華中數(shù)控綜合試驗臺認識-華中數(shù)控綜合試驗臺試驗指導書

1、創(chuàng)新與選作實驗華中數(shù)控綜合實驗臺認識實驗方案設計2學時，實驗方案實施2學時。一、實驗設計參考目標1了解數(shù)控系統(tǒng)的特點、基本組成和應用。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)綜合實驗臺；4了解數(shù)控系統(tǒng)綜合實驗臺的連接和基本操作二、實驗設計參考原理圖1-1是華中數(shù)控綜合實驗臺外觀圖，該試驗臺由數(shù)控裝置、變頻調(diào)速主軸 及三相異步電動機、交流伺服單元及交流伺服電動機、 步進電動機驅(qū)動器及步進 電動機、測量裝置、十字工作臺組成。1 華中數(shù)控綜合實驗臺組成圖1-2是華中數(shù)控綜合實驗臺組成框圖，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)控裝置內(nèi)置嵌入式工業(yè) PC機，配

2、置7.7”彩色液晶屏和通用工 程面板，集成進給軸接口、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電動機驅(qū)動器。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14 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)動器、RS232接口、PC鍵盤接口、以太網(wǎng)接口（該接口需要通過轉(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圖1-3數(shù)控裝置與其它單元連

3、接圖3總體框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，兩個模擬量輸入0 10V，020mA或 一1010V，020mA。電機采用普通三相異步電機，功率 0.55KW，轉(zhuǎn)速 1390r/m。3）交流伺服驅(qū)動單元交流伺服和交流伺服電機采用松下 MINAS A系列的MSDA023A1A伺服單XS32 抽 2XS33 鞘 3 XS5 RS232 XS 擴晨皿f daQ込-y / o a Q 送 *!AXS1Q輸入（0-19）KSB手脛XS42軸串口2圖1-4 HNC-21TF數(shù)控裝置接口圖XS1 電源接口

4、 XS2 外接PC鍵盤接口 XS3 以太網(wǎng)接口 XS4 軟驅(qū)接口，XS5 RS232接口 XS6 遠程I/O板接口 XS8 手持單元接口 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（含步進式）進給軸控制接口XS40XS43 串行式HSV-11型伺服軸控制接口XS5RS232 轉(zhuǎn)接口軟驅(qū)m軟驅(qū)c；JxS2 PC鍵盤轉(zhuǎn)接口XS3 :以太網(wǎng)轉(zhuǎn)接口后視圖:軟驅(qū)轉(zhuǎn)接口前視圖圖1-5軟驅(qū)單元接口圖元和MSMA022A1C伺服電動機。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

5、制三種控制方式（需設置交流伺服參 數(shù)，并修改相應連線）。MSMA022A1C為小型小慣量電機，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）步進驅(qū)動單元步進驅(qū)動器和步進電機采用深圳雷塞 M535和57HS13。M535是細分型高 性能步進驅(qū)動器，適合驅(qū)動中小型的任何兩相或四相混合式步進電機。電流控制 采用先進的雙極性等角度恒力矩技術(shù)，每秒兩萬次的斬波頻率。驅(qū)動器側(cè)邊裝有一排撥碼開關(guān)組，可以用來選擇細分精度，以及設置動態(tài) 工作電流和靜態(tài)工作電流。57HS13是四相混合式步進電機，步進角為 1.8度，靜 轉(zhuǎn)矩1.3Nm,額定相電流2.8A。

6、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。端子板有20個NPN或PNP開關(guān)量信號輸入接線端子，最多可接 20路NPN或 PNP開關(guān)量信號輸入。輸出繼電器板集成八個單刀單投繼電器和兩個雙刀雙投繼電器 ，最多可接 16路NPN開關(guān)量信號輸出及急停（兩位）與超程（兩位）信號，其中 8路NPN 開關(guān)量信號輸出用于控制八個單刀單投繼電器，剩下的 8路NPN開關(guān)量信號輸 出通過接線端子引出，可用來控制其它電器，兩個雙刀雙投繼電器可由外部單獨im IKIP KI3 Rii?13| DO T4V 14V gg. gD*! DI 1 DI

