数控伺服系统(共17页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上 职业技术学院 学生课程设计报告课程名称： 数控技术 专业班级： 职教机电082 姓 名： 刘志钊 学 号： 学 期：2011-2012上学期目 录一、 课程设计题目描述和要求41.1、课程设计题目41.2、课程设计要求4二、 课程设计报告内容4 2.1、西门子802C数控系统介绍 4 2.2、数控系统各部分的连接和接口7 2.3、参数设置 13三、 总结15四、 致谢16五、 参考文献17摘要本设计讲述了基于西门子802C数控铣床电气控制线路的原理，说明了传动部分的接口线路设计。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除了能铣削平面、沟槽、齿轮、螺纹和花键轴之外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到了广泛应用。最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这事升降太铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；20世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-决速”或“决速-进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统发面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到广泛应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度和效率。关键词: 西门子802C数控铣床， 电器原理图， 数控铣床一、 课程设计目的了解各种电机调速的优缺点；理解铣床闭环进给的基本要求；掌握802C系统进给电气系统的接线；掌握802C系统变频器的接线。二、课程设计题目描述和要求1.1、课程设计题目数控铣床闭环进给系统电气设计1.2、课程设计要求设计基于SINUMERIK 802C的数控铣床进给系统。要求：熟悉SINUMERIK 802C的功能和电气安装，针对铣床数控化改造的要求，拟定进给系统的改造方案，在此基础上，设计进给系统的电气接线原理图，主要包括系统电源、伺服驱动装置、检测装置等与数控系统的电气接口线路设计，并根据设计方案确定进给系统的参数设置。二、 课程设计报告内容21、西门子802C数控系统介绍2.1.1、西门子802C数控系统的基本功能 西门子802C系统是西门子公司专门为中国市场开发的一种经济型数控系统，具有较高的性价比，并在中低端车床、铣床以及机床改造等领域有极其广泛的应用。802C系统可控制3个伺服电机进给轴和1个伺服主轴，采用集成式PLC，分离式小尺寸操作面板和机床控制面板；安装调试方便快捷、操作编程简单方便，具有可靠性高、稳定性强的特点；是一种较先进的经济型CNC数控系统。802C数控系统由以下几部分组成：操作面板、机床面板、NC单元、输入输出模块等。NC单元是802C系统的核心部件，其上具备连接数控系统其它部件的各种接口，包括操作面板接口X9、进给轴/主轴驱动接口X7、进给轴/主轴编码器接口X3X6、电子手轮接口X10等，如图1所示。进给轴/主轴驱动接口X7提供±10V模拟驱动器接口，通常用于驱动1FK7交流伺服电机和1PH7交流主轴电机。802C系统提供16I/16O的DI/O模块，并可根据机床配置需求，最多可配置4个同种型号的模块。2.1.2、系统配置方案研究1、西门子802C数控系统配置802C数控系统配置和连接图如图1所示。图1数控系统配置和连接2、电柜设计及电源选用1、在设计电柜时应注意以下事项：(1)电柜应有冷却或通风装置，在使用风扇时必须在进气窗口安装防尘过滤网；(2)电柜中的所有部件必须安装在无油漆的镀锌金属板上；(3)电柜的防护等级为IP54；(4)接地应遵守国标GBT52261-2002IEC60204-1：2000“机械安全机械电气设备第1部分：通用技术条件；(5)电柜中布线时，交流电源线(如85VAC，220VAC，380VAC以及变频器到主轴电机的电缆)必须与24VDC电缆和信号线电缆分开走线；(6)系统直流稳压电源24VDC之前需接入隔离变压器(控制变压器380VAC一220VAC，JBK3400VA)。步进驱动85VAC必须采用独立的隔离变压器(驱动变压器380VAC 85VAC，JBK3系列)。两个变压器的初级不可以接入到380VAC的同一相。 (7)现场没有良好接地的情况下，控制变压器必须为浮地设计，但此时任何与CNC控制器连接的外设(如PC等)，其220VAC电源必须连接到控制变压器。