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1、渤海船舶职业学院（毕业论文）专用纸渤海船舶职业学院毕业设计（论文） 题目：华中数控实训台电气控制图分析系： 专业： 姓名： 指导教师： 班级： 评阅教师：学号： 完成日期： 毕业设计说明书（论文）中文摘要题目：华中数控实训台电气控制图分析摘要: 对华中数控实训台电气控制各个部分进行解剖分析从而能对实训台理解认识。关键词: 华中数控实训台强电控制 、华中数控实训台主轴电机控制、华中数控实训台步进电机驱动控制、 华中数控实训台伺服驱动控制、华中数控实训台PLC输入输出控制。 数控实训台，该设备由机械、电器两大部分组成，其特征在于：机械部分包括机身、床头、旋转刀架、尾架、防护罩、底座；电器部分包括电
2、源、系统、接口、主轴变频器、伺服控制器；机械部分安装在底座上，防护罩安装在底座上，电器部分安装在防护罩右侧的系统安装板上。目录一数控系统简介. .1二、主轴控制系统分析2.1 主轴电机介绍. .62.2 变频器.82.3电气控制图分析.12三、进给驱动系统 3.1 电机.15 3.2 驱动器简介.16 3.3 电气控制图分析.20四、PLC控制系统分析4.1 PLC简介.234.2控制系统分析.25五、结论.26六、参考文献.27一、 数控系统简介 1、国外数控机床技术现状1)高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，纳米制已经成为高速高精加工的潮流。(2)多任务和多轴加工数控机床越来越多地应用到
3、能源、航空航天等行业。(3)机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化。(4)智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生，减机床的故障率。(5)最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高34倍，同时效率得到大幅度提升。(6)最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，可以大幅度提高加工效率。2.
4、国外机床数控系统技术现状(1) 发那科公司最新的FS30i/31i/32i/35i- MODEL B数控系统，是FANUC公司最新的人工智能纳米数控系统，这个系列数控系统灵活地支持加工中心、车床、复合加工机床、五轴机床和各种高速高精度机床。系统支持FL-net，PROFIBUS-DP，DeviceNet，I/O Link-II，现场总线，系统可以实现纳米级高精度插补，可提供编程和操作导航，实现系统操作的可视性和操作性。系统提供了刚性攻丝、大型机床控制、双检安全等功能。 (2)MITSUBISHI公司的M700V采用最新的精简指令集的64-bit CPU及高性能的光纤伺服网络，具有纳米级插补技术
5、，超光滑曲面控制SSS算法，最优化的机床响应控制，高精密校正功能，便于使用的菜单设计和宜人化的在线帮助功能，(3)SIEMENS公司推出的最新系统828D与840D sl，突出紧凑、强壮、简单、完美等特色。工作在80bit的浮点计算精度，高级曲面技术，从而获得最高的工件精度,特别适用于模具加工。智能定位与运动转换，确保加工正确的位置，独特的ShopMill/ShopTurn顺序编程功能：便利编程，极大减少编程时间，动态线条图形显示，宽范围的循环、复杂轮廓的几何处理器，高程序质量的CNC模拟仿真。(4)HEIDENHAIN公司的iTNC530友好的界面、面向车间的编程方法，对话式编程和SmarT
6、.NC编程，DXF转换，0.5ms的程序段处理时间和优异的轮廓加工精度及五轴加工特性，具有DCM动态碰撞监控功能，AFC自适应进给控制功能，对话格式编程，TNCGuide，全局程序参数设置。3.国外数控系统的发展趋势4种类型(1) 传统专用型数控系统这类数控系统的硬件由数控系统生产厂家自行开发，具有很强的专用性，经过了长时间的使用，质量和性能稳定可靠，目前还占领着制造业的大部分市场。但由于其采用一种完全封闭的体系结构，往往存在以下缺点:a.用户的应用、维修以及操作人员培训完全依赖于数控系统生产厂家，系统维护费用较高;b.系统功能的扩充以及更新完全依赖于公司的技术水平，周期比较长;c.大量市售廉
7、价通用软硬件在专用数控系统上无法使用，功能比较单一。因此，随着开放式体系结构数控系统的不断发展，这种传统专用型数控系统的市场正在受到挑战，市场份额已经在逐渐减小。 (2) PC嵌入NC结构的开放式数控系统如FANUC16i/18i, Simens840D,NumIO60等数控系统。这类数控系统与传统专用型数控系统相比，结构上具备一些开放性，功能十分强大，但系统软硬件结构十分复杂，系统价格也十分昂贵，一般的中小型数控机床生产厂家没有经济能力去购买。 ( 3) NC嵌入PC结构的开放式数控系统这种数控系统的硬件部分由开放式体系结构的运动控制卡与PC机构成。运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具
