第五章 典型设计举例 第五章 典型设计举例摘要： 本章介绍HNC-21数控装置应用于数控铣床和数控车床的控制系统典型设计5.1 概述 HNC-21数控装置应用于不同的数控机床，主要有三方面的区别：l 进给驱动装置不同—具体内容已经在2.9节介绍；l 输入输出开关量之间的逻辑关系，即PLC编程不同—具体方法详见《PLC编程》一书；l 输入输出开关量的定义和电气设计不同--本章主要涉及这部分内容XS8中的输入输出开关量I32～I39、O28～O31和XS11 、XS21接口中的输入输出开关量I32～I39、O28～O31在电路上是并联关系通常，这12位输入输出开关量信号是为手持操作单元预留的，因此，其定义在XS8中标出若没有安装手持操作单元，一般在XS11、XS21中也不使用这些信号（以便将来扩展手持操作单元），而尽量使用其他信号输入输出开关量通常分两类：连接在电柜内部的开关量和连接到机床的开关量在调试时，电柜调试和机电联调一般是分别进行所以在定义时，尽量将这两类信号分别安排在不同的接口，以方便安装与调试电柜内部的开关量输入信号较少，而开关量输出信号较多，因此一般使用XS11、XS20作为电柜内部的开关量输入输出接口；使用XS10、XS21作为到机床的开关量输入输出接口。
电柜内部的开关量输入输出信号可以由XS11、XS20接口直接连接到各元器件，或经过I/O分线端子板或端子转接到各元器件（当有操作台或吊挂时）；到机床的开关量输入输出信号则必须经I/O分线端子板或端子来转接，以方便调试和检查5.2 数控铣床系统设计举例 5.2.1 系统简介机床：四坐标铣床，X、Y、Z直线坐标轴+A旋转坐标轴（数控转台）；控制柜结构：强电控制柜+吊挂箱；主轴：变频器，液压换档，分高速、低速两档表5.2.1 典型铣床数控系统设计主要器件序号名称规格主要用途备注1数控装置HNC-21MC控制系统华中数控2软驱单元HFD-2001数据交换华中数控3手持单元HWL-1001手摇控制华中数控4控制变压器AC380/220V 300W /110V 250W /24V 100W /24V 100W伺服控制电源、开关电源供电华中数控热交换器及交流接触器电源照明灯电源HNC-21MC电源5伺服变压器3相AC380/200V 7.5KW为HSV-11型电源模块供电华中数控6开关电源AC220/DC24V 50W开关量及中间继电器明玮7开关电源AC220/DC24V 100W升降轴抱闸及电磁阀明玮8伺服电源模块HSV-11P为伺服驱动器供强电华中数控9伺服驱动器HSV-11D075X、Y、Z轴电机驱动装置华中数控10伺服驱动器HSV-11D050A轴电机驱动装置华中数控11主轴变频器CIMR-G5A45P51A 5.5KW主轴电机驱动装置安川14主轴电机4KW矢量控制变频电机河北13伺服电机1FT6074 （14NM ）X、Y轴进给电机兰州电机厂15伺服电机1FT6074+G45（14NM 抱闸 ）Z轴进给电机兰州电机厂16伺服电机130STZ6-1（6NM）A轴进给电机华中数控5.2.2 总体框图5.2.3输入输出开关量的定义以下为典型铣床数控系统对输入输出开关量的定义，在本章的例子中，有些开关量虽然给出了定义但并未使用。
XS8插座中的I30—I39、O28—O31信号与XS11和XS21插座中各同名信号均为并联关系，留给手持单元使用，直接由XS8引出对输入I和输出O重新标号为X和Y，是为了与PLC状态显示相一致，在PLC编程中也更方便X0.0、X0.1…X1.2与I00、I01…I10相对应即X0代表PLC输入第0个字节，X1代表PLC输入第1个字节；X1.3代表PLC输入第1个字节的第三位，即输入开关量的I11 XS21（DB25/F）未用XS8（DB25/F头针座孔）手持单元接口：引脚号信号名标号定义135V地手摇脉冲发生器+5V电源地25+5V手摇脉冲发生器+5V电源12HB手摇脉冲发生器B相24HA手摇脉冲发生器A相11O28Y3.4未定义；23O29Y3.5未定义；10O30Y3.6手持单元工作指示灯， 低电平有效；22O31Y3.7未定义9I32X4.0手持单元坐标选择输入X轴，常开点，闭合有效；21I33X4.1手持单元坐标选择输入Y轴，常开点，闭合有效；8I34X4.2手持单元坐标选择输入Z轴，常开点，闭合有效；20I35X4.3手持单元坐标选择输入A轴，常开点，闭合有效；7I36X4.4手持单元增量倍率输入X1， 常开点，闭合有效；19I37X4.5手持单元增量倍率输入X10， 常开点，闭合有效；6I38X4.6手持单元增量倍率输入X100，常开点，闭合有效；18I39X4.7手持单元使能输入，常开点，闭合有效；5空17ESTOP3ES3手持单元急停按钮串接到急停回路的端子4ESTOP2ES2手持单元急停按钮串接到急停回路的端子3,16+24V24V为手持单元的输入输出开关量供电的DC24V电源1,2,14,1524V地24G为手持单元的输入输出开关量供电的DC24V电源地l