2、24VDC电源选用CNC控制器采用24V直流供电，系统可在24V一15至J+20之间正常工作。直流电源的质量是系统稳定运行的关键，所以在选择电源时，其输出波形应如图4所示。24V直流电作为低压电源必须具有可靠的电隔离特性(按照IEC204-1，条款64，PELV)。因此我们选用西门子配套的24V直流稳压电源。数字输入和输出所需的24VDC用独立的24V直流电源，而不能与CNC控制器共用同一个24VDC稳压电源。所有输入信号必须为电平信号，即“0”电平一3V5voc和“1”电平11V30VDC。悬空和高阻信号均为“0”电平。22、数控系统各部分的连接及接口2.2.1、系统的接线SINUMERIK 802C base line控制器与伺服驱动电机的连接如图1所示。连接电缆必须使用屏蔽电缆。在系统一侧，电缆内屏蔽层必须与插头中的金属壳相连，为了使模拟量的指令值信号免受低频信号的干扰，驱动一侧的屏蔽不能接地。2.2.2、接口布置1、CNC部分（1）X1电源接口（DC24V）：3芯螺钉端子块，用于连接24V负载电源。（2）X2 RS232接口（V24）：9芯D型插座。（3）X3到X5测量系统接口（ENCODER）：3个15芯D型插头，用于连接增量型编码器（RS422）（4）X6主轴接口（ENCODER）：15芯D型插座，用于连接一个主轴式增量编码器。（5）X7驱动接口（AXIS）：50芯D型插座，用于连接具有包括主轴在内最好4个模拟驱动的功率模块。（6）X10手轮接口（MPG）:10芯插头，用于连接手轮。（7）X20数字输入（DI）：10芯插头，用于连接NC-READY继电器。2、DI/O部分（1）X100到X105：10芯插头，用于连接数字输入。（2）X200到X201: 10芯插头，用于连接数字输出。3、调试开关S34、保险丝F1,外部设计可以是用户方便的更换。2.2.3、接口连接（1）进给驱动的连接（X7）,采用50芯D型插座（针），插座X7引脚如表21所示。表21插座X7引脚（2）测量系统的连接（X3X6），采用15芯D型插座，插座X3X6引脚如表22所示。表22 X3X6引脚信号名称 信号类型A,A_N A相信号 VO 电压输出（电源）B,B_N B相信号 I 5V输入（5V信号）Z,Z_N 零脉冲信号P5_MS 电源+5.2V（3）数字输出端的连接（X200X201）,采用10芯接线端子，插座X200X201引脚如下表所示，表24.表2-4插座X200X201引脚信号说明DO0DO15 数字输出015，最大电流500mADO0/CW 数字输出0/单级主轴，顺时针方向，最大电流500mADO1/CCW 数字输出1/单级主轴，逆时针方向，最大电流500mA1P24，M 数字输出07供电2P24, M 数字输出815供电（5）CNC电源，CNC所需的24VDC负载电源接到接线端子X1上。24V直流电作为低压电源必须具有可靠的电隔离特性。表25负载电源电气参数表26接线端子X1端子分配2.2.4、802C与SIMDDRIVE base line驱动器的连接（1）802C的进给驱动和主轴的连接接口X7，与SIMDDRIVE base line驱动器速度给定值接口X321/322以差分形式连接到该接口的端子56和端子14上，端子定义如表2-7所示。表27 端子定义（2）802C的测量系统连接接口X3X6，与SIMDDRIVE base line驱动器位置反馈值接口X391/X392连接，X391/X392的引脚分配如表28所示。表28 X391/X392的引脚分配（3）802C的数字输入端接口X100X105的I 1.0、I 1.1端子,与SE1SE4接口连接。（4）802C的数字输出端接口X200X201的Q 1.0,Q 1.1端子，与SIMDDRIVE base line驱动器的使能接口X331/X332的端子633和端子65.1连接，脉冲使能和控制器使能分别通过接口X331和X332接入接入，X331/X332的端子定义如表29所示。端子名称功能类型电压（V）导线截面积633X331脉冲使能输入端+21-301.565.1X332控制器使能输入端+13-301.5如表29 X331/X332的端子定义（5）SIMDDRIVE base line驱动器的使能接口X331/X332的端子633和端子65.1，分别与使能端子排X141A的端子64和端子63连接，X141A的端子定义如表210所示。端子名称功能类型电压（V）导线截面积63X141A脉冲使能输入端+13-301.564X141A控制使能输入端+13-301.5如表210 X141A的端子定义（6）编码器与SIMDDRIVE base line驱动器的编码器（旋转变压器）接口X311/X312连接，X311/X312的引脚分配如表211所示。表211 X311/X312的引脚分配（7）SIMDDRIVE base line驱动器的电子电源地接口X131，必须使用一根截面积4mm²的接地线连接到数控系统的接地点。