7、3 DJ 4 pi-esi Egj gTi gypKAIKAIKA-FLU KP4 IKI,也衛(wèi)巨 K'S? MB 一 、XY工作臺集成了雷塞57HS13四相混合式步進電機：MSMA022A1C交流伺J2服電機、光柵尺和筆架。圖1-7 HC5301-R輸出繼電器板控制6）工作臺機械部分采用滾珠絲杠傳動的模塊化十字工作臺，用于實現(xiàn)目標軌跡和動 作。X軸執(zhí)行裝置采用四相混合式步進電機，步進電機沒有傳感器，不需要反饋, 用于實現(xiàn)開環(huán)控制。丫軸執(zhí)行裝置采用交流伺服電機，交流伺服和交流伺服電機 組成一個速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。安裝在交流伺服電機軸上的增量式碼盤充當位置傳感器，用于間接測量機 械部分的移

8、動距離，構(gòu)成一個位置半閉環(huán)控制系統(tǒng)；也可用安裝在十字工作臺上 的光柵尺直接測量機械部分移動位移，構(gòu)成一個位置閉環(huán)控制系統(tǒng)。三、實驗設備、儀器、工具或材料1 數(shù)控系統(tǒng)綜合實驗臺一套2 專用連接線一套3 示波器一臺4 萬用表一個四、實驗主要內(nèi)容設計1 感性認識華中數(shù)控綜合實驗臺各組成部分。1）數(shù)控系統(tǒng)綜合實驗臺各個組成部件、原理及作用2）數(shù)控系統(tǒng)綜合實驗臺各個組成部件之間的連接3）各個信號線來源和去向。郞D1：AC24V12了解數(shù)控系統(tǒng)綜合實驗臺基本操作。1）數(shù)控系統(tǒng)綜合實驗臺上電順序；2）HNC-21TF車床數(shù)控裝置基本操作；3）進入數(shù)控系統(tǒng)，運行演示程序。五、實驗設計注意事項請注意圖1-8 圖

9、1-19所示各接口引腳信號及其意義c 匚1； DATAo 亠4"*33： GND( J 55： CLOCK21 E：牢圖1-10以太網(wǎng)接口一 XS3引腳號信號名說明1、5AC24V1/2交流24V電源2DC24V直流24V電源3空4DC24V地6PE地7空圖1-8 電源接口一 XS1引腳號信號名說明1DATA數(shù)據(jù)2空3GND電源地4VCC電源5CLOCK6空時鐘圖1-9 PC鍵盤接口一 XS28；7t B1IU4+ 6； KX_V2- 5；別旳4： BT D33： RX_D22： TX_D1-引腳號信號名說明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 D

10、3+空置5BI D3-空置6RX D2-接收數(shù)據(jù)7BI D4+空置8BI D4-空置h TX 01+5:+5V q i（）l4:L43:L32:L21:L1 I 6 1115iL131Q：GND11：IJ29 : LB3：LII8 :L712: LIO7 :L6ll:L96 :L5引腳號信號名1L1減小寫電流2L2驅(qū)動器選擇A3L3寫數(shù)據(jù)4L4寫保護5+5V驅(qū)動器電源6L5驅(qū)動器A允許7L6步進8L70磁道9L8盤面選擇10GND驅(qū)動器電源地、信號地11L9索引12L10方向13L11寫允許14L12讀數(shù)據(jù)15L13更換磁盤1:-DCD 2: RXD 3: TXD 4:-DTR 5: GND

11、6:-DSR 7:-RTS 8:-CTS 9:-R1引腳號信號名說明1-DCD載波檢測2RXD接收數(shù)據(jù)3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)4-DTR數(shù)據(jù)終端準備好5GND信號地6-DSR數(shù)據(jù)裝置準備好7-RTS請求發(fā)送8-CTS準許發(fā)送9-R1振零指示圖 1-12 RS232 接口一 XS5圖1-11軟驅(qū)接口一 XS41:EN+ 2:SCK+ 3:DOut+ 4:Di n+ 5:GND 6:EN- 7:SCK- 8:DOut- 9:DI n-引腳號信號名說明1r en+使能2SCK+時鐘3Dout+數(shù)據(jù)輸岀4Din+數(shù)據(jù)輸入5P GND地6EN-使能7SCK-時鐘8Dout-數(shù)據(jù)輸岀9Din-數(shù)據(jù)輸入1 :24V

