华中数控综合试验台实验指导书

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L3L2L1PE53110A总开关1mm2GNYEAC380V21.5mmBKWUV21.5mmBK3xWVU380VAC/200VAC2TSR+M-TC21mm功率:0.2KVAGNYECu伺服强电伺服变压器电流:6A+T-QF2246135U11V11W11+T-QF33A+T-QF43AAC220VAC380V+T-VC124V6.5A6,74,51224V10054321720W22X0.5mm220C+T-TC1220A220BS-145-241控制变压器RDCu470WAC24V5422X0.5mm24CRDCu+VGND24V1KA9K21K22WUV24D到刀架电机到交流伺服到步进电机驱动器开关电源到数控装置XS1口图2-1数控系统电气原理图—电源部分2．继电器与输入输出开关量+T-KM1刀架正转A2A112+T-RC2+T-KM2刀架反转A2A112+T-KM2+T-KM1K7K8K9K10113114220A220B+T-RC124V+P-CBD-SB2100+P-CBD-SB1127J3/OT1J3/OT2J3/ES1J3/ES3外部运行允许急停超程解除（OTBS2）（OTBS1）（ESTOP1）（ESTOP3）X00X01。。201+M-SQX-3。。+M-SQX-1X02X03。。202+M-SQZ-1。。204+M-SQZ-3128继电器板KA9K24K2324V1继电器板KA10K18K17J3/015伺服允许图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100X轴正限位X轴负限位Z轴正限位X轴回零Z轴回零外部运行允许24VX00X10X01X02X03X04X05X06X07X11X12X13X14X15X16X17X20X21X22X2324VG14,15,1,2,I06789101112134516171819202122232425I0I1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11I12I13I14I15I16I17I18I1914,15,1,2,6789101112134516171819202122232425+P-XS10+M-SQX-1+M-SQZ-3+M-SQZ-1+M-SQX-3+M-SQX-1+M-SQZ-2Z轴负限位伺服报警伺服准备好变频器故障输入K19K20数控装置XS10接口+T-KA924V100X00+T-APHX1X01X02X03X04X05X15X17X10X11X12X13X14X16X20X21-S-XTX轴+限位X轴-限位Z轴+限位Z轴-限位X轴回零Z轴回零X06X0724V电源24V电源地HC5301-8+24VGNDN12N1N2N3N4N5N8N9N10N11N6N7N13N14N15N18N16N17N20N19X22X23输入接线端子板4号刀到位伺服准备好伺服报警变频器故障输入1号刀到位2号刀到位3号刀到位外部运行允许手摇选择X轴手摇选择Z轴手摇选择X轴手摇选择Z轴图2-4数控系统电气原理图—输入开关接口继电器板世纪星XS20接口伺服允许100主轴正转/冲动主轴反转127128Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07急停超程解除Y00Y12Y13Y14Y15Y16Y1724VG14,15,1,2,ESTOP3ESTOP1OTBS2OTBS114,15,1,2,ESTOP3ESTOP1OTBS2OTBS124VGO0O1O2O3O4O5O6O7O8O9O10O11O12O13O14O15Y0.0Y0.1Y0.2Y0.3Y0.4Y0.5Y0.6Y0.7Y1.0Y1.1Y1.2Y1.3Y1.4Y1.5Y1.6Y1.767891011121343161718192021222324256789101112134316171819202122232425+P-XS20刀架反转刀架正转HC5301-R100K1K2K3K4K5K6K14K16K9K10K11K12K13K15K23K19-S-XTKA1接点KA1接点K7K824V124VGNDRE6RE0RE1RE1RE2RE2RE4RE4RE5RE5RE3RE3RE6RE7RE7RE16-1RE16RE16KA9接点1RE0RE16-1K20K21KA9接点1KA9线川K22KA9接点2KA9接点2K18K25KA10接点1K26K27KA10接点1KA10线川K28KA10接点2KA10接点2RE16-2RE16-2RE17-1RE17RE17RE17-1KA2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接点伺服允许急停主轴正转主轴反转刀架正转刀架反转K24KA9线川K17KA10线川RE17-2RE17-2Y10Y11Y00Y01Y03Y04Y17(线圈接24V)(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手摇脉冲发生器24VG14,15,1,2,678910111213453,161718192021222324255VG+5VHBHAO28O29O30O31I32I33I34I35I36I37I38I39ESTOP3ESTOP2+24VXS8AB+5V5VG手脉黄白红黑数控装置XS8接口图2-6数控系统电气原理图—手摇单元ABZ+5VGND光栅尺PEABZ+5VGND屏蔽5*0.250.5米ABZ差分信号板19210311413ABZ+5VGNDABZXS32数控装置XS32接口图2-7数控装置与光栅尺连接4．数控装置与主轴连接5．数控装置与步进驱动器连接+T-KA1+T-KA2RBS1+M-M1WVU0V100U1V1W1X22DAS+DAS0XS9500505502506B+(2)B-(4)+T-US西门子440变频器正转反转公共端主速指令主轴电机故障输出RST569341920U(T1)V(T2)W(T3)*KW6SE6440-2UD*-*CA03X0.5mmBK23X1mmBK2UVWRBS3R+(3)509K1K2K2K4数控装置XS9口图2-8数控系统电气原理图—主轴单元2*0.5mm2PUL+PUL-DIR+DIR-2123454*1mm+M-MZ+VGNDB-A-B+A++T-SDM-ZBKBKA+A-B+B-AABBFGACBD+E-W112KKA1024V100ENA+ENA-19210311+VGND电机绕组A和C,B和D短接后，说明：再A接驱动的A,C接驱动的AB接驱动的B,D接驱动的BK25K26CP+GNDDIR+GNDXS31数控装置XS31接口M53557HS13图2-9数控系统电气原理图—步进驱动单元6．数控装置与交流伺服连接7．数控系统刀架电机的连接+T-SDMXX轴伺服模块PanasonicACSERVODRIVECNI/FCNSIGSRV-ONCCWLCWLOA+OA-OB+OB-OZ+OZ-GNDCOM+SRV-RDY+ALM+GNDCOM-PULS+PULS-SIGN+SIGN-345621224849232413,25735371741299810010024VX20100SRV-RDY-ALM-3436松下伺服电机Rvv4X1mm2+E-WEPOXRvvp12X0.2+E-WEPGX1(红)2(白或黄)3(黑)4(绿/黄)PEACSERVOMOTORMS3~+M-MXPGUXVXWXUXVXWX+KA10X21L1L2L3rt3X1mmBKRST2UVW9220A220BCNA2X1mmBK2PE32154-XT8761.5米1.5米K27K28A+A-B+B-Z+Z-GNDCP+CP-DIR+DIR-数控装置XS30Z/ZB/BA/ARXRX0V+5VFG11129107818172420Z/ZB/BA/ARXRX0V+5VFG黄橙绿蓝红紫浅蓝黑白粉红XS30接口图2-10数控系统电气原理图—交流伺服单元+T-KM1电流:9A135246+T-KM2135246电流:9AU2V2W2刀架电机+M-M2M3~U11V11W11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。HC5301-8开关量接线端子和HC5301-R继电器板的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