第一章数控系统的组成及常用元气件PPT讲稿.ppt
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1、第一章数控系统的组成及常用元气件第1页,共57页,编辑于2022年,星期二1 1、操作面板操作面板2 2、输入输出装置输入输出装置3 3、CNCCNC装置装置4 4、伺服单元伺服单元5 5、驱动装置驱动装置6 6、PLCPLC7 7、机床本体机床本体数控系统的组成:数控系统的组成:武汉华中数控武汉华中数控第2页,共57页,编辑于2022年,星期二计算机数控系统组成框图计算机数控系统组成框图武汉华中数控武汉华中数控第3页,共57页,编辑于2022年,星期二显示区显示区NC键盘区键盘区“急停急停”按钮按钮功能键功能键机床控制面板(MCP)机床控制面板机床控制面板作用:人机对话作用:人机对话武汉华中
2、数控武汉华中数控第4页,共57页,编辑于2022年,星期二世纪星数控装置的接口世纪星数控装置的接口武汉华中数控武汉华中数控第5页,共57页,编辑于2022年,星期二XS1XS1:电源接口:电源接口 XS2 XS2:外接:外接PCPC键盘接口键盘接口XS3XS3:以太网接口:以太网接口 XS4 XS4:软驱接口,:软驱接口,XS5XS5:RS232RS232接口接口 XS6 XS6:远程:远程I/OI/O板接口板接口XS8XS8:手持单元接口:手持单元接口 XS9 XS9:主轴控制接口:主轴控制接口XS10XS10、XS11XS11:输入开关量接口:输入开关量接口 XS20XS20,XS21XS
3、21:输出开关量接口:输出开关量接口XS30XS30XS33XS33:模拟式、脉冲式(含步进式)进给轴控制:模拟式、脉冲式(含步进式)进给轴控制 接口接口XS40XS40XS43XS43:串行式:串行式HSV-11HSV-11型伺服轴控制接型伺服轴控制接“世纪星世纪星”HNC-21HNC-21的接口说明的接口说明作用作用:CNCCNC与各个功能模块之间进行信息传递、交换、与各个功能模块之间进行信息传递、交换、控制控制武汉华中数控武汉华中数控第6页,共57页,编辑于2022年,星期二进给轴接口类型进给轴接口类型脉冲指令接口脉冲指令接口单脉冲(脉冲单脉冲(脉冲+方向)方向)双脉冲双脉冲ABAB相脉
4、冲相脉冲信号名信号名说说 明明A+A+、A-A-编码器编码器A A相位反馈信号相位反馈信号B+B+、B-B-编码器编码器B B相位信反馈信相位信反馈信号号Z+Z+、Z-Z-编码器编码器Z Z脉冲反馈信号脉冲反馈信号+5V+5V,GNDGNDDC5VDC5V电源电源OUTAOUTA模拟指令输出模拟指令输出(-20mA(-20mA+20mA)+20mA)CP+CP+、CP-CP-指令脉冲输出(指令脉冲输出(A A相)相)DIR+DIR+、DIR-DIR-指令方向输出(指令方向输出(B B相)相)武汉华中数控武汉华中数控第7页,共57页,编辑于2022年,星期二模拟量指令接口模拟量指令接口串串 口口
5、电压电压电流电流信号名信号名说说 明明TXDTXD数据发送数据发送RXDRXD数据数据接收接收GNDGND信号地信号地应用于主轴控制应用于主轴控制武汉华中数控武汉华中数控第8页,共57页,编辑于2022年,星期二引脚号引脚号 信号名信号名 说明说明 1 1TX_D1+TX_D1+发发送数据送数据2 2TX_D1-TX_D1-发发送数据送数据3 3RX_D2+RX_D2+接收数据接收数据4 4BI_D3+BI_D3+空置空置5 5BI_D3-BI_D3-空置空置6 6RX_D2-RX_D2-接收数据接收数据7 7BI_D4+BI_D4+空置空置8 8BI_D4-BI_D4-空置空置网网 口口武汉
6、华中数控武汉华中数控第9页,共57页,编辑于2022年,星期二信号名信号名说明说明24V24V、24VG24VGDC24VDC24V电源输出电源输出ESTOP2ESTOP2、ESTOP3ESTOP3急停按钮急停按钮I32I32I39I39输入开关量输入开关量O28O28O31O31输出开关量输出开关量HAHA手摇手摇A A相相HBHB手摇手摇B B相相+5V+5V、5V5V地地手摇手摇DC5VDC5V电源电源手摇脉冲发生器手摇脉冲发生器武汉华中数控武汉华中数控第10页,共57页,编辑于2022年,星期二信号名信号名说说 明明SA+SA+、SA-SA-主主轴码盘轴码盘A A相位反相位反馈馈信号信
