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1、实验一 数控系统综合实验台的认识实验一、实验目的：1、 感性认识数控系统综合实验台的各组成部分。2、 指出控系统综合实验台各个组成部件及其原理或作用3、 了解数控系统综合实验台各个组成部件之间的连接，认清各个信号线来源和去向。4、 了解数控系统综合实验台的基本操作。二、实验仪器设备1、 数控系统综合实验台一套2、 专用连接线一套二、HED-21S 数控系统综合实验台组成（1）数控装置数控装置采用华中数控股份有限公司的“世纪星”HNC-21TF 车床数控装置。 “世纪星”HNC-21TF 车床数控装置采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业 PC 机，配置 7.7”彩色液晶显示屏和通用工程面板，
2、全汉字操作界面、故障诊断与报警、多种形式的图形加工轨迹显示和仿真，操作简便 ，易于掌握和使用，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式 PLC 接口于一体，可自由先配各种类型的脉冲接、模拟接口交流伺服单元或步进电机驱动器内部已提供标准车床控制的 PLC 程序，用户也可自行编制 PLC 程序，采用国际标准G 代码编程，与各种浒的 CAD/CAM 自动编程系统兼容，具有直线、圆弧、螺纹切削、刀具补偿、宏程序等功能，支持硬盘、电子盘等程序存储方式以及软驱、NDC、以太网等程序交换功能，具有低价格、高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点。图 3 所示为 HNC-21TF 数控装置与
3、其他装置、单元连接的总体框图和连线图。图 3该处为第二页图图 4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。需要通过转接线与 HNC-21 数控装置连接使用。图 5（2）变频主轴单元变频主轴采用日立 SJ100-007HFE 变频器配三相异步电机。变频器采用正弦波脉 宽调制（PWM）控制，额定容量 1.9KVA，额定输入电压三相交流 380V，额定输出电流 2.5A，输出频率范围 1360HZ，适用电机容量 0.75KW。三相异步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 SANY0 Q
4、系列的 QS1A01AA0M601P00 和 P50B0520DXS00.QS1A01AA0M601P00 与 P50B05020DXS00 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） 。QS1A01AA0M601P00为三相 220 输入，输入电流为 2.5A，输出电流为 2.2A; P50B0520DXS00 为小型小惯量电机，配 2000P/R 增量式码盘，功率 0.2KW，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
5、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，每秒两成次的斩波频率。在驱动器的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 是四相混全式步进电机，步进角为 1.8 度，静转矩 1.3NM，额定相电流 2.8A（5）输入输出装置开关量输入/输出采用 HC5301-8 输入接线端子板和 HC5301-R 继电器板，作为 HNC-21 数控装置 XS10、XS11、XS20、XS21 接口的转接单元使用，以方便连接及提高可靠性。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
6、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。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 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控制。图 6图 7（6）工作台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，笔架。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
7、，不需要反馈，用于实现开环控制。Y 轴执行采用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，可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距离，构成一个位置全闭环控制系统。笔架可绘出工作台的运动轨迹，便于观察数控编程的结果。（7）电动刀架系统发出换刀信号，控制继电器动作电机正转，通过蜗轮、蜗杆、螺杆将销盘上升至一定高度时，离合销进入离合盘槽，离合盘带动离合销，离合销带动销盘，销盘带动上刀体转位，当上刀体转到所需刀位时，霍尔元件电路发出到位信号，电机反转，反靠销进入反靠盘槽，离合销从离合盘槽中爬出，刀架完成粗定位。同时销盘下降端齿啮
8、合，完成精定位，刀架锁紧。电动刀架的电气控制分强电和弱电两部分，强电部分由三相电源驱动三相交流异步电动机正、反向旋转，从而实现电动刀架的松开、转位、锁紧 等动作；弱电部分主要由位置传感器-发讯盘构成，发讯盘采用霍尔专感器发讯。该数控电动刀架（LDB4）的电机采用三相异步电，功率 90W，转速 1300R/MIN。实验二 数控系统的连接与调试实验一、实验目的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、实验仪器设备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
9、、 十字起、一字起各一把三、实验步骤1、 数控系统的连接（1）电源回路的连接1） 参照数控综合实验台电气原理图第 3 页连接数控系统电源回路， （注意不要连接其它电气设备。接完线后仔细复查，确保电源接线的正确）2） 断开所有的空开，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
10、应为+24V。6） 断开所有的空开，断开 380V 电源，并将三相电源开关电源插头拔下。（2）数控系统继电器和输入输出开关量的连接1） 参照数控综合实验台电气原理图第 4、5 页连接继电器和接触器。2） 参照数控综合实验台电气原理图第 6、7 页连接输入开关量。3） 参照数控综合实验台电气原理图第 8、9 页连接输出开关量。（3）数控装置和手摇的连接1） 参照数控综合实验台电气原理图第 10 页连接数控装置和手摇。（4）数控装置和步进电机驱动器的连接1） 参照数控综合实验台电气原理图第 11 页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
11、） 地线可靠且正确地连接。（5）数控装置和变频轴的连接1） 参照数控综合实验台电气原理图第 13 页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。（6）数控装置和交流伺服的连接1） 参照数控综合实验台电气原理图第 12、16、20 页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。5） 参照数控综合实验台电气原理图第 19 页连接装置和光栅尺。（7）数控系统刀架电机的连接1） 参照数控综合实验台电气原理图第 3、20 页连接刀架电机。2、数控系统的调
12、式、数控系统的调式（1）线路检查由强到弱按线路走向顺序检查，用万用表逐步进行测量：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
13、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。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
14、动工作方式下，以低速分别点 X、Y 轴，使之压限位开关，仔细观察是否压得限位开关，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，仔细观察轴是否产即停止运动，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“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，
15、按一下“主轴正转”按键（指示灯亮） ，主轴电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)调入或编写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。四、实验总结1.根据本实验总
16、结数控系统连接、调试的一般步骤和方法。2.简述本实验-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，这两种控制方式的有何区别和特点。3.据实验过程中出的问题，写出数控系统故障一般分析和判断的方法。五 故障设置1.电源类故障设置表2 输入输出类故障设置表分析：机床在运行时，有可能出现缺相等故障，由于机床三相电源作用可能不同，当不同相序缺失时，机床表现出的现象可能不同。2刀架故障试验（1）首先确认刀架电机运转正常。换刀、锁紧等动作都准确无误（2）进入系统参数编辑状态，选择 PMC 系统参数，更改换刀锁紧时间、换刀超时时间、正转延时时间参数，观察刀架换刀动作是否正常，并用手扳动刀架，判断刀架是否锁紧，选者刀具是否到位。P2换刀超时时间（系统设定为 10S）P3刀具锁紧时间（系统设定为 1S）P4正转延时时间（系统设定为 0.1S）（3）测试完毕后将参数进行恢复表六、实验报告1、 如果实验过程中出现故障，写 故障现象及采取措施的处理报告。2、 画出本实验数控系统的电气控制回路连接、电源回路连接的电气原理图。实
