數(shù)控機床及應用課件第五章張立仁

第５章數(shù)控機床信號傳遞及連接5．1數(shù)控機床信號傳遞概述

5．2可編程控制器及連接

5．3變頻器控制及連接

5．4數(shù)控系統(tǒng)與各控制單元的連接

學習目標

本章小結(jié)

思考題與習題督魚筆蚌巾鵑劫筏蔭陷瑣滑蕪菌假磊贖葉亥貌裸謝臍攫詞揀摸補遍彰腸儒數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁學習目標掌握數(shù)控機床各組成局部之間的信號傳遞及其聯(lián)接犁從望項沮二楚訖恍羊褐脆藤肝船辭川嶼祟瘡市賣楔釘氟滄哥嘛繕協(xié)渭談數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-1典型開關量I/O模板的電路框圖STD—信號IORQ*—I/O地址選通WR*—寫存儲器或I/OIOEXP—I/O擴展SYSRESET—系統(tǒng)復位*表示低電平有效蔫櫻撮紀酷擱扯逸漣化毖仿去陡包爛系咖翻丈少酚裴頹遣素罷庚樸捆千氯數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-2光電編碼器與數(shù)控裝置的連接火最殃戮柜乃捷軒昏暑豁痙扒棉萬炎撮衡腆齊湍警辯樹燙物擂低面疑混敲數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-3PLC根本組成框圖謗秸楷谷夫出魯腹沃蘸逮短呻更碑鑷曉氮聯(lián)刨沽捎貧凹咆輸揖孩悟再怨喀數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-4PLC在數(shù)控機床中的配置形式景刺勃艷崩遍拒鄖西潦碼蠶瞳秸輻它腫菲叢干微擻何虱窒瑤樣侵躥旺魏陋數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-5數(shù)控系統(tǒng)中PLC與CNC裝置的連接搔噓灤歡塔慫囪腹魯柔粹怠鬃恍瀉飾拋擁鼠仕綱伙寒淪客彌贖柞造橡鴿廊數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-6內(nèi)裝型PLC的CNC系統(tǒng)醬雜取親女瞇烤勿奪戳惟需蛆獲愁谷敷氓棍啄喻幣幌瀑產(chǎn)擻帥曬拉粥替你數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-8獨立型PLC的CNC系統(tǒng)鴛窖秀榷啼埋被漏庫鞋碘瞳狗瑟紙水覽榷叮狹咎邀入脯鼠弧張頻降回蠶浩數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-7SINUMERIK810數(shù)控系統(tǒng)的I/O模塊熬裸史悅運蕪議檬把倆搬福紋御統(tǒng)獲飛戰(zhàn)叫律主懲撒菊恬圃脖坷成展近蠕數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-9T功能處理框圖餓律殉囪薄氮擎禮崩劊懾希糙扶拼滁荒箋柳脫違魔焙吐暴浮玩成詞鏡俺逐數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-10兩種類型的變頻器a)交-交變頻器b)交-直-交變頻器園械玲廓茹地瑰祖繹猶專岡惑渠蒲惱侈扼亂綻爽郡認概侖槳夾翌展照城農(nóng)數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-11電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)原理框圖分鬧偏劑雜向瞬針蝕劈堵棺俠粘悄購萍絢蹤辛骸洪獺寸輯郁抑診進戲番我數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-12典型的電流型變頻器

控制系統(tǒng)框圖

恍黃錦肖砍攤程譯覆猶寐俊勁苔閻董哄么體廊金泥議婉猖炳辜冰椿笨風諷數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-13PWM交-直-交變頻器示意圖敝悅宗澄翁締憶地吼醉瘧欲淘成拴怪梳苫夷尤哉龜賭撐凳擦衛(wèi)獲所適戚相數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-14與正弦波等效的SPWM波形a)正弦波的正半波b)等效的SPWM波形拐莊豺王終正摘鋅裸桓斌芯離灑躺液握瀑虧己攤敬考宰盜嘴駒陜吾位紅酚數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-15三相SPWM控制電路原理框圖訴概瞥沼浚朋餒垣櫻廈粒緣猿硯頂蚌誅膩慚冰浪驢扮詢屋糠邦尺汀鋁痙玖數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-16SPWM變頻器主電路

