數(shù)控伺服系統(tǒng)17頁

1、 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)生課程設(shè)計報告課程名稱： 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)班級： 職教機電082 姓 名： 劉志釗 學(xué) 號： 8080514231 學(xué) 期：2011-2012上學(xué)期目 錄一、 課程設(shè)計題目描述和要求41.1、課程設(shè)計題目41.2、課程設(shè)計要求4二、 課程設(shè)計報告內(nèi)容4 2.1、西門子802C數(shù)控系統(tǒng)介紹 4 2.2、數(shù)控系統(tǒng)各部分的連接和接口7 2.3、參數(shù)設(shè)置 13三、 總結(jié)15四、 致謝16五、 參考文獻17摘要本設(shè)計講述了基于西門子802C數(shù)控銑床電氣控制線路的原理，說明了傳動部分的接口線路設(shè)計。銑床是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除了能銑削平面、溝槽、齒輪、螺紋和花鍵軸之外，還能

2、加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部門得到了廣泛應(yīng)用。最早的銑床是美國人惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床；為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國人布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺萬能銑床，這事升降太銑床的雛形；1884年前后又出現(xiàn)了龍門銑床；20世紀20年代出現(xiàn)了半自動銑床，工作臺利用擋塊可完成“進給-決速”或“決速-進給”的自動轉(zhuǎn)換。1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)發(fā)面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自動化程度。尤其70年代以后，微處理機的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動換刀系統(tǒng)在銑床上得到廣泛應(yīng)用，擴大了銑床的加工范圍，提高了加工精度和效率。關(guān)鍵詞: 西門子802C數(shù)控銑床， 電器原理圖， 數(shù)

3、控銑床一、 課程設(shè)計目的了解各種電機調(diào)速的優(yōu)缺點；理解銑床閉環(huán)進給的基本要求；掌握802C系統(tǒng)進給電氣系統(tǒng)的接線；掌握802C系統(tǒng)變頻器的接線。二、課程設(shè)計題目描述和要求1.1、課程設(shè)計題目數(shù)控銑床閉環(huán)進給系統(tǒng)電氣設(shè)計1.2、課程設(shè)計要求設(shè)計基于SINUMERIK 802C的數(shù)控銑床進給系統(tǒng)。要求：熟悉SINUMERIK 802C的功能和電氣安裝，針對銑床數(shù)控化改造的要求，擬定進給系統(tǒng)的改造方案，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計進給系統(tǒng)的電氣接線原理圖，主要包括系統(tǒng)電源、伺服驅(qū)動裝置、檢測裝置等與數(shù)控系統(tǒng)的電氣接口線路設(shè)計，并根據(jù)設(shè)計方案確定進給系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。二、 課程設(shè)計報告內(nèi)容21、西門子802C數(shù)控系

4、統(tǒng)介紹2.1.1、西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的基本功能 西門子802C系統(tǒng)是西門子公司專門為中國市場開發(fā)的一種經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，具有較高的性價比，并在中低端車床、銑床以及機床改造等領(lǐng)域有極其廣泛的應(yīng)用。802C系統(tǒng)可控制3個伺服電機進給軸和1個伺服主軸，采用集成式PLC，分離式小尺寸操作面板和機床控制面板；安裝調(diào)試方便快捷、操作編程簡單方便，具有可靠性高、穩(wěn)定性強的特點；是一種較先進的經(jīng)濟型CNC數(shù)控系統(tǒng)。802C數(shù)控系統(tǒng)由以下幾部分組成：操作面板、機床面板、NC單元、輸入輸出模塊等。NC單元是802C系統(tǒng)的核心部件，其上具備連接數(shù)控系統(tǒng)其它部件的各種接口，包括操作面板接口X9、進給軸/主

5、軸驅(qū)動接口X7、進給軸/主軸編碼器接口X3X6、電子手輪接口X10等，如圖1所示。進給軸/主軸驅(qū)動接口X7提供±10V模擬驅(qū)動器接口，通常用于驅(qū)動1FK7交流伺服電機和1PH7交流主軸電機。802C系統(tǒng)提供16I/16O的DI/O模塊，并可根據(jù)機床配置需求，最多可配置4個同種型號的模塊。2.1.2、系統(tǒng)配置方案研究1、西門子802C數(shù)控系統(tǒng)配置802C數(shù)控系統(tǒng)配置和連接圖如圖1所示。圖1數(shù)控系統(tǒng)配置和連接2、電柜設(shè)計及電源選用1、在設(shè)計電柜時應(yīng)注意以下事項：(1)電柜應(yīng)有冷卻或通風(fēng)裝置，在使用風(fēng)扇時必須在進氣窗口安裝防塵過濾網(wǎng)；(2)電柜中的所有部件必須安裝在無油漆的鍍鋅金屬板上；(

