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1、数控轧辊磨床电气培训（二）培训大纲： 轧辊磨床及数控系统介绍 轧辊磨床各轴示意 如何看懂图纸 部分图纸讲解9/14/2024本节课我们主要来认识轧辊磨床，讲解什么是数控系统，怎样快速查阅图纸，读懂图纸。轧辊磨床电气培训（二）2021/9/152一、轧辊磨床数控系统概述1、轧辊磨床概述轧辊磨床是钢材板材轧制生产线的重要配套设备，其磨削精度和磨削效率直接影响到钢材的轧制质量与生产效率。轧辊在钢板轧制过程中因高温氧化和机械磨损等原因会导致辊面几何精度损坏，需要周期性的对轧辊面进行磨削修复。而为了满足对板形控制的工艺要求，轧辊辊面母线需按照不同的工艺要求，加工成所需的各种特殊高次方曲线。同时工作辊及支
2、撑辊的的辊面母线相互还要按一定的要求实现耦合匹配，因此加工的难度较高。数控轧辊磨床由床身、头架、尾架、托架、纵横托板、磨头、测量架及电气数控系统组成，分为承载系统、驱动系统、磨削系统、测量系统和控制系统五个子系统。数控系统根据轧辊表面母线的数学模型，控制机床作多个轴耦合运动，在运动过程中实现砂轮对辊面金属的磨削。在线测量系统实时地将测量数据反馈给磨床控制系统，并由控制系统对机床轴实现定位控制，从而完成对工件的精密加工。目前国内的数控轧辊磨床主要品牌有：华辰汇丰、贵州险峰、上机。国外的轧辊磨床应用比较多的品牌有：Herkulse、Waldrich、Pomini。9/14/20242021/9/1
3、532.1、轧辊磨床控制系统组成：1）程序载体2）人机交互装置3）数控装置4）伺服系统5）辅助控制装置6）反馈装置。9/14/20242021/9/1549/14/20242.2、轧辊磨床控制系统原理构架(以Waldrich GPC10产品为例）2021/9/1553、数控系统9/14/2024数控系统：是数字控制系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是与计算机并行发展演化的，用于控制自动化加工设备的，由电子管和继电器等硬件构成具有计算能力的专用控制器的称为硬件数控（Hard NC）。20世纪70年代以后，分离的硬件电子元件逐步由集成度更高的计算机处理器代替
4、，称为计算机数控系统。计算机数控（Computerized numerical control，简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置，用于控制自动化加工设备的专用计算机系统。CNC系统由数控程序存储装置（从早期的纸带到磁环，到磁带、磁盘到目前计算机通用的硬盘）、计算机控制主机（从专用计算机进化到PC体系结构的计算机）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。由于逐步使用通用计算机，数控系统日趋具有了软件为主的色彩，又用PLC代
5、替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与网络连接及进行远程通信的功能。2021/9/1563.1 数控系统的组成9/14/2024一般整个数控系统由三大部分组成，即：控制系统伺服系统位置测量系统控制系统硬件是一个具有输入输出功能的专用计算机系统，按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将来自控制系统的控制指令和测量系统的反馈信息进行比较和控制调节，控制伺服电机，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的直线和回转运动位置、速度，并反馈到控制系统和伺服驱动系统，来修正控制指令；
6、这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统；控制系统硬件是具有人际交互功能，具有包括现场总线接口输入输出能力的专用计算机。伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机。位置测量系统主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。2021/9/1573.2 伺服系统9/14/2024按照伺服系统的控制方式，可以把数控系统分为以下几类：开环控制数控系统这类数控系统不带检测装置，也无反馈电路，以步进电动机为驱动元件。CNC装置输出的进给指令（多为脉冲接口）经驱动电路进行功率放大，转换为控制步进电动机各定子绕组依此通电/断电的电流脉冲信号，驱动步进电动机转动，再经机床传动机构（齿轮箱，丝杠等）带动工作台移动
7、。这种方式控制简单，价格比较低廉，从70年代开始，被广泛应用于经济型数控机床中。半闭环控制数控系统位置检测元件被安装在电动机轴端或丝杠轴端，通过角位移的测量间接计算出机床工作台的实际运行位置（直线位移），并将其与CNC装置计算出的指令位置（或位移）相比较，用差值进行调节控制。由于闭环的环路内不包括丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节，由这些环节造成的误差不能由环路所矫正，其控制精度不如全闭环控制数控系统，但其调试方便，成本适中，可以获得比较稳定的控制特性，因此在实际应用中，这种方式被广泛采用。全闭环控制数控系统位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置（直线位移），并将
