數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)認(rèn)識(shí)

1、創(chuàng)新與選作實(shí)驗(yàn)一 華中數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)2學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施2學(xué)時(shí)。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參考目標(biāo)1了解數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)、基本組成和應(yīng)用。2了解數(shù)控系統(tǒng)常用部件的原理及作用。3熟悉數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)；4了解數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的連接和基本操作。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參考原理圖1-1是華中數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀圖，該試驗(yàn)臺(tái)由數(shù)控裝置、變頻調(diào)速主軸及三相異步電動(dòng)機(jī)、交流伺服單元及交流伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、測(cè)量裝置、十字工作臺(tái)組成。圖1-1 華中數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀1華中數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成圖1-2是華中數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成框圖，圖中除電源接口外，其它接口均可選用。1）數(shù)控裝置HNC-21TF數(shù)控裝置

2、內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC機(jī)，配置7.7”彩色液晶屏和通用工程面板，集成進(jìn)給軸接口、主軸接口、手持單元接口，內(nèi)嵌式PLC于一體，可自由選配各種類型的脈沖接口、模擬接口的交流伺服單元或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。HNC-21TF數(shù)控裝置與其它單元的連接見圖1-3。HNC-21TF數(shù)控裝置各接口見圖1-4。HNC-21TF數(shù)控裝置軟驅(qū)單元接口見圖1-5，軟驅(qū)單元提供3.5”軟盤驅(qū)動(dòng)器、RS232接口、PC鍵盤接口、以太網(wǎng)接口（該接口需要通過(guò)轉(zhuǎn)接線才能與數(shù)控裝置連接使用）。2）變頻調(diào)速主軸單元變頻主軸采用西門子MICROMASTER 440系列的SE6440-2UD21-5AA0變頻器配三相異步電機(jī)。圖1-2 HED

3、-21S數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成框圖圖1-3 數(shù)控裝置與其它單元連接圖變頻器采用矢量控制，三相交流380V電源，功率范圍（恒轉(zhuǎn)矩）1.5KW，輸入電流（恒轉(zhuǎn)矩）3.9A，最大輸出電流（恒轉(zhuǎn)矩）4.0A，兩個(gè)模擬量輸入010V，020mA或 1010V，020mA。電機(jī)采用普通三相異步電機(jī)，功率0.55KW，轉(zhuǎn)速1390r/m。3）交流伺服驅(qū)動(dòng)單元交流伺服和交流伺服電機(jī)采用松下MINAS A系列的MSDA023A1A伺服單 圖1-4 HNC-21TF數(shù)控裝置接口圖XS1電源接口 XS2外接PC鍵盤接口 XS3以太網(wǎng)接口 XS4軟驅(qū)接口，XS5RS232接口 XS6遠(yuǎn)程I/O板接口 XS8手持單元接

4、口 XS9主軸控制接口 XS10、XS11輸入開關(guān)量接口 XS20，XS21輸出開關(guān)量接口 XS30XS33模擬式、脈沖式（含步進(jìn)式）進(jìn)給軸控制接口 XS40XS43串行式HSV-11型伺服軸控制接口圖1-5 軟驅(qū)單元接口圖元和MSMA022A1C伺服電動(dòng)機(jī)。MSDA023A1A與MSMA022A1C構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，提供位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制三種控制方式（需設(shè)置交流伺服參數(shù)，并修改相應(yīng)連線）。MSMA022A1C為小型小慣量電機(jī)，配11線2500P/r增量式碼盤，功率200W，額定轉(zhuǎn)速3000r/min，額定轉(zhuǎn)矩0.64Nm。4）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)采用深圳雷塞M535和5

5、7HS13。M535是細(xì)分型高性能步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，適合驅(qū)動(dòng)中小型的任何兩相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。電流控制采用先進(jìn)的雙極性等角度恒力矩技術(shù)，每秒兩萬(wàn)次的斬波頻率。驅(qū)動(dòng)器側(cè)邊裝有一排撥碼開關(guān)組，可以用來(lái)選擇細(xì)分精度，以及設(shè)置動(dòng)態(tài)工作電流和靜態(tài)工作電流。57HS13是四相混合式步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)角為1.8度,靜轉(zhuǎn)矩1.3Nm,額定相電流2.8A 。5）輸入與輸出裝置圖1-6是HC5301-8開關(guān)量輸入接線端子板；圖1-7是HC5301-R開關(guān)量輸出繼電器板。圖1-6 HC5301-8輸入端子板接口圖輸入接線端子板提供NPN和PNP兩種類型開關(guān)量信號(hào)輸入，每塊輸入接線端子板有20個(gè)NPN或PNP開關(guān)量信號(hào)輸入

6、接線端子，最多可接20路NPN或PNP開關(guān)量信號(hào)輸入。輸出繼電器板集成八個(gè)單刀單投繼電器和兩個(gè)雙刀雙投繼電器, 最多可接16路NPN開關(guān)量信號(hào)輸出及急停（兩位）與超程（兩位）信號(hào)，其中8路NPN開關(guān)量信號(hào)輸出用于控制八個(gè)單刀單投繼電器，剩下的8路NPN開關(guān)量信號(hào)輸出通過(guò)接線端子引出，可用來(lái)控制其它電器，兩個(gè)雙刀雙投繼電器可由外部單獨(dú)圖1-7 HC5301-R輸出繼電器板XY工作臺(tái)集成了雷塞57HS13四相混合式步進(jìn)電機(jī), MSMA022A1C交流伺服電機(jī)、光柵尺和筆架?？刂啤?）工作臺(tái)機(jī)械部分采用滾珠絲杠傳動(dòng)的模塊化十字工作臺(tái)，用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)軌跡和動(dòng)作。X軸執(zhí)行裝置采用四相混合式步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電