XS10（DB25/F头针座孔）输入接口（I0～I19）：引脚号信号名标号信号定义13I0X0.0X轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效；25I1X0.1X轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效；12I2X0.2Y轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效；24I3X0.3Y轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效；11I4X0.4Z轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效；23I5X0.5Z轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效；10I6X0.6A轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效；22I7X0.7A轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效；9I8X1.0X轴回参考点开关，常开点，闭合有效；21I9X1.1Y轴回参考点开关，常开点，闭合有效；8I10X1.2Z轴回参考点开关，常开点，闭合有效；20I11X1.3A轴回参考点开关，常开点，闭合有效；7I12X1.4冷却系统报警，常闭点，断开有效；（未用）19I13X1.5润滑系统报警，常闭点，断开有效；6I14X1.6压力系统报警，常闭点，断开有效；18I15X1.7未定义；5I16X2.0主轴一档（低速）到位，常闭点，断开有效；17I17X2.1主轴二档（高速）到位，常开点，闭合有效；4I18X2.2未定义；16I19X2.3未定义；3空1,2,14,1524V地外部直流24V电源地l XS11（DB25/F头针座孔）输入接口（I20～I39）：引脚号信号名标号信号定义13I20X2.4外部运行允许，常开点，闭合有效；25I21X2.5伺服电源准备好，常开点，闭合有效；12I22X2.6伺服驱动模块OK，常开点，闭合有效；24I23X2.7电柜空气开关OK，常开点，闭合有效；11I24X3.0主轴报警，常闭点，断开有效；23I25X3.1主轴速度到达，常开点，闭合有效；10I26X3.2主轴零速，常开点，闭合有效；22I27X3.3主轴定向完成，常开点，闭合有效；（未用）9I28X3.4未定义；21I29X3.5未定义；8I30X3.6未定义；20I31X3.7未定义；4-7、16-19I32-I39X4.0-X4.7与XS8并联，用于手持单元的坐标选择输入、增量倍率输入、使能按钮输入；3空1,2,14,1524V地外部直流24V电源地l XS20（DB25/F头孔座针）O0～O15：引脚号信号名标号信号定义13O00Y0.0运行允许， 低电平有效；25O01Y0.1系统复位， 低电平有效；12O02Y0.2伺服允许， 低电平有效；24O03Y0.3SV_CWL（伺服减电流）， 低电平有效；11O04Y0.4升降轴抱闸， 低电平有效；23O05Y0.5冷却开，低电平有效；10O06Y0.6刀具松， 低电平有效；22O07Y0.7未定义；9O08Y1.0主轴正转（主轴使能），低电平有效；21O09Y1.1主轴反转（主轴使能）， 低电平有效；8O10Y1.2主轴制动， 低电平有效；（未用）20O11Y1.3主轴定向， 低电平有效；（未用）7O12Y1.4主轴一档（低速），低电平有效；19O13Y1.5主轴二档（高速）， 低电平有效；（未用）6O14Y1.6未定义；（主轴三档备用， 低电平有效。
18O15Y1.7未定义；（主轴四档备用， 低电平有效5空17ESTOP3急停回路驱动KA继电器控制动力电源的输出端子（见图2.10.1）4ESTOP1急停回路与超程回路的串联的接入端子（见图2.10.1）16OTBS2超程限位开关的接入端子（见图2.10.1）3OTPS1超程限位开关的接入端子（见图2.10.1）1,2,141524V地外部直流24V电源地5.2.4 电气原理图简介下面以示意图的形式，给出电气原理图的主要部分对于线号，仅给出了在不同的页面均出现的线缆的线号5.2.4.1 电源部分在本设计中，照明灯的AC24V电源和HNC-21的AC24V电源是各自独立的；工作电流较大的电磁阀用DC24V电源与输出开关量（如继电器、伺服控制信号等）用的DC24V电源也是各自独立的，且中间用一个低通滤波器隔离开来总电源进线、变压器输入端等处的抗干扰磁环和高压瓷片电容未在图中表示出来图5.2.2中QF0～QF4为三相空气开关；QF5～QF11为单相空气开关；KM1～KM4为三相交流接触器；RC1～RC3为三相阻容吸收器（灭弧器）；RC4～RC7为单相阻容吸收器（灭弧器）；KA1～KA10为直流24V 继电器；V1、V2、V3、VZ为续流二极管；YV1、YV2、YV3、YVZ为电磁阀和Z轴电机抱闸。
表示该部分信号在其他原理图中。