6、3)電柜的防護等級為IP54；(4)接地應(yīng)遵守國標GBT52261-2002IEC60204-1：2000“機械安全機械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件；(5)電柜中布線時，交流電源線(如85VAC，220VAC，380VAC以及變頻器到主軸電機的電纜)必須與24VDC電纜和信號線電纜分開走線；(6)系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源24VDC之前需接入隔離變壓器(控制變壓器380VAC一220VAC，JBK3400VA)。步進驅(qū)動85VAC必須采用獨立的隔離變壓器(驅(qū)動變壓器380VAC 85VAC，JBK3系列)。兩個變壓器的初級不可以接入到380VAC的同一相。 (7)現(xiàn)場沒有良好接地的情況下，控制變壓器必

7、須為浮地設(shè)計，但此時任何與CNC控制器連接的外設(shè)(如PC等)，其220VAC電源必須連接到控制變壓器。2、24VDC電源選用CNC控制器采用24V直流供電，系統(tǒng)可在24V一15至J+20之間正常工作。直流電源的質(zhì)量是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，所以在選擇電源時，其輸出波形應(yīng)如圖4所示。24V直流電作為低壓電源必須具有可靠的電隔離特性(按照IEC204-1，條款64，PELV)。因此我們選用西門子配套的24V直流穩(wěn)壓電源。數(shù)字輸入和輸出所需的24VDC用獨立的24V直流電源，而不能與CNC控制器共用同一個24VDC穩(wěn)壓電源。所有輸入信號必須為電平信號，即“0”電平一3V5voc和“1”電平11V30VD

8、C。懸空和高阻信號均為“0”電平。22、數(shù)控系統(tǒng)各部分的連接及接口2.2.1、系統(tǒng)的接線SINUMERIK 802C base line控制器與伺服驅(qū)動電機的連接如圖1所示。連接電纜必須使用屏蔽電纜。在系統(tǒng)一側(cè)，電纜內(nèi)屏蔽層必須與插頭中的金屬殼相連，為了使模擬量的指令值信號免受低頻信號的干擾，驅(qū)動一側(cè)的屏蔽不能接地。2.2.2、接口布置1、CNC部分（1）X1電源接口（DC24V）：3芯螺釘端子塊，用于連接24V負載電源。（2）X2 RS232接口（V24）：9芯D型插座。（3）X3到X5測量系統(tǒng)接口（ENCODER）：3個15芯D型插頭，用于連接增量型編碼器（RS422）（4）X6主軸接口（

9、ENCODER）：15芯D型插座，用于連接一個主軸式增量編碼器。（5）X7驅(qū)動接口（AXIS）：50芯D型插座，用于連接具有包括主軸在內(nèi)最好4個模擬驅(qū)動的功率模塊。（6）X10手輪接口（MPG）:10芯插頭，用于連接手輪。（7）X20數(shù)字輸入（DI）：10芯插頭，用于連接NC-READY繼電器。2、DI/O部分（1）X100到X105：10芯插頭，用于連接數(shù)字輸入。（2）X200到X201: 10芯插頭，用于連接數(shù)字輸出。3、調(diào)試開關(guān)S34、保險絲F1,外部設(shè)計可以是用戶方便的更換。2.2.3、接口連接（1）進給驅(qū)動的連接（X7）,采用50芯D型插座（針），插座X7引腳如表21所示。表21插座

10、X7引腳（2）測量系統(tǒng)的連接（X3X6），采用15芯D型插座，插座X3X6引腳如表22所示。表22 X3X6引腳信號名稱 信號類型A,A_N A相信號 VO 電壓輸出（電源）B,B_N B相信號 I 5V輸入（5V信號）Z,Z_N 零脈沖信號P5_MS 電源+5.2V（3）數(shù)字輸出端的連接（X200X201）,采用10芯接線端子，插座X200X201引腳如下表所示，表24.表2-4插座X200X201引腳信號說明DO0DO15 數(shù)字輸出015，最大電流500mADO0/CW 數(shù)字輸出0/單級主軸，順時針方向，最大電流500mADO1/CCW 數(shù)字輸出1/單級主軸，逆時針方向，最大電流500mA