12、G2 :24VG3 :24V4 :ESTOP25 :空6 :I387 :I368 :I349 :I321O:O3O11:O2812:HB13:5VG14:24VG15:24VG 16:24V 17:ESTOP3 18:I39 19:I37 20:I35 21:I33 22:O31 23:O29 24:HA 25:+5V:信號名說明24V、24VGDC24V電源輸出ESTOP2、 ESTOP3手持單元急停按鈕I32 I39手持單元輸入開關(guān)量O28 O31手持單元輸出開關(guān)量P HA手搖A相HB手搖B相+5V、5VG手搖DC5V電源圖1-14手持單元接口一 XS8圖1-13遠程I/O接口一 XS68

13、:GND7:GND 6:A0UT15:GND4:+5V3:SZ+2:SB+1:SA+15:GND 14:AOUT2 13:GND 12:+5V11:SZ-10:SB-9 :SA-圖1-18模擬接口式、脈沖接口式伺服信號名說明SA+、SA-主軸碼盤A相位反饋信號SB+、SB-主軸碼盤B相位反饋信號SZ+、SZ-主軸碼盤Z脈沖反饋+5V、GNDDC5V電源AOUT1、AOUT2主軸模擬量指令輸岀GND模擬量輸出地圖1-15主軸控制接口一 XS9XS10（頭針座孔）24VGXS11 （頭針座孔）24VG空I18I16I14I12I109 :I810:I611:I412:I213:I014:24VG1

14、5:24VG16:I1917:I1718:I1519:I13 20:I11 21:I9 22:I7 23:I5 24:I325:I1124VG224VG3空4I385I366I347I328I309I2810:I2611:I2412:I2213:I2014:24VG15:24VG16:I3917:I3718:I3519:I33 20:I31 21:I29 22:I27 23:I25 24:I23 25:I21信號名說明24VG外部開關(guān)量DC24V電源地I0 I39輸入開關(guān)量O0 O31輸出開關(guān)量ESTOP1, ESTOP3急停回路與超程回路的串聯(lián)的接入端子OTBS1, OTBS2超程限位開關(guān)的

15、接入端子圖1-16開關(guān)量輸入接口一 XS10、XS11XS20 （頭孔座針）13:0012:0211:0410:069 :088 :0107 :0126 :0145 :空4 :EST0P13 :0TBS12 :24VG1 :24VG25:0124:0323:0522:0721:0920:01119:01318:015 17:EST0P3 16:0TBS2 15:24VG14:24VGXS21 （頭孔座針）13:01610:02290248026702860305空4空3空224VG124VG11:02012:01825:01724:019 23:021 22:023 21:025 20:027

16、 19:029 18:031 17:空 16:空 15:24VG 14:24VG信號名說明24VG外部開關(guān)量DC24V電源地I0 I39輸入開關(guān)量00 031輸出開關(guān)量EST0P1, EST0P3急停回路與超程回路的串聯(lián)的接入端子0TBS1, 0TBS2超程限位開關(guān)的接入端子圖1-17開關(guān)量輸出接口一 XS10、XS11XS3A XS33（頭孔座針）8:DIR-7:CP- 6:0UTA 5:GND 4:+5V 3:Z+ 2:B+ 1:A+15:DIR+14:CP+13:GND12:+5V11:Z-10:B-9 :A-XS40- XS43（頭孔座針）5:GND4:空3:TXD2:RXD1:空信號名說明A+、A-編碼器A相位反饋信號B+、B-編碼器B相位信反饋信號Z+、Z-編碼器Z脈沖反饋信號+5V , GNDD