8、有很强的运动控制和PLC 控制能力。如日本MAZAK公司用三菱电机的MELDASMAGIC 64构造的MAZATROL 640 CNC。这种数控系统的开放性能比较好，并且对功能进行改进也比较方便，系统的控制功能主要由运动控制卡来实现，机床硬件发生改变时，只需要修改相应部分的控制软件，并且系统性价比也比较高，能够满足大多数的数控机床生产厂家的需要。 (4)全软件型的开放式数控系统这是一种最新型的开放式体系结构的数控系统，所有的数控功能(包括插补、位置控制等)全部都是由计算机软件来实现的。与前几种数控系统相比，全软件型开放式数控系统具有最高的性价比，因而最有生命力。其典型产品有美国MDSI公司的O
9、pen CNC、德国Power Automation公司的PA8000NT，以及NUM公司的NUM1020系统等。4、华中数控系统的数控机床软件补偿原理对于华中数控系统，采用软件（数控系统）和硬件（机床）相结合，可以充分发挥数控机床的特性和功能。数控机床经过长期的运行，机械部件都有不同程度的磨损，其定位精度和重复定位精度都产生了变化，即使能满足一定的精度要求，但大多数数控机床都要重新进行位置精度的测试及补偿，这属于机床维修和维护的重要内容。当然，经维修后的数控机床就更需要进行位置精度的测试及补偿了。本节着重介绍华中数控系统精度补偿的原理和方法 。（1）华中数控系统的螺距补偿原理数控机床软件补偿
10、的基本原理是：数控机床在机床坐标系中，无其他补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干段，测量出各目标位置Pi的平均位置偏差玉t，把平均位置偏差反向叠加到数控系统的插补指令上。指令要求沿X轴运动到目标位置Pi，目标实际位置为，该点的平均位置偏差为Xf，将该值输人系统，则计算机数控系统在计算时自动将目标位置P的平均位置偏差Xif卺加到插补指令上，实际运动位置为P一=Pi+xif，使误差部分抵消，实现误差的补偿，螺距误差可进行单向和双向补偿 （2）华中数控系统的反向间隙补偿原理反向间隙补偿又称为齿隙补偿。机械传动链在改变转向时，反向间隙的存在会引起伺服电动机的空转而无工作台的实际运动（称为
11、失动）。反向间隙补偿原理是在无补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程等分为若干段，测量出各目标位置Pi的平均反向差值县作为机床的补偿参数输入系统。计算机数控系统在控制坐标轴反向运动时，自动先让该坐标反向运动骨值，然后按指令进行运动，工作台正向移动到D点，然后反向移动到Pi点：反向时，电动机的丝杠先反向移动曰点，然后移动到Pi点。该过程数控系统实际指令运动值为/=P+B,反向间隙补偿在坐标轴处于任何方向。二、 主轴控制系统2.1 主轴电机介绍 （1）主轴电机 - 主轴电机简介一种主轴电动机包括一个固定轴，一个旋转套筒，和一个外环件。旋转套筒具有一个内周表面，一个外周表面和一个底表面，所述内周表
12、面跨过一个第一微小间隙与固定轴的一个外周表面相对。外环件具有一个相对的表面和一个内周表面，上述相对的表面跨过一个第二微小间隙与旋转套筒的底表面相对，而上述内周表面跨过一个第三微小间隙与旋转套筒的外周表面相对并固定式设置。第一、第二和第三微小间隙装满一种产生动态压力的流体。一个产生第一径向动态压力的部分单独位于第一微小间隙中，和一个产生第二径向动态压力的部分在第三微小间隙中。一个产生止推动态压力的部分位于第二微小间隙中。使用伪随机磁极分布的电脉冲发生器一种包含具有伪随机分布的磁极的多磁极电脉冲发生器。优选地，磁极大小相等、间隔相等，并且极性符合伪噪声二进制序列，该序列具体是一本原多项式m-序列。
13、在转子旋转中的一个位置，所有的转子磁极与相应的定子磁极对准以提供通过该电枢绕组的最大净磁通量。在所有其它转子的位置，磁极没有对准从而通过该电枢绕组的净磁通量小。在运行中，通过该些未对准的转子位置的旋转基本不产生磁通量变化从而不产生电能。当转子到达该对准位置时，磁通量发生突然的、大的变化而产生高能量的电脉冲。示例性的应用是用于生成内燃机的点火火花。 （2） 主轴电机 - 主轴电机与伺服电机的区别 数控机床用电机主要有两种电机:进给伺服电机和主轴电机。 一、数控机床对主轴电机和伺服电机的要求不同数控机床对进给伺服电机的要求主要为:(1)机械特性:要求伺服电机的速降小、刚度大;(2)快速响应的要求:这在轮廓加工，特别对曲率大的加工对象进行高速加工时要求较严格;(3)调速范围:这可以使数控机床适用于各种不同的刀具、加工材质;适应于各种不同的加工工艺;(4)一定的输出转矩，并要求一定的过载转矩。机床进给机械负载的性质主要是克服工作台的摩擦力和切削的阻力，因此主