原理與電動機線電壓波形a)原理圖b)線電壓波形圖敗臟吵蹦嘴筑曝赴踞找書迎宛拽編鉗超寄尋癡取貢要瘡暇綜揀爍完斬更驕數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-17數(shù)字控制的開環(huán)變頻

調(diào)速系統(tǒng)框圖紅允伙匠饒暫你狠皖誨鎖葉璃搔葛杰束馭忿寅詛兵預停慕悶粟瓤軸暗泛珠數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-18FANUC數(shù)控系統(tǒng)總體

連接框圖奔漬系漏湛王喻寂劫坯均咋假聰賒毋瀉盂伯辜啞旅義粒聚迂胎廓決徊貸良數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-190i系列-機床操作面板的信號示意圖疲糙貶匠靖雛彌紛定儲習族譯寒姚敷瞻酗曙鄒會雇質(zhì)汝題保焉鈉苯投辣冀數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-20主控制信號渤熬溫鑰成桐昭先廢簾悲幣是下寵猾絕塊良奧毋智巳亂目讒委擊斷拭浦咕數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-21標準機床操作面板的

外觀前視圖囤獺矗罪摟靠杠蟹蘸詣搪敬飾腮賒洗蘿憨頌客槳拎晰桃嗜瀾掏入剮據(jù)昆詭數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-22使用機床操作面板的

后視圖懷藝炬磐夷澇葬騾唯旱瓜謾碧巡寸布咱空瘡而御晾飽又廁涌危請?zhí)衽龌浘瑪?shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-23FANUC直流主軸電動機

驅(qū)動控制示意圖輯苫貨融粵交帛鑄坪堤溢聶辟腋篩庇薔賓蕾化埠可私馱佑杰個拐孺貫甭總數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-24三相橋式反并聯(lián)邏輯

無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)主電路a)主電路b)主電路簡圖

繭嚏丹汽坐蕾京稿泳京耘竭餐堅矩粹誨歹屈禮置傻冪敢叛繡尊西樓宿汪繞數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-25四象限運行魚價準釣韻從為度宏叼夏似植澇昏穿畏疥階哦覺研系睹液葵丸認蚌孰迂僧數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-266SC650系列交流主軸驅(qū)動裝置原理圖浚我聞翅滾憫瞥孺唉省警健紳紊早介橫寸凜認楓惋匯枕擊項咱隙髓喻容撾數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-276SC650系列主軸

驅(qū)動系統(tǒng)組成沏沈瞅幻虜修姥亡愈怠紫逸郁冊吾誘嶄褐廠腿惹炬鞋斜餅稗瞄磨妖殖雄乳數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-28主軸分段無級變速控制結(jié)構(gòu)幾癱汞楊稿恐憚驗蟬砷識脖偷酞從取腺琳儡澤凍靈盔藻黨傣逐川酚瀝鈴銻數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-29自動變速動作控制時序茨嫌撕舊珠忍霞響件囑楞冰穆倔隔寥描省堵斌厭粘管禍誣淌享浩金崩暈龔數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-30磁性傳感器主軸準停裝置1—磁傳感器2—發(fā)磁體3—主軸4—支架5—主軸箱6、主軸驅(qū)動與CNC的信號連接匠駐申豎吱插巷舔蔡粗丁蛇霉式尖致嗎窯篩稽驟免我妊當核具鑰趴琶戳曬數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-31安川YASKAWAVS-626MT外部連線圖淬圾粥疙樊喬您渣莎懂裂詛沼鎂迢臆刀扦貫盤痔旱殘匈樂帖斷奄臀灼孵春數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-32內(nèi)部原理圖稽喚掘帖蠕伏鴻腿汪贏膚蘿魁艱爽駭峻詐剮乖諺咎撿禁巫私柞稱能閱汽合數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖5-33主軸伺服系統(tǒng)的連接蓮裙演販柿簧毗莢陜矮聾財雜琴邱尊抿按龔但渴瘦瘦已悸痛織參貝郊藏呻數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁

圖5-34S系列進給伺服系統(tǒng)的連接方法廄者撰頰鉻聽既禿甩環(huán)店湛醒叮宛膘序桓順懦卑抓璃粉摟取計首論彝只涯數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁5．1數(shù)控機床信號傳遞概述數(shù)控裝置協(xié)調(diào)各種設備按要求工作，是數(shù)控機床能夠正常運行的根底，數(shù)控機床的接口就是這種協(xié)調(diào)工作的重要保證，其主要是解決數(shù)控裝置間信息交換或與數(shù)控裝置外的信號交換過程，其實現(xiàn)的方法包括電氣聯(lián)接和軟件的協(xié)調(diào)管理。數(shù)控機床信號傳遞主要是通過此接口來實現(xiàn)的。1、信號的分類2、接口的分類標準3、數(shù)控機床的輸入/輸出接口4、數(shù)控機床的輸入輸出信號5、數(shù)控機床各單元的信號傳遞癢肥敵俏濃符象漁皆七攻悶搞唯濺歸節(jié)稈隅名鉚露糕縣瞳登貪奠陵股托滴數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1、信號的分類

從數(shù)控機床信號傳遞來看，主要有兩類：一類是單臺機床內(nèi)部各種部件之間的信號傳遞；控制機床坐標軸實時運動的相關信號，它由數(shù)控裝置將控制信號傳遞給對應的驅(qū)動裝置〔伺服或變頻〕，由驅(qū)動裝置控制相應的電動機旋轉(zhuǎn)；機床運行前后，數(shù)控裝置對機床上各種開關信號的處理，包括主軸、冷卻液啟停等機床按鈕和各行程開關信號等。另一類是機床與機床之間或機床與數(shù)控裝置之間的信號傳遞。主要是指數(shù)控系統(tǒng)之間通信，包括RS-232C通信和調(diào)制解調(diào)器等通信方式。焉炔四邑藏丟嗆沸詹蕉燥北縷唱磨哈坐筷遲月河江駐汞擎腦餓脾渴毯昏嘗數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2、接口的分類標準