11、1P24，M 數(shù)字輸出07供電2P24, M 數(shù)字輸出815供電（5）CNC電源，CNC所需的24VDC負載電源接到接線端子X1上。24V直流電作為低壓電源必須具有可靠的電隔離特性。表25負載電源電氣參數(shù)表26接線端子X1端子分配2.2.4、802C與SIMDDRIVE base line驅(qū)動器的連接（1）802C的進給驅(qū)動和主軸的連接接口X7，與SIMDDRIVE base line驅(qū)動器速度給定值接口X321/322以差分形式連接到該接口的端子56和端子14上，端子定義如表2-7所示。表27 端子定義（2）802C的測量系統(tǒng)連接接口X3X6，與SIMDDRIVE base line驅(qū)動器位

12、置反饋值接口X391/X392連接，X391/X392的引腳分配如表28所示。表28 X391/X392的引腳分配（3）802C的數(shù)字輸入端接口X100X105的I 1.0、I 1.1端子,與SE1SE4接口連接。（4）802C的數(shù)字輸出端接口X200X201的Q 1.0,Q 1.1端子，與SIMDDRIVE base line驅(qū)動器的使能接口X331/X332的端子633和端子65.1連接，脈沖使能和控制器使能分別通過接口X331和X332接入接入，X331/X332的端子定義如表29所示。端子名稱功能類型電壓（V）導(dǎo)線截面積633X331脈沖使能輸入端+21-301.565.1X332控制

13、器使能輸入端+13-301.5如表29 X331/X332的端子定義（5）SIMDDRIVE base line驅(qū)動器的使能接口X331/X332的端子633和端子65.1，分別與使能端子排X141A的端子64和端子63連接，X141A的端子定義如表210所示。端子名稱功能類型電壓（V）導(dǎo)線截面積63X141A脈沖使能輸入端+13-301.564X141A控制使能輸入端+13-301.5如表210 X141A的端子定義（6）編碼器與SIMDDRIVE base line驅(qū)動器的編碼器（旋轉(zhuǎn)變壓器）接口X311/X312連接，X311/X312的引腳分配如表211所示。表211 X311/X31

14、2的引腳分配（7）SIMDDRIVE base line驅(qū)動器的電子電源地接口X131，必須使用一根截面積4mm²的接地線連接到數(shù)控系統(tǒng)的接地點。2.3、參數(shù)設(shè)置2.3.1、PLC參數(shù)設(shè)置當(dāng)系統(tǒng)各部件連接完畢后，系統(tǒng)首次上電將出現(xiàn)的700000報警畫面。此時必須調(diào)試PLC應(yīng)用程序中的相關(guān)動作，如急停、硬限位等。SINUMERIK802S base line在出廠時已經(jīng)預(yù)裝了“SAMPLE·PTP”集成PLC實例應(yīng)用程序。通過設(shè)定PLC機床參數(shù)，可以對PLC實例應(yīng)用程序的功能進行配置，以實現(xiàn)所需的控制功能。PLC相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：1、MDl4512 PLC機床參數(shù)設(shè)置MDl4

15、5120=FFH MDl45121=8FH MDl45122=B3HMDl45123=OFH MDl45124=37H MDl45125=10HMDl45126=00H MDl45127=00H MDl451211=89HMDl451212=01H MDl451216=0CH MDl451217=00HMD1451218=00H2、MDl4510 PLC機床參數(shù)設(shè)置MDl451012=15 MDl451013=15 MDl451016=0MDl451017=0 MDl45lO20=4 MDl451021=100MDl451022=15 MDl451026=23 MDl451027=29MDl4

16、51030=27 MDl451031=252.3.2、機床參數(shù)設(shè)置1、坐標軸參數(shù)設(shè)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、進給軸動態(tài)特性參數(shù)設(shè)置35220X、Z=l

17、 35230X、Z=O 32300X=0.732300Z=143、參考點調(diào)試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、軟限位與反向間隙補償設(shè)置36100X=-30 36100Z=0 36110X=2003611OZ=1200 32450X、Z=05、旋轉(zhuǎn)監(jiān)控功能設(shè)置31100X=1600 31100Z=1200 31110X、Z=106

18、、絲杠螺距誤差補償32700X、Z=07、主軸參數(shù)調(diào)試30130SP=1 30240SP=2 30200SP=130240SP=2 31020SP=1000 32260SP=170036200SP=2000 36300SP=30000 35010SP=08、顯示機床數(shù)據(jù)設(shè)置206=3 207=3 208=3 210=3 216=3 217=3三、總結(jié)系統(tǒng)的分析與設(shè)計過程也是對學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進一步學(xué)習(xí)和探索的過程。在這個過程中我對802C系統(tǒng)電器原理圖有了深刻的認識，對機械工作原理有了進一步的掌握，對進給系統(tǒng)的分析與設(shè)計有了切身的認識與體會，并在學(xué)習(xí)和實踐的過程中增長了知識，豐富了經(jīng)驗。進給系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計是