运行允许 3•数控装置与手摇和光栅尺的连接 XS8 图2-6数控系统电气原理图一手摇单元 图2-7数控装置与光栅尺连接 4.数控装置与主轴连接 西门子440变频器 XS9 主速指令 数控装置XS9口 0V 正转 反转 X22故障输出 20 公共端 100 +T-US U(T1) V(T2) 6SE6440-2UD*-*CA0 W(T3) 主轴电机 *KW +M-M1 〔V1】v[ W1[心 jf RBS3 ◎ RBS1 U R+(3) B+ (2) B-(4) 2 U13X1mmBK 图2-8数控系统电气原理图一主轴单元 5•数控装置与步进驱动器连接 +V GND GND XS31DIR+ 数控装置XS31接口GND CP+鼻 说明: 24V 100 M535 +T-SDMZ 2 U RR+DDA A +D 9210 311 A A吓 fg| A+A- 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A +M-VZ 57HS13 B+ B接驱动的B,D接驱动的B 6•数控装置与交流伺服连接 +T-SDMX冷由伺服模块 Panasonic ACSERVODRIVE CNA-XT CNI/F +KA10 100K27K28 100 24V 29 9 8 3 4 5 •■6 21 22 -'-48 49 '.-23 24 SRV-ON CCWL CWL PULS+PULS-SIGN+SIGN-OA+OA-OB+OB-OZ+OZ- 13,25GND 7 COM+ 35 SRV-RDY+ 37 ALM+ 仃 GND 41 COM- 34 SRV-RDY- 36 ALM- UX 3X1mmbK PE VX WX CNSIG +E-WEPGXRvvpi2X0.2 UX——1VX WX 1 PE 1.5米 +M-MX ACSERVOMOTOR 松下伺服电机 1(红) 2(白或黄) 3(黑) 4(绿/黄) A7 /A8 B9 /B10 Z11 /Z12 RX17 RX18 +5V4 0V2 FG20-: 红A/粉红/A一/绿B>蓝/B丄 —浅蓝RX一 紫RX一 图2-10数控系统电气原理图一交流伺服单元 7.数控系统刀架电机的连接 U11 V11 W11 3 5 13 +T-KM1 电流: 9A 1 +T-KM? 电流: 9A 4 +M-M2 刀架电机 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、实验主要容设计 (一)数控系统连接容 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)数控系统调试容 1.线路检查容 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)DC24VI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勺空开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。 HC5301-8开关量接线端子和HC5301-R继电器板勺电源指示灯是否点亮。 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犬态,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、丫轴,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犬态后松开“超程解除”按键,若显示屏上运行犬态栏“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QF2QF3 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 原因 措施 接线 电源不正确 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 亮度太低或太高 调整面板上的亮度调节按键。 硬件 HNC-21的CPU板损坏 更换 2.DOS系统不能启动 分类 原因 措施 软件 文件已破坏 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。 硬件 电子盘或硬盘物理损坏 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 原因 措施 参数 参数设置不当 重新起动后,在急停状态卜检查参数;检查坐标轴参数、PMC用户参数;作为分母的参数不能为0。 操作 同时运行了系统以外旳其它存驻留程序; 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。 等待; 中断零件程序的调用。 系统软件 系统受破坏 杀毒或重新安装系统。 DOS系统配置文件CONFIG.SYS^同时打开的文件数量过少 设置为50或更多,FILES=50 接线 电源功率不够 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 分类 原因 措施 硬件 急停回路没有闭合 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。 PLC软件 未向系统发送复位信号 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MSDA023A1交流伺服,MSM1022A交流 伺服电机,光栅尺组成控制系统的如何连接?
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- 华中 数控 综合 试验台 实验 指导书