數(shù)控銑床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

1、第五章 數(shù)控銑床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握簡(jiǎn)單數(shù)控銑床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程2、掌握常用數(shù)控系統(tǒng)（ NUM1020）的操作過(guò)程3、掌握交流伺服電機(jī)的工作方式及應(yīng)用過(guò)程4、了解數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置式PLC 的實(shí)現(xiàn)原理及編程方式5、掌握數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制功能程序的設(shè)計(jì)及開發(fā)過(guò)程二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、NUM1020數(shù)控系統(tǒng)一套2、安川交流伺服電機(jī)3 套3、計(jì)算機(jī)及梯形圖編輯軟件一套三、設(shè)計(jì)要求1、以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備（ NUM1020數(shù)控系統(tǒng)）作為控制器，參照實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的數(shù)控銑床的功能，完成一臺(tái)具有3 軸聯(lián)動(dòng)功能的數(shù)控銑床的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。2、移動(dòng)軸（ 3 軸）采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的交流伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，采用半閉環(huán)

2、位置控制模式。3、主軸采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的變頻調(diào)速器進(jìn)行設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)不要求具備自動(dòng)換刀功能。4、完成 PLC輸入輸出點(diǎn)的分配。5、具有行程及其他基本的保護(hù)功能。6、設(shè)計(jì)相關(guān)功能的梯形圖控制程序（要求具有：手動(dòng)進(jìn)給功能、手輪進(jìn)給功能、自動(dòng)控制功能及各種基本的邏輯保護(hù)功能）7、完成設(shè)計(jì)報(bào)告。MDI功能、8、設(shè)計(jì)過(guò)程有關(guān)資料請(qǐng)參照附錄。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的些相似 , 但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動(dòng)加工機(jī)床, 兩都的加工工藝基本相同 , 結(jié)構(gòu)也有 , 所以其結(jié)構(gòu)也與普通銑床有很大區(qū)別。數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)等幾大部分組成：A：主軸箱包括

3、主軸箱體和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速范圍和輸出扭矩對(duì)加工有直接的影響。B：進(jìn)給伺服系統(tǒng) 由進(jìn)給電機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實(shí)現(xiàn)刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，包括直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。C：控制系統(tǒng)數(shù)控銑床運(yùn)動(dòng)控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機(jī)床進(jìn)行加工。D：輔助裝置如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置。E：機(jī)床基礎(chǔ)件通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架（一） 系統(tǒng)功能布局圖：CNC 控制器PC 機(jī)XYZ變編軸軸軸伺伺伺服服服頻碼驅(qū)驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)動(dòng)器器器器器PLCXYZ主軸軸軸軸電電電電機(jī)機(jī)機(jī)機(jī)強(qiáng)故其控檢電障它制測(cè)電報(bào)功面信源警能板號(hào)圖

4、1：功能布局圖1、系統(tǒng)框架圖如下：圖 2：系統(tǒng)框架圖2、電源輸入電氣圖圖 3：電源接線圖圖中 Q1， Q2負(fù)載開關(guān)控制電路。 T1 為變壓器，為電路提供穩(wěn)定的電壓。 G1是電壓轉(zhuǎn)換器，為報(bào)警信號(hào)提供電源，3、三軸驅(qū)動(dòng)以及主軸驅(qū)動(dòng)電氣圖圖 4：三軸驅(qū)動(dòng)以及主軸驅(qū)動(dòng)電氣圖開關(guān)和繼電器起保護(hù)電機(jī)和電路的作用，伺服電機(jī)為機(jī)床 X,Y,Z 軸和主軸提供轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的動(dòng)力。4、伺服圖A+PAOA+PAOA-/PAO24VA-/PAO24VB+PBOALM+/1.5CB+PBOALM+/1.5CB-/PBOALM-ALM1- /8.3CB-/PBOALM-ALM2- /8.2CZ+PCOPCO224VZ+22

5、4VZ-/PCOS-RDY+/1.5CZ-S-RDY+/1.5CRDY1-/PCORDY2-EE/8.4C/8.4C3AXIS1S_RDY-3AXIS2S_RDY-VV5VE5VES-RS-R12PCHSPEEDV-REFPCHSPEEDV-REFPFHSPEEDSGPFHSPEEDSGS_ON1/S-ONS_ON2/S-ONALM-RST1ALM-RSTALM-RST2ALM-RST/1.5C 24V24VIN/1.5C 24V24VIN圖 5： X 軸伺服圖圖 6： Y軸伺服圖AOPA+OA+AOA-+A-A-/24VPBOALM+/1.5CB+OB+PAOB+ALM3-B-ALM-/8.

6、3CB-OB-HZ+OZ+/224V/1.5CANPBO/PCOZ-OZ-S_RDY-RDY3-/8.5CD4AXIS14AXIS2WZ5V5VHES-PCOS-0V+EZPCHSPEEDL-S-RDY+EVV5ER2PCHSPEEDV-REFPFHSPEEDSGPFHSPEEDS_ON3/S-ONALM-RST3ALM-RST/1.5C 24V24VIN圖 7：Z 軸伺服圖圖 8：手輪伺服圖以上的前三個(gè)圖式主軸和伺服電機(jī)連接圖，第四個(gè)為手輪和軸卡的連線圖5、PLC伺服與報(bào)警信號(hào)清除發(fā)出段Q501.0Q501.1Q501.2Q501.3Q501.4Q501.5Q501.6Q501.7COM11