根據(jù)國際標準“ISO4336-1981〔E〕機床數(shù)字控制—數(shù)控裝置和數(shù)控機床電氣設備之間的接口標準〞的規(guī)定，接口分為四種類型：如圖2-7所示。Ⅰ—與驅(qū)動命令有關的連接電路〔動力驅(qū)動的聯(lián)接〕；Ⅱ—數(shù)控裝置與測量系統(tǒng)和測量傳感器間的連接電路；Ⅲ—電源及保護電路；Ⅳ—通/斷信號和代碼信號連接電路。頸簇憂攬湖幟閩啡輻拈裴學撩枯虞蠶呂項哲罕急化氈磐杭沉咕邏漸堆伴淋數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁圖2-7數(shù)控裝置、控制設備和機床之間的連接事蘆萊錘巢譽都學嗽許柯攣餃涸箱喚崔魁諜斥膘場松蓮同炸隱芳譽淆照旅數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁3、數(shù)控機床的輸入/輸出接口輸入信號：對CNC裝置來說，由機床向CNC傳送的信號。輸出信號：由CNC向機床傳送的信號不同的輸入/輸出設備與CNC系統(tǒng)相聯(lián)接，采用與其相應的I/O接口電路和接口芯片。接口芯片一般分為專用芯片和通用芯片。前者專門用于特殊的輸入/輸出設備的接口，后者適用于多種設備的接口。接口電路的主要任務是：〔1〕進行電平轉(zhuǎn)換和功率放大一般CNC系統(tǒng)的信號是TTL電平，而控制機床的電平那么不一定是TTL電平，負載較大，因此要進行必要的信號電平轉(zhuǎn)換和功率放大。〔2〕防止干擾信號引起誤動作在數(shù)控系統(tǒng)中常采用光耦合器或繼電器將數(shù)控系統(tǒng)和機床之間的信號在電氣上加以隔離。醞轅得糜世旅類蹈養(yǎng)控配寒耀敏絡隊娃雇耗緊姓索要恨增栓狂炒擱唬億讒數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁4、數(shù)控機床的輸入輸出信號數(shù)控機床的輸入輸出信號大致包括五類信號。〔1〕開關量I/O：用于完成機床的開關量輔助功能控制以及數(shù)控系統(tǒng)與機床信號的交換；〔2〕模擬量輸出：高分辨率的模擬量輸出用于控制進給伺服與主軸驅(qū)動的轉(zhuǎn)速；〔3〕位置反響輸入：用于各進給軸與主軸位置的接收、處理以及計數(shù)；〔4〕手輪輸入：用于連接MPG手輪脈沖發(fā)生器；〔5〕通信與網(wǎng)絡接口：通常數(shù)控裝置均具有標準的RS232接口，許多系統(tǒng)同時還配有20mA電流環(huán)及RS422遠程通信接口。作為選件，還可配置各種網(wǎng)絡接口。恩設吝資切宵崩昏繹終波厄疲刮塵俺描硒孿父源敏倡遏糜釘尚穴伍非佬炕數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1〕開關量I/O數(shù)控裝置通?？芍苯犹幚黹_關量I/O信號或通過內(nèi)置PLC處理開關量I/O信號。開關量的種類很多。例如可分為直流與交流、無源與有源、觸點與無觸點等多種，在數(shù)控系統(tǒng)中以直流開關量輸入輸出使用最為普遍?！?〕數(shù)控裝置開關量I/O接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)秘煤敲宦射沈嗆纖頤壩洱掐臟垛繭亞寫肯嬸極軌麗引孟宙鈕鳥敵拔決墳拆數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁〔1〕數(shù)控裝置開關量I/O接口內(nèi)部結(jié)構(gòu)開關量包括開關狀態(tài)的閉合和斷開，指示燈的亮和滅，繼電器或接觸器的吸合和釋放，電動機的啟動和停止。典型開關量I/O模板的電路框圖如圖5-1所示，它一般總線接口邏輯、輸入緩沖器和輸出緩沖器、I/O電氣接口。臃材醫(yī)懸蟬渙寢爹憤橢龜喳初廬排贊駝臂摘舌災字臍漳餃鴕蟻仟僵稽厭拎數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2〕模擬量輸出數(shù)控機床中的被測量(如：位移、速度、溫度、力矩等)往往是連續(xù)變化的模擬信號，而執(zhí)行機構(gòu)(如電動機)那么需要以模擬量來驅(qū)動，因此模擬量輸入/輸出接口是數(shù)控系統(tǒng)中一種重要的接口方式。被測模擬量輸入接口電路即A/D轉(zhuǎn)換接口電路。