7、号SB+SB+、SB-SB-主主轴码盘轴码盘B B相位反相位反馈馈信号信号SZ+SZ+、SZ-SZ-主主轴码盘轴码盘Z Z脉冲反脉冲反馈馈+5V+5V、GNDGNDDC5VDC5V电电源源AOUT1AOUT1、AOUT2AOUT2主主轴轴模模拟拟量指令量指令输输出出GNDGND模模拟拟量量输输出地出地主轴控制接口主轴控制接口武汉华中数控武汉华中数控第11页,共57页,编辑于2022年,星期二串行式伺服轴控制接口串行式伺服轴控制接口XS40XS40XS43XS43信号名信号名说说 明明TXDTXD数据发送数据发送RXDRXD数据数据接收接收GNDGND信号地信号地武汉华中数控武汉华中数控第12页
8、,共57页,编辑于2022年,星期二开关量输入接口:开关量输入接口:XS10XS10、XS11XS11武汉华中数控武汉华中数控第13页,共57页,编辑于2022年,星期二开关量输出接口:开关量输出接口:XS20XS20、XS21XS21武汉华中数控武汉华中数控第14页,共57页,编辑于2022年,星期二v采用先进的开放式体系结构;采用先进的开放式体系结构;v嵌入式工业嵌入式工业PCPC机;机;v配置配置7.77.7或或.7.7彩色液晶显示屏彩色液晶显示屏;v故障诊断与报警故障诊断与报警;v多种形式的图形加工轨迹显示和仿真;多种形式的图形加工轨迹显示和仿真;v集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接
9、口、内集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式嵌式PLCPLC接口于一体;接口于一体;v可自由选配各种类型的脉冲接口、模拟接口交流可自由选配各种类型的脉冲接口、模拟接口交流伺服单元或步进电机驱动器伺服单元或步进电机驱动器。“世纪星世纪星世纪星世纪星”HNC-21TFHNC-21TFHNC-21TFHNC-21TF数控装置功能特点数控装置功能特点数控装置功能特点数控装置功能特点武汉华中数控武汉华中数控第15页,共57页,编辑于2022年,星期二华中数控v内部已提供标准车床或铣床控制的内部已提供标准车床或铣床控制的PLCPLC程序,程序,v用户也可自行编制用户也可自行编制PLCPLC程序;程
10、序;v采用国际标准采用国际标准G G代码编程,与各种流行,直接加工高达代码编程,与各种流行,直接加工高达2GB 2GB 的的G G 代码程序;代码程序;v具有直线、圆弧、螺纹切削、刀具补偿、宏程序等功能;具有直线、圆弧、螺纹切削、刀具补偿、宏程序等功能;v支持硬盘、电子盘等程序存储方式以及软驱、支持硬盘、电子盘等程序存储方式以及软驱、DNCDNC、以、以太网等程序交换功能;太网等程序交换功能;v反向间隙和单双向螺距误差补偿功能有效提高加工精度反向间隙和单双向螺距误差补偿功能有效提高加工精度武汉华中数控武汉华中数控第16页,共57页,编辑于2022年,星期二伺服单元伺服单元作用:接收作用:接收C
11、NCCNC的指令信号,经过转换和放大后控制驱的指令信号,经过转换和放大后控制驱动装置从而执行各种动作。动装置从而执行各种动作。武汉华中数控武汉华中数控第17页,共57页,编辑于2022年,星期二1 1、交流伺服驱动单元、交流伺服驱动单元分类分类 输入电源通常为三相交流电(输入电源通常为三相交流电(200V200V,50HZ50HZ),电机的再),电机的再生能量通过伺服单元的制动电阻消耗掉。可提供位置控制、生能量通过伺服单元的制动电阻消耗掉。可提供位置控制、速度控制、转矩控制三种方式。速度控制、转矩控制三种方式。武汉华中数控武汉华中数控第18页,共57页,编辑于2022年,星期二2 2、步进驱动
12、单元、步进驱动单元 采用细分型高性能步进驱动器,电流控制采用双极性采用细分型高性能步进驱动器,电流控制采用双极性等角度恒力矩技术,适合驱动中小型混合式步进电机。等角度恒力矩技术,适合驱动中小型混合式步进电机。3 3、变频主轴单元、变频主轴单元 采用通用变频器控制通用电机。变频器采用正弦波脉采用通用变频器控制通用电机。变频器采用正弦波脉宽调制(宽调制(PWMPWM)控制,)控制,U U额额380V380V,I I额额2.5A2.5A武汉华中数控武汉华中数控第19页,共57页,编辑于2022年,星期二 将伺服单元的输出变为机械运动将伺服单元的输出变为机械运动 与伺服单元对应,驱动装置有步进电机、直
13、流伺服电机与伺服单元对应,驱动装置有步进电机、直流伺服电机 和交流伺和交流伺服电机。服电机。伺服单元和进给驱动装置合称为伺服单元和进给驱动装置合称为进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统 伺服系统的性能影响机床的运动速度、跟踪及定位精伺服系统的性能影响机床的运动速度、跟踪及定位精 度加度加工表面质量和可靠性等。工表面质量和可靠性等。驱动装置驱动装置武汉华中数控武汉华中数控第20页,共57页,编辑于2022年,星期二可编程逻辑控制器(可编程逻辑控制器(PLCPLC)可编程控制器(可编程控制器(Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Control