7、23TTT123SSSRRRNNN-OOOMMM_LLLSSSAAA圖 9：報(bào)警發(fā)出信號(hào)報(bào)警信號(hào)發(fā)出端，處理異常信號(hào)并及時(shí)發(fā)出警報(bào)6、PLC控制繼電器連接圖Q500.0Q500.1Q500.2Q500.3Q500.4Q500.5Q500.6Q500.7111111115KM1 A5KM2 A5KM3 A5KM4 A5KM5 A5KM6 A5KM7 A5KM8 A22222222AAAAAAAA/1.5CN12121212343 4343 4/2.7C56/2.2C6/2.4C6/2.5C5556圖 10：繼電器連接圖7、系統(tǒng)檢測(cè)圖：1AD5.1/N/plc.2A/1.5CC5.1/2 4VV0

8、7 S 17 S 27 S 37 S 47 S 57 S 67 S 77 S 81112221I501.0I501.1I501.2I501.3I501.4I501.5I501.6I501.7COM圖 11：檢測(cè)圖8、接收伺服電機(jī)和報(bào)警信號(hào)端：BBCCCCC7444745.3343341/-V213123MMMYYY0LLLDDDAAARRRI502.0I502.1I502.2I502.3I502.4I502.5I502.6I502.7COM9、PLC輸入與輸出分配1L1副本箱/6.7DNPE/1.5B副本箱plcQ112參照1199!0112345678911副本箱plcA1plcA2參照42

9、7!參照698!24VDC220V10SIEMENS參照2233!6ES7307-1KA00-0AA0圖 12：接收?qǐng)?bào)警信號(hào)1L1副本箱NPES7+副本箱S7M副本箱1234.+000000L0M1L0MXXXX11221 111 1222副本箱P ML M副本箱副本箱副本箱E+plcA3plcA4plcA5plcA6參照1503!參照588!參照588!參照587!2ES_OK2CHK_BCK_CBR_HYD2ES_ONSFI0.0參照290!I4.0參照345!HYDQ8.0參照1767!333ES_CAB_OKCHK_BCK_FWD_HYDRUN_OPBATFI0.1參照1658!I4.

10、1參照350!HYDQ8.1參照452!444START_OPBELT_LFAULTDCSVI0.2參照448!I4.2參照1865!Q8.2參照453!555ACKNBELT_RHORNFRCEI0.3參照450!I4.3參照1866!Q8.3參照328!666STOP_OPFWD_DRVRUNI0.4參照449!I4.4Q8.4參照1859!DRV777HORN_OFFREV_DRVRUNSTOPI0.5參照451!I4.5Q8.5參照1860!DRV88CHK_BCK_CBR_DRV8STOPI0.6參照345!DRVI4.6Q8.6999FWD_HYDCHK_BCK_FWD_DRVMR

11、ESI0.7參照350!DRVI4.7Q8.7參照350!HYD121212CHK_BCK_REV_DRVSKW_CORR_LI1.0參照351!DRVI5.0Q9.0參照1867!131313STOP_LSKW_CORR_RI1.1參照1861!I5.1Q9.1參照1868!14POS_L1414I1.2參照1862!I5.2Q9.2151515STOP_RI1.3參照1863!I5.3Q9.316POS_R1616I1.4參照1864!I5.4Q9.4171717SIEMENSI1.5I5.5Q9.5參照2232!181818I1.6I5.6Q9.66ES7315-2AG10-0AB019

12、1919I1.7I5.7Q9.7圖 13：PLC輸入輸出（二）控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)字段值%M%V%I%Q%R%W%S%Y1. 程序初始化2. MDI手輪和手動(dòng)選擇程序定義存儲(chǔ)型公共變量非存儲(chǔ)型公共變量輸入 / 輸出（ I/O ）接口讀變量輸入 / 輸出（ I/O ）接口寫變量CNC輸入 / 輸出（ I/O ）接口讀變量CNC輸入 / 輸出（ I/O ）接口寫變量公共字變量局部變量采用 %M10.w作為分支條件，根據(jù)其等于 1 或者 2 轉(zhuǎn)到相關(guān)的子程序執(zhí)行。圖中 %16.B代表手動(dòng)方式和回零方式。 %15.B代表手動(dòng)增量類型和手輪進(jìn)給。3. 手動(dòng)（JOG）進(jìn)給軸進(jìn)給 %I100.0 代表手動(dòng)進(jìn)給軸

13、選擇 x，%I101.0 代表手動(dòng)正向進(jìn)給， %I500.6 代表正向行程限位點(diǎn)， %w9.0代表手輪正向進(jìn)給； %I101.0 代表手動(dòng)負(fù)向進(jìn)給， %I500.7 代表負(fù)向行程限位點(diǎn)，%w9d.0代表手輪負(fù)向進(jìn)給。Y、 Z 軸的如上。4. 主軸控制%R122.0、%R122.1、%R122.2分別代表主軸的順時(shí)、逆時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)和主軸停； %Q501.0代表主軸順時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的燈亮， %Q501.1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的燈亮； %I503.6 代表出故障， %w100.5代表系統(tǒng)至于等待狀態(tài)，不處理正在執(zhí)行的程序段中的下一個(gè)功能。5. 自動(dòng)控制功能當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到 %I103.1 有脈沖輸入時(shí)， %W3.2輸出 on 信號(hào)，此時(shí) PLC進(jìn)入循環(huán)進(jìn)給加工狀態(tài)。%R3.2處于 on 時(shí)， %Q100.1(循環(huán)進(jìn)給指示燈 ) 為 on。6. 電機(jī)報(bào)警要 %R5.0顯示息， %Q500.3才有效。且 %500.2、 %500.3 %500.4 都不工作， %M700.1運(yùn)行。五 實(shí)驗(yàn)心得因?yàn)?/p>