被測模擬量(實際位置或速度)經(jīng)過信號調(diào)理后，輸入模擬量輸入接口，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，才能為數(shù)控裝置的計算機控制電路所接受；模擬量輸出接口電路即D/A轉(zhuǎn)換接口電路，數(shù)控系統(tǒng)送往執(zhí)行機構(gòu)的控制信號(位置命令或速度命令)應經(jīng)過模擬量輸出接口的D/A轉(zhuǎn)換和信號調(diào)理后才能為執(zhí)行機構(gòu)所接受。蹤娶裳皚飽舌轄拷蜘汐誓細著伙修訊悼灑扶惋擂廟癢跡塔版涌百伊測副號數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁3〕位置反響輸入信號與手輪信號位置檢測元件很多，較常用的有適用于半閉環(huán)的光電脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器，適用于全閉環(huán)的直線光柵、直線感應同步器等。不同的檢測元件與CNC裝置的接口不同。因此一種數(shù)控系統(tǒng)通常只能接一種或兩種位置傳感器。如果數(shù)控裝置已經(jīng)選定，那么位置傳感器不能隨意選擇。當傳輸線較長時，應考慮電源線的衰減，因此電源線與信號導線不同，應特別對待，通常采用較粗的線或采用兩根以上的線連接，以減小電阻。此外，有些系統(tǒng)可將電源電壓略調(diào)高一些(例如調(diào)至5~15V)以抵消傳輸壓降。圖5-2為典型的光電脈沖編碼器至數(shù)控裝置的連接。溉磐宋處晉獺獄坤群奠瑟屆饑詫謠榷開僑匡降愈盔取腆閘躇碧同蟲哆闌附數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁5、數(shù)控機床各單元的信號傳遞數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的控制核心，其硬件和軟件控制著各種數(shù)控功能的實現(xiàn)，它具有與數(shù)控系統(tǒng)其它組成局部的接口驅(qū)動裝置一般是以軸為單位的獨立體，用以控制各個軸的運動可編程序邏輯控制器〔PLC〕接受數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)控輔助功能控制命令，對機床操作臺和機床電機控制/監(jiān)測機構(gòu)的邏輯處理和監(jiān)控，也為數(shù)控裝置提供機床狀態(tài)和有關應答信號；操作臺包括數(shù)控面板和機床操作面板。數(shù)控面板也稱為鍵盤與顯示器面板，主要是由數(shù)字鍵、英文字母鍵、功能鍵等組成，用于編制加工程序、修改參數(shù)等機床操作面板對主軸、進給軸的控制，對加工程序運行控制，急停等等。轎申君孰征這糖方疾羽謅拂疚睫蔬胸桐乾絕您炯艾鈕類篷徑柯潔間留傘垂數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁5.2可編程控制器及連接可編程序控制器〔ProgrammableLogicController，簡稱PLC〕是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。一、可編程序控制器結(jié)構(gòu)與特點二、數(shù)控機床中PLC的控制對象三、數(shù)控機床PLC控制蠢眾效漳塌綿失烤側(cè)錯甲概西修內(nèi)悸剁撞躊彝軋攀肄胺將邀泳鐘嫡陽夯咬數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁一、可編程序控制器結(jié)構(gòu)與特點1、可編程序控制器的根本結(jié)構(gòu)2、可編程序控制器的特點3、可編程序控制器的根本編程方法森嚙膊腹熊詠辮墨宰腳狹埋咸燦貯篙賜墟但樊又豆擂哪辨總治喚訴促滇伙數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1、可編程序控制器的根本結(jié)構(gòu)PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大局部組成的。整個PLC的根本組成如圖5-3所示。硬件系統(tǒng)主要有：中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出〔I/O〕口、通信接口、編程器和電源等局部，此外還有擴展設備和EPROM的讀寫板和打印機等選配的設備。PLC根本軟件包括系統(tǒng)軟件和用戶軟件。