14、ler),),是一是一种数字运算电子系统,专为在工业环境下运用而设计。它采用可种数字运算电子系统,专为在工业环境下运用而设计。它采用可编程序的存储器,用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计编程序的存储器,用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令,并通过数字式或模拟式的数和算术运算等特定功能的用户指令,并通过数字式或模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。分类:分类:1.1.内装型内装型PLCPLC内装型内装型PLCPLC从属于从属于CNCCNC装置,装置,PLCPLC与与CNCCNC装置之间的信号传送装置之间的信
15、号传送在在CNCCNC装置内部即可实现。装置内部即可实现。PLCPLC与数控机床之间则通过与数控机床之间则通过CNCCNC输入输入/输出接口电路实现信号传送输出接口电路实现信号传送武汉华中数控武汉华中数控第21页,共57页,编辑于2022年,星期二2.2.独立型独立型PLCPLC 独立型独立型PLCPLC又称外装型或通用型又称外装型或通用型PLCPLC。对数控机床。对数控机床而言,独立型而言,独立型PLCPLC独立于独立于CNCCNC装置,具有完备的硬件装置,具有完备的硬件结构和软件功能,能够独立完成规定的控制任务。结构和软件功能,能够独立完成规定的控制任务。武汉华中数控武汉华中数控第22页,
16、共57页,编辑于2022年,星期二常见的编程语言:常见的编程语言:1,1,梯形图:梯形图:梯形逻辑图简称梯形梯形逻辑图简称梯形图(图(ladder diagram ladder diagram 简写为简写为LADLAD),它是从继电器它是从继电器-接触器控接触器控制系统的电气原理图演化而来的,制系统的电气原理图演化而来的,是一种图形语言,它沿用了常开是一种图形语言,它沿用了常开触点、常闭触点、继电器线圈、触点、常闭触点、继电器线圈、接触器线圈、定时器和计数器等接触器线圈、定时器和计数器等等术语和图形符号,来完成时间等术语和图形符号,来完成时间上的顺序控制操作。触点和线圈上的顺序控制操作。触点和
17、线圈等的图形符号就是编程语言的指等的图形符号就是编程语言的指令符号令符号。武汉华中数控武汉华中数控第23页,共57页,编辑于2022年,星期二2 2、指令语句表(、指令语句表(STLSTL)简称语句表(简称语句表(statement list statement list 简写为简写为STLSTL),类似于计算),类似于计算机的汇编语言,它是用语句助记符来编程的。不同的机型有机的汇编语言,它是用语句助记符来编程的。不同的机型有不同的语句助记符,但都要比汇编语言简单得多,很容易掌不同的语句助记符,但都要比汇编语言简单得多,很容易掌握,也是目前用得最多的编程方法。握,也是目前用得最多的编程方法。指
18、令语句表程序如下:指令语句表程序如下:1.LD1.LDX1.4X1.4-读取主轴正转按读取主轴正转按钮钮2.OR2.ORR0.0R0.0-R0.0R0.0自锁自锁3.AND3.ANDX8.5X8.5-无报警无报警4.ANI4.ANIY5.3Y5.3-刀具未松开刀具未松开5.AND5.ANDX1.6X1.6-停止按钮未按下停止按钮未按下6.ANI6.ANIY5.1Y5.1-反转无输出反转无输出7.ANI7.ANIY5.2Y5.2-主轴未制动主轴未制动8.OUT8.OUTR0.0R0.0-输出中间变量输出中间变量R0.0R0.0,武汉华中数控武汉华中数控第24页,共57页,编辑于2022年,星期二
19、 3.3.计算机的通用语言计算机的通用语言 计算机通用语言可以实现梯形图法和指令语句表法计算机通用语言可以实现梯形图法和指令语句表法难以实现的复杂逻辑控制功能,但它没有梯形图法形象,难以实现的复杂逻辑控制功能,但它没有梯形图法形象,比指令语句表编程复杂,因此较难掌握。常用的通用语比指令语句表编程复杂,因此较难掌握。常用的通用语言有言有C C、BASICBASIC、PASCALPASCAL、FORTRANFORTRAN等,其中采用等,其中采用C C语言较多。语言较多。机床本体:机床本体:机械部件:主运动,进给运动(工作台、托板、传动部机械部件:主运动,进给运动(工作台、托板、传动部件)件)支撑部
