華中數控綜合實驗臺認識華中數控綜合試驗臺實驗指導書

1、創(chuàng)新與選作實驗一 華中數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了解數控系統(tǒng)的特點、基本組成和應用。2了解數控系統(tǒng)常用部件的原理及作用。3熟悉數控系統(tǒng)綜合實驗臺；4了解數控系統(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是華中數控綜合實驗臺外觀圖，該試驗臺由數控裝置、變頻調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、步進電動機驅動器及步進電動機、測量裝置、十字工作臺組成。圖1-1 華中數控綜合實驗臺外觀1華中數控綜合實驗臺組成圖1-2是華中數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）數控裝置hnc-21tf數控裝置

2、內置嵌入式工業(yè)pc機，配置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動器。hnc-21tf數控裝置與其它單元的連接見圖1-3。hnc-21tf數控裝置各接口見圖1-4。hnc-21tf數控裝置軟驅單元接口見圖1-5，軟驅單元提供3.5”軟盤驅動器、rs232接口、pc鍵盤接口、以太網接口（該接口需要通過轉接線才能與數控裝置連接使用）。2）變頻調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1-2 hed

3、-21s數控系統(tǒng)綜合實驗臺組成框圖圖1-3 數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（恒轉矩）1.5kw，輸入電流（恒轉矩）3.9a，最大輸出電流（恒轉矩）4.0a，兩個模擬量輸入010v，020ma或 1010v，020ma。電機采用普通三相異步電機，功率0.55kw，轉速1390r/m。3）交流伺服驅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 圖1-4 hnc-21tf數控裝置接口圖xs1電源接口 xs2外接pc鍵盤接口 xs3以太網接口 xs4軟驅接口，xs5rs232接口 xs6遠程i/o板接口 xs8手持單元接

4、口 xs9主軸控制接口 xs10、xs11輸入開關量接口 xs20，xs21輸出開關量接口 xs30xs33模擬式、脈沖式（含步進式）進給軸控制接口 xs40xs43串行式hsv-11型伺服軸控制接口圖1-5 軟驅單元接口圖元和msma022a1c伺服電動機。msda023a1a與msma022a1c構成閉環(huán)控制系統(tǒng)，提供位置控制、速度控制、轉矩控制三種控制方式（需設置交流伺服參數，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，額定轉速3000r/min，額定轉矩0.64nm。4）步進驅動單元步進驅動器和步進電機采用深圳雷塞m535和5

5、7hs13。m535是細分型高性能步進驅動器，適合驅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，每秒兩萬次的斬波頻率。驅動器側邊裝有一排撥碼開關組，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開關量輸入接線端子板；圖1-7是hc5301-r開關量輸出繼電器板。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兩種類型開關量信號輸入，每塊輸入接線端子板有20個npn或pnp開關量信號輸入

6、接線端子，最多可接20路npn或pnp開關量信號輸入。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開關量信號輸出及急停（兩位）與超程（兩位）信號，其中8路npn開關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圖1-7 hc5301-r輸出繼電器板xy工作臺集成了雷塞57hs13四相混合式步進電機, msma022a1c交流伺服電機、光柵尺和筆架?？刂?。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

7、機沒有傳感器，不需要反饋，用于實現開環(huán)控制。y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動距離，構成一個位置半閉環(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、實驗主要內容設計1感性認識華中數控綜合實驗臺各組成部分。1）數控系統(tǒng)綜合實驗臺各個組成部件、原理及作用。2）數控系統(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。2了解數控

8、系統(tǒng)綜合實驗臺基本操作。1）數控系統(tǒng)綜合實驗臺上電順序；2）hnc-21tf車床數控裝置基本操作；3）進入數控系統(tǒng)，運行演示程序。 五、實驗設計注意事項請注意圖1-8圖1-19所示各接口引腳信號及其意義。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xs1引腳號信號名說明1data數據2空3gnd電源地4vcc電源5clock6空時鐘圖1-9 pc鍵盤接口xs2引腳號信號名說明1tx_d1+發(fā)送數據2tx_d1-發(fā)送數據3rx_d2+接收數據4bi_d3+空置5bi_d3-空置6rx_d2-接收數據7bi_d4+空

9、置8bi_d4-空置圖1-10 以太網接口xs3引腳號信號名說明1l1減小寫電流2l2驅動器選擇 a3l3寫數據4l4寫保護5+5v驅動器電源6l5驅動器a允許7l6步進8l70磁道9l8盤面選擇10gnd驅動器電源地、信號地11l9索引12l10方向13l11寫允許14l12讀數據15l13更換磁盤圖1-11 軟驅接口xs4引腳號信號名說明1-dcd載波檢測2rxd接收數據3txd發(fā)送數據4-dtr數據終端準備好5gnd信號地6-dsr數據裝置準備好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xs5信號名說明24v、24vgdc24v電源輸出estop2、e

10、stop3手持單元急停按鈕i32i39手持單元輸入開關量o28o31手持單元輸出開關量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引腳號信號名說明1en+使能2sck+時鐘3dout+數據輸出4din+數據輸入5gnd地6en-使能7sck-時鐘8dout-數據輸出9din-數據輸入圖1-13 遠程i/o接口xs6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主軸模擬量指令輸出gnd模擬量輸出地圖1-15 主軸控制接口xs9 信號名說明24v

11、g外部開關量dc24v電源地i0i39輸入開關量o0o31輸出開關量estop1，estop3急停回路與超程回路的串聯的接入端子otbs1，otbs2超程限位開關的接入端子圖1-16 開關量輸入接口xs10、xs11信號名說明24vg外部開關量dc24v電源地i0i39輸入開關量o0o31輸出開關量estop1，estop3急?；芈放c超程回路的串聯的接入端子otbs1，otbs2超程限位開關的接入端子圖1-17開關量輸出接口xs10、xs11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，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 驅動器和步進電機驅動驅動 器