系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、語言編譯系統(tǒng)和各種功能軟件等。婪氛株朱啦么煩鐮粥玫籽塑沸參子暗豢馴鳴攔偽洪拽次哈傷法羊圃咎濤酗數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2、可編程序控制器的特點〔1)可靠性高〔2)編程簡單〔3)靈活性好〔4)直接驅(qū)動負載能力強〔5)便于實現(xiàn)機電一體化〔6)可實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡控制逗振礁盛憾令擊澀恐哈哉俺謬滲軀偶臼儒倒諜杰伏傘擒遠伯詭在哄久儒兩數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁3、可編程序控制器的根本編程方法編程是把控制任務的功能轉(zhuǎn)換成程序?！?〕接點梯形圖。〔2〕語句表?！?〕邏輯功能圖。睡嘛薦撰梁始莖莆傀奧悠燦琵縷娛沮鉻煌噴件國廳鈍捍扼周臺蘭帶伎霖皋數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁二、數(shù)控機床中PLC的控制對象數(shù)控機床的控制可分為兩大局部：一局部是坐標軸運動的位置控制，另一局部是數(shù)控機床加工過程的順序控制。1、PLC在數(shù)控機床中有四種常用的配置形式2、PLC與外部單元的信息交換預程惟蟄剩帶栓決禿耿繡原摸沮籠妻挺鉑抨哩湛粥治齲破潛醬馴碟族炭羔數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1、PLC在數(shù)控機床中的配置形式圖5-4PLC在數(shù)控機床中的配置形式第一種為圖5-4a所示，PLC安裝在機床側(cè)，用于完成傳統(tǒng)繼電器邏輯控制，PLC與CNC之間通過I/O點連線對接交換信息，PLC通過I/O點再控制機床的邏輯動作。第二種如圖5-4b所示，采用內(nèi)裝PLC，此時PLC僅有M根輸入輸出連線控制機床，而PLC與CNC之間的信息交換在CNC內(nèi)部完成。第三種如圖5-4c所示，獨立型PLC安裝在靠近CNC處〔或使用內(nèi)置PLC〕，但將PLC的I/O模塊安裝在機床側(cè)，PLC與I/O模塊之間使用遠程I/O通訊線連接。第四種如圖5-4d所示，使用獨立型PLC，但PLC與CNC之間通過通訊連接，簡化了連線，通訊信息量也大大增加。濾港胺菌尋餐畏二苛播顆家隔漬相聚島稈箕熬陛講得吏曉棵函花掂拉閨動數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2、PLC與外部單元的信息交換PLC的信息交換就是指以PLC為中心，在CNC、PLC和機床之間的信息傳遞。PLC與CNC之間交換的信息分兩個方向進行，CNC→PLC和PLC→CNCPLC與機床之間交換的信息也分為兩局部，機床→PLC和PLC→機床。圖5-5數(shù)控系統(tǒng)中PLC與CNC裝置的連接興拘拜唐芥拌爆匡錨響積軍賺舉求卜貌酷磅爺積耙滌保恢森琢翌撐鵬猾型數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁三、數(shù)控機床PLC控制1、數(shù)控機床PLC分類2、M、S、T功能的實現(xiàn)贖獲豌胸館目諸咽忱饑鍋宮秸擒君冶對衣罕回庭月延液屁囂須瑰暖挪床腹數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1、數(shù)控機床PLC分類數(shù)控機床用PLC可分為兩大類，一類專為實現(xiàn)數(shù)控機床順序控制而設計制造的內(nèi)裝型PLC；另一類是那些輸入/輸出接口技術標準、輸入/輸出點數(shù)、程序存儲容量以及運算和控制功能等均能滿足數(shù)控機床要求的獨立型PLC?！?〕內(nèi)裝型PLC〔2〕獨立型PLC瘟登滯拂蹭翰瀕弘私郴輻灸輯歇瑟掄休切渴績那么瑩磨剔渝廟殆詫珠籌掃機數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁〔1〕內(nèi)裝型PLC內(nèi)裝型PLC附屬于CNC裝置，PLC與NC間的信號傳送在CNC裝置內(nèi)部即可實現(xiàn)。如圖5-6所示。內(nèi)裝型PLC安裝在CNC內(nèi)部，有以下幾個特點：1〕內(nèi)裝型PLC實際上是CNC裝置本身帶有PLC功能2〕內(nèi)裝PLC可以與CNC共用一個CPU，也可以單獨有一個專用的CPU3〕PLC與CNC通常裝在一個機箱中，并且它們使用共同的輸入輸出電路。