20、件:床身,立柱支撑部件:床身,立柱辅助装置:冷却,润滑,转为,夹紧,刀库,机械手等辅助装置:冷却,润滑,转为,夹紧,刀库,机械手等武汉华中数控武汉华中数控第25页,共57页,编辑于2022年,星期二 1.1.HNC-21TFHNC-21TF数控装置;数控装置;2.2.变频器及三相异步电机;变频器及三相异步电机;3.3.交流伺服驱动器及交流伺服电机;交流伺服驱动器及交流伺服电机;4.4.步进电机驱动器及步进电机;步进电机驱动器及步进电机;5.5.工作台工作台;6.6.四工位刀架四工位刀架;7.7.光栅尺光栅尺;8.8.磁粉制动器磁粉制动器;9.9.数控机床常用的电器部件。数控机床常用的电器部件。
21、HED-21SHED-21S数控系统综合实验台组成:数控系统综合实验台组成:武汉华中数控武汉华中数控第26页,共57页,编辑于2022年,星期二数控系统其他常用部件:数控系统其他常用部件:控制类部件控制类部件 低压断路器低压断路器 低压断路器称为自动空气开关,是将低压断路器称为自动空气开关,是将控制电器控制电器和和保护电器保护电器的功能合为一体的电器。作为的功能合为一体的电器。作为不频繁接通和断开不频繁接通和断开电路的总电路电路的总电路(或部分电路)(或部分电路)电源电源开关。开关。发生过载、短路或欠电压时自动断电,有效地保护串发生过载、短路或欠电压时自动断电,有效地保护串接在它后面的电器。接
22、在它后面的电器。QFQF塑料外壳式断路器塑料外壳式断路器电器图形及文字符号电器图形及文字符号 武汉华中数控武汉华中数控第27页,共57页,编辑于2022年,星期二型号说明型号说明保护种类保护种类代号代号配电保护用过电流脱扣器配电保护用过电流脱扣器1电动机保护用过电流脱扣器电动机保护用过电流脱扣器2设计代号设计代号塑料外壳式断路器塑料外壳式断路器保护种类保护种类液压式电磁脱扣器液压式电磁脱扣器极数极数(1:单极单极;2:二极二极;3:三极三极)壳架等级额定电流壳架等级额定电流DZ 15-/90 应用范围应用范围 以以DZ15DZ15系列为例,适用于交流系列为例,适用于交流50Hz50Hz,U U
23、额额=220V/380V=220V/380V,I I额额=100A=100A的电路,作为配电、电动机的的电路,作为配电、电动机的过载过载及及短路短路保护,保护,也可以作为线路也可以作为线路不频繁转换不频繁转换及电动机及电动机不频繁启动不频繁启动。武汉华中数控武汉华中数控第28页,共57页,编辑于2022年,星期二 小型断路器小型断路器小型断路器小型断路器图形及文字符号图形及文字符号 QFQF 小型断路器主要用于照明配电系统和控制回路。常用于小型断路器主要用于照明配电系统和控制回路。常用于过过载、短路保护载、短路保护,同时也可以在正常情况下,同时也可以在正常情况下不频繁地通断不频繁地通断电电器装
24、置和照明线路。器装置和照明线路。武汉华中数控武汉华中数控第29页,共57页,编辑于2022年,星期二塑料外壳式断路器塑料外壳式断路器设计序号设计序号壳架等级额定电流壳架等级额定电流DZDZ 47-60 47-60型号说明型号说明 DZ47-60DZ47-60系列分类系列分类:按额定电流按额定电流In:In:1A、2A、3A、4A、5(6)A、10A、15(16)A、20A、25A、32A、40A、50A、60A;按级数按级数:单极、二极、三极、四极;按断路器瞬时脱扣器的型式按断路器瞬时脱扣器的型式:C型(5In10In)、D型(10In14In)。武汉华中数控武汉华中数控第30页,共57页,编
25、辑于2022年,星期二应用范围应用范围 主要应用于交流主要应用于交流50/60HZ50/60HZ,单极,单极230V230V,二、三、四极,二、三、四极400V400V线路的过载、短路保护,同时也可以在正常情况下不频繁线路的过载、短路保护,同时也可以在正常情况下不频繁的通断电器装置和照明线路的通断电器装置和照明线路。选择原则选择原则 低压断路器的低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于额定电流和额定电压应大于或等于线线路、设备的正常工作电压和工作电流。路、设备的正常工作电压和工作电流。低压断路器的低压断路器的极限通断能力应大于或等于极限通断能力应大于或等于电路的最电路的最大短路电流。大短路电
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