8、其与CNC装置计算出的指令位置（或位移）相比较，用差值进行调节控制。这类控制方式的位置控制精度很高。2021/9/1589/14/2024伺服系统实物图：2021/9/1599/14/2024伺服电机 速度检测元件全闭环伺服系统示意图：2021/9/15104、数控系统在轧辊磨床上的应用主要针对主流的轧辊磨床做一些分析：在国产的轧辊磨床和意大利Pomini磨床上用的是西门子840D系列的数控系统 伺服系统为611D伺服驱动，PLC控制为S7-300。现比较新的磨床已更新为西门子840DSL数控系统+S120 伺服驱动。在Herkluse和Waldrich 轧辊磨床上主要应用的是倍福（TwinC
9、AT）控制系统和西门子611U伺服驱动系统。也有一些少数用的包米勒的伺服驱动器。但随着电气产品的不断升级，现新出的轧辊磨床上用的是倍福（TwinCAT）控制系统+ S120 伺服驱动。840D、611U ，倍福TwinCAT控制系统等相关内容在后续的章节主要会讲到。9/14/20242021/9/1511二、轧辊磨床轴示意图1、轧辊磨床图片：（比较常用的）9/14/2024图1：Waldrich 轧辊磨床图2：汇丰 轧辊磨床2021/9/15129/14/2024图3：Herkluse轧辊磨床图4：pomini轧辊磨床2021/9/15132、轧辊磨床轴示意图2.1 Pomini 磨床：9/1
10、4/20242021/9/1514Z轴 砂轮托架（大托板）在轧辊辊身纵向移动的轴 /轧辊X轴 砂轮头垂直于（朝向/远离）轧辊 轧辊Y轴 微量进给用于辊形的生成 轧辊U轴 微量进给的轴用于进给及载荷控制 轧辊A轴 砂轮接近轴及对中探头（A探头） 轧辊S2 砂轮主轴旋转 S1 驱动轧辊旋转V轴 测量小车沿轧辊辊身纵向的移动C轴 测量臂（E、Q）闭合/打开的动作E轴 上测量臂的线性光栅（MT12）Q轴 下测量臂的线性光栅（MT12）A1轴 用于涡流探伤/超声波探伤装置的可伸缩臂9/14/20242021/9/15152.2 Waldrich 轧辊磨床（国产磨床结构方式与此相同）9/14/2024Z
11、轴 砂轮托架（大托板）在轧辊辊身纵向移动的轴X轴 砂轮头垂直于（朝向/远离）轧辊 U轴 微量进给的轴用于辊形控制C轴 驱动轧辊旋转X1轴 外测量臂运动控制B 轴 砂轮偏摆轴（有的磨床带，有的不带）C1 砂轮主轴旋转 U1轴 中心托架纵向移动，调整轧辊对中用。 2021/9/15162.3 Herkluse 轧辊磨床轴9/14/2024由于其他轴和上述讲过的几乎一致，这里着重讲以下两个轴。C轴： C轴实现砂轮的精确进给，C轴的进给运动由于砂轮轴下面周围重点顶架的倾斜来实现的。砂轮轴的移动通过一个楔块由一个伺服电机来完成。S1轴：测量臂A、B两测量卡钳的运动控制。2021/9/1517二、电气图纸
12、如何读懂电气图 电气图纸分为以下几部分： 电气原理图 端子接线表 布局图 线缆表 1、电气原理图： 电源参数如右图9/14/20242021/9/15181.2 图框解读9/14/20242021/9/15199/14/2024图纸目录2021/9/15201.3子项目代码解读9/14/20242021/9/15211.4 区域位置代码解读9/14/20242021/9/15229/14/20241.5 练习2021/9/15231.6 已知电气元件标牌，快速查图纸9/14/2024从上图可以看到，吃电磁阀的标牌为： M1-Y773G这个标牌的含义是： 在图纸M1（PLC控制部分），页码：77
13、3，G列 对应的图纸见下：2021/9/15249/14/20242021/9/15259/14/20242、端子图2021/9/15263、布局图9/14/20242021/9/15279/14/20244、电缆清单2021/9/1528三 、部分图纸讲解9/14/20241.1、急停链路2021/9/15299/14/20242021/9/15309/14/20241.2 图纸细节讲解2021/9/15312、紧急限位链路9/14/20242021/9/15329/14/20242021/9/15332.2测量臂紧急限位解读9/14/20242021/9/15349/14/2024测量臂电气元件布局图如下：2021/9/15353、光纤（倍福PLC通讯）环路9/14/20242021/9/15369/14/2024如下图，每个PLC子站由一个光纤耦合器和一定数量的I/O模块组成2021/9/15374、光纤耦合器接线9/14/20242021/9/15389/14/2024模块接线2021/9/15395、伺服系统解读9/14/20242021/9/15409/14/2024先了解一下，在611U讲解章节，会重点讲解。2021/9/1541THE END!THANK YOU!2021/9/1542