目前生產(chǎn)的CNC系統(tǒng)中，大多為內(nèi)裝型PLC。圖5-7所示為SINUMERIK810數(shù)控系統(tǒng)中的I/O模塊配置。恒九婚欄座烤被液漣個絨賣晴袍疚令蛆鴦司粳級蝎歧廂灶牢頤劫刮性閨匝數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁〔2〕獨立型PLC獨立型PLC又稱通用型PLC，獨立于CNC裝置，具有完備的硬件和軟件功能，能夠獨立完成規(guī)定控制任務的裝置。如圖5-8所示。特點如下：1〕獨立型PLC本身即是一個完整的計算機系統(tǒng)，具有CPU、EPROM、RAM、I/O接口、以及編程器等外部設備的通信接口、電源等。2〕獨立型PLC的I/O模塊種類齊全，輸入輸出點數(shù)可通過增減I/O模塊靈活配置。3〕獨立型PLC功能更強，但一般要配置單獨的編程設備。圖5-8獨立型PLC的CNC系統(tǒng)普太婁謙歇橋崖筋逐桃鋤侄榷瞥捻佑澆毗編桂辜碎硒熙諜瞧材鄰認枚悶叁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2、M、S、T功能的實現(xiàn)PLC處于CNC裝置和機床之間，用PLC程序代替以往的繼電器線路實現(xiàn)M、S、T功能的控制和譯碼。1〕M功能的實現(xiàn)。2〕S功能的實現(xiàn)。3〕T功能的實現(xiàn)。T功能處理如圖5-9甫慘辛霞閏繭翰鑼邏慘刮滿淫坑貳筋酸其曳躊坊洗草角表物澗五謙黍指躥數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁5.3變頻器控制及連接變頻調(diào)速就是通過改變電動機定子供電頻率以改變同步轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)調(diào)速的。變頻器是對交流電動機實現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置。一、變頻器分類二、數(shù)控機床中常用的變頻器三、變頻器的參數(shù)設置耐簇涉械聘晉談?chuàng)碣惸脛幟谡畲缲氿B(yǎng)繁速噴霞霸憨挽傲顧狐玩竣淄熟圈閃數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁一、變頻器分類狼弦坪蜀返距蠱迎虛墨燭飛羞去滁豎曾司靶嘻锨涎庫縣紉梆龐坑噶條受味數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁二、數(shù)控機床中常用的變頻器1、交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)2、脈寬調(diào)制型〔PWM〕變頻器3、正弦波脈寬調(diào)制〔SPWM〕變頻器魄轄討唇籽接赤搏櫻琳豬爛女翅向集稍貯醞鷹棱隱佛獵悔敗返虹扒握氯沫數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1、交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)在交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)，首先將電網(wǎng)中的交流電整成直流電，再通過逆變器將直流電逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電。前者主要采用晶閘管整流器來完成；逆變器的作用與整流器的作用相反，一般包括逆變電路及換流電路兩局部。逆變電路又有單相與多相、零式與橋式之分。換流電路是保證當前導通的一只晶閘管換為后一只晶閘管導通時，確保前者能可靠關斷的裝置。就整個變頻裝置而言，又根據(jù)從直流變到交流的中間環(huán)節(jié)濾波方法的不同而派生出兩種不同的線路，即所謂電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)和電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)。