2.3、参数设置2.3.1、PLC参数设置当系统各部件连接完毕后，系统首次上电将出现的报警画面。此时必须调试PLC应用程序中的相关动作，如急停、硬限位等。SINUMERIK802S base line在出厂时已经预装了“SAMPLE·PTP”集成PLC实例应用程序。通过设定PLC机床参数，可以对PLC实例应用程序的功能进行配置，以实现所需的控制功能。PLC相关参数设置如下：1、MDl4512 PLC机床参数设置MDl45120=FFH MDl45121=8FH MDl45122=B3HMDl45123=OFH MDl45124=37H MDl45125=10HMDl45126=00H MDl45127=00H MDl451211=89HMDl451212=01H MDl451216=0CH MDl451217=00HMD1451218=00H2、MDl4510 PLC机床参数设置MDl451012=15 MDl451013=15 MDl451016=0MDl451017=0 MDl45lO20=4 MDl451021=100MDl451022=15 MDl451026=23 MDl451027=29MDl451030=27 MDl451031=252.3.2、机床参数设置1、坐标轴参数设置30130X、Z=2 30240X、Z=3 34200X、Z=431020X、Z=1000 31400X、Z=1000 31030X=431030Z=6 3l050X=20 31050Z=2031060X=32 31060Z=24 32000X=120032000Z=2400 32010X=1200 32010Z=240032020X=1000 32020Z=1500 32260X、Z=48036200X=1350 36200Z=2700 31350X、Z=80002、进给轴动态特性参数设置35220X、Z=l 35230X、Z=O 32300X=0.732300Z=143、参考点调试34000X、Z=l 34010X、Z=O 34020Z=1000 34020Z=2000 34040X=150 34040Z=30034050X、Z=0 34060X=10 34060Z=2034070X=50 34070Z=100 34080X、Z=-234100X=150 34100Z=9004、软限位与反向间隙补偿设置36100X=-30 36100Z=0 36110X=2003611OZ=1200 32450X、Z=05、旋转监控功能设置31100X=1600 31100Z=1200 31110X、Z=106、丝杠螺距误差补偿32700X、Z=07、主轴参数调试30130SP=1 30240SP=2 30200SP=130240SP=2 31020SP=1000 32260SP=170036200SP=2000 36300SP=30000 35010SP=08、显示机床数据设置206=3 207=3 208=3 210=3 216=3 217=3三、总结系统的分析与设计过程也是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。在这个过程中我对802C系统电器原理图有了深刻的认识，对机械工作原理有了进一步的掌握，对进给系统的分析与设计有了切身的认识与体会，并在学习和实践的过程中增长了知识，丰富了经验。进给系统的开发设计是一项复杂的过程，必须严格按照系统分析，系统设计，系统实施，系统运行与调试的过程来进行。系统的分析与设计是一项非常幸苦的工作，同时也是充满乐趣的过程。在设计过程中，要边学习边实践，遇到新的问题就不断探索和努力，即可是问题得到解决。在设计中深刻体会到理论必须和实践相结合。虽然收集了大量的资料，但在实际应用中却有很多的差异，出现了很多意想不到的问题。许多问题在课本上是这样的，而在实际应用中却很多不一样，在经过多次分析修改后，才设计出达到进给要求的系统。四、致谢 在张强老师的耐心指导下和小组同学的积极讨论下，最后通过自己的努力终于完成了本次课程设计，尽管在本次设计中遇到了还跟多问题，如802C系统电气接口线路的设计，后来通过老师的讲解，最终掌握了这个问题。通过这样一个过程，让我们不仅锻炼了自己的能力，而且检验了自己的学习效果，还让我们认识到了自己的不足。有了这个经验，对我们以后完善自己的不足很具有指导意义，另外，也会让我们更快的适应以后的学习工作。五、参考书目1 数控原理与系统，汪木兰，机械工业出版社，北京，2004年2 数控机床系统设计，文怀兴，夏田，化学工业出本社，北京，2005年3 电气控制技术，夏田，陈婵娟，祁广利，化学工业出本社，北京，2007年4 机电一体化系课程设计指导书，尹志强，机械工业出版社，北京，2007年5 机床设计手册，李洪，辽宁科学技术出版社，北京，1999年专心-专注-专业