7、機(jī)沒(méi)有傳感器，不需要反饋，用于實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制。Y軸執(zhí)行裝置采用交流伺服電機(jī)，交流伺服和交流伺服電機(jī)組成一個(gè)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。安裝在交流伺服電機(jī)軸上的增量式碼盤充當(dāng)位置傳感器，用于間接測(cè)量機(jī)械部分的移動(dòng)距離，構(gòu)成一個(gè)位置半閉環(huán)控制系統(tǒng)；也可用安裝在十字工作臺(tái)上的光柵尺直接測(cè)量機(jī)械部分移動(dòng)位移，構(gòu)成一個(gè)位置閉環(huán)控制系統(tǒng)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器、工具或材料1數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)一套2專用連接線一套3示波器一臺(tái)4萬(wàn)用表一個(gè) 四、實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容設(shè)計(jì)1感性認(rèn)識(shí)華中數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)各組成部分。1）數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)各個(gè)組成部件、原理及作用。2）數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)各個(gè)組成部件之間的連接3）各個(gè)信號(hào)線來(lái)源和去向。2了解數(shù)控

8、系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)基本操作。1）數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)上電順序；2）HNC-21TF車床數(shù)控裝置基本操作；3）進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)，運(yùn)行演示程序。 五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)請(qǐng)注意圖1-8圖1-19所示各接口引腳信號(hào)及其意義。引腳號(hào)信號(hào)名說(shuō)明1、5AC24V1/2交流24V電源2DC24V直流24V電源3空4DC24V地6PE地7空?qǐng)D1-8 電源接口XS1引腳號(hào)信號(hào)名說(shuō)明1DATA數(shù)據(jù)2空3GND電源地4VCC電源5CLOCK6空時(shí)鐘圖1-9 PC鍵盤接口XS2引腳號(hào)信號(hào)名說(shuō)明1TX_D1+發(fā)送數(shù)據(jù)2TX_D1-發(fā)送數(shù)據(jù)3RX_D2+接收數(shù)據(jù)4BI_D3+空置5BI_D3-空置6RX_D2-接收數(shù)據(jù)7BI_D4+空

9、置8BI_D4-空置圖1-10 以太網(wǎng)接口XS3引腳號(hào)信號(hào)名說(shuō)明1L1減小寫電流2L2驅(qū)動(dòng)器選擇 A3L3寫數(shù)據(jù)4L4寫保護(hù)5+5V驅(qū)動(dòng)器電源6L5驅(qū)動(dòng)器A允許7L6步進(jìn)8L70磁道9L8盤面選擇10GND驅(qū)動(dòng)器電源地、信號(hào)地11L9索引12L10方向13L11寫允許14L12讀數(shù)據(jù)15L13更換磁盤圖1-11 軟驅(qū)接口XS4引腳號(hào)信號(hào)名說(shuō)明1-DCD載波檢測(cè)2RXD接收數(shù)據(jù)3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)4-DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好5GND信號(hào)地6-DSR數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好7-RTS請(qǐng)求發(fā)送8-CTS準(zhǔn)許發(fā)送9-R1振零指示圖1-12 RS232接口XS5信號(hào)名說(shuō)明24V、24VGDC24V電源輸出ESTOP2、E

10、STOP3手持單元急停按鈕I32I39手持單元輸入開關(guān)量O28O31手持單元輸出開關(guān)量HA手搖A相HB手搖B相+5V、5VG手搖DC5V電源圖1-14手持單元接口XS8引腳號(hào)信號(hào)名說(shuō)明1EN+使能2SCK+時(shí)鐘3Dout+數(shù)據(jù)輸出4Din+數(shù)據(jù)輸入5GND地6EN-使能7SCK-時(shí)鐘8Dout-數(shù)據(jù)輸出9Din-數(shù)據(jù)輸入圖1-13 遠(yuǎn)程I/O接口XS6信號(hào)名說(shuō)明SA+、SA-主軸碼盤A相位反饋信號(hào)SB+、SB-主軸碼盤B相位反饋信號(hào)SZ+、SZ-主軸碼盤Z脈沖反饋+5V、GNDDC5V電源AOUT1、AOUT2主軸模擬量指令輸出GND模擬量輸出地圖1-15 主軸控制接口XS9 信號(hào)名說(shuō)明24V

11、G外部開關(guān)量DC24V電源地I0I39輸入開關(guān)量O0O31輸出開關(guān)量ESTOP1，ESTOP3急?；芈放c超程回路的串聯(lián)的接入端子OTBS1，OTBS2超程限位開關(guān)的接入端子圖1-16 開關(guān)量輸入接口XS10、XS11信號(hào)名說(shuō)明24VG外部開關(guān)量DC24V電源地I0I39輸入開關(guān)量O0O31輸出開關(guān)量ESTOP1，ESTOP3急?；芈放c超程回路的串聯(lián)的接入端子OTBS1，OTBS2超程限位開關(guān)的接入端子圖1-17開關(guān)量輸出接口XS10、XS11信號(hào)名說(shuō)明A+、A-編碼器A相位反饋信號(hào)B+、B-編碼器B相位信反饋信號(hào)Z+、Z-編碼器Z脈沖反饋信號(hào)+5V，GNDDC5V電源OUTA模擬指令輸出(-20mA+20mA)CP+、CP-指令脈沖輸出（A相）DIR+、DIR-指令方向輸出（B相）圖1-18 模擬接口式、脈沖接口式伺服 驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 器