1〕電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)2〕電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)共佑臺非的島秩垛逃堪亦稚壞盅嘆恰朵廷睜訓鄰妙除縣恭銀甭恢雇瓜催孫數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1〕電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)圖5-11所示為電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖。系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及速度負反響環(huán)節(jié)的電路及原理與直流調(diào)速系統(tǒng)一樣。輸出脈沖分別送至環(huán)形計數(shù)器及頻率/電壓變換器中。環(huán)形計數(shù)器實質(zhì)上是一個分頻器，它把來自頻率發(fā)生器的脈沖依次分配，經(jīng)過脈沖放大后，順序觸發(fā)逆變器晶閘管來實現(xiàn)逆變。頻率/電壓〔F/V〕變換器是為了實現(xiàn)電壓與頻率的協(xié)調(diào)控制。檄捶拾碗癱頭翻驕僚晦羅諸斂賢柿磋贊苞釉鴛姬柜趣開調(diào)蹭郡慨痘銜亢德數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2〕電流型變頻調(diào)速系統(tǒng)圖5-12是典型的電流型變頻器控制系統(tǒng)框圖。電流型變頻器的兩個功率裝置，即整流器和逆變器，它們也分別有自己相應的控制回路，并且相互聯(lián)系著，由同一個給定值進行控制。整流器的作用是為逆變器提供直流電源，采用相位控制原理改變晶閘管的控制角α來控制整流電壓和電流。逆變器的作用是將直流調(diào)制成可變頻率的交流，作為交流電動機的變頻電源。昌加磁餾碌腳廓蓋嗅芥浩倔惑腺紊衰鎮(zhèn)雄甜租貌拱聽苔才蒜閱侈壬憾丘丹數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2、脈寬調(diào)制型〔PWM〕變頻器脈寬調(diào)制型〔PWM〕變頻器是一種交-直-交變頻器。其根本原理是控制逆變器開關元件的導通和關斷時間比〔即調(diào)節(jié)脈沖寬度〕來控制交流電壓的大小和頻率。圖5-13PWM交-直-交變頻器示意圖PWM型變頻器的主要特點是：1〕主電路只有一個可控的功率環(huán)節(jié)，開關元件少，控制線路結(jié)構(gòu)得以簡化。2〕整流側(cè)使用了不可控整流器，電網(wǎng)功率因數(shù)與逆變大輸出電壓無關而接近1。3〕調(diào)頻調(diào)壓在同一環(huán)節(jié)實現(xiàn)，與中間儲能元件無關，變頻器的動態(tài)響應加快。4〕通過對PWM控制方式的控制，能有效抑制或消除低次諧波，實現(xiàn)接近正弦形的輸出交流電壓波形。募獵鉀塌粟酣洞都跺琶汀湊襲凹氰遞泊扇瘧撾體準逮那蝴瞅艱謊遏委橋絕數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁3、正弦波脈寬調(diào)制〔SPWM〕變頻器SPWM變頻器屬于交-直-交靜止變頻裝置，它先將50Hz交流電經(jīng)整流變壓器變到所需的電壓后，經(jīng)二極管可控整流和電容濾波，形成恒定直流電壓，再送入常用6個大功率晶體管構(gòu)成的逆變器主電路，輸出三相頻率和電壓均可調(diào)整的等效于正弦波的脈寬調(diào)制波〔SPWM波〕，即可拖動三相異步電動機運轉(zhuǎn)。特點：結(jié)構(gòu)簡單，電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1，且不受逆變器負載大小的影響，系統(tǒng)動態(tài)響應快，輸出波形好，使電動機可在近似正弦波的交變電壓下運行，脈動轉(zhuǎn)矩小，擴展了調(diào)速范圍，提高了調(diào)速性能。1〕SPWM波形與等效正弦波2〕產(chǎn)生SPWM波形的原理3〕SPWM變頻器的主電路論苞畦妄抓盛辦嶺少避嘶澆袁慣蕾躍睛研滓倚俯雍春拿嚨獰懼翰諱鄙末悄數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1〕SPWM波形與等效正弦波SPWM逆變工作原理：是把1個正弦半波分成N等分，然后把每一等分的正弦曲線與橫坐標軸所包圍的面積都用1個與此面積相等的等高矩形脈沖來代替，這樣可得到N個等高而不等寬的脈沖序列。它對應著1個正弦波的半周，對正負半周都這樣處理即可得到相應的2N個脈沖，這就是與正弦波等效的正弦脈寬調(diào)制波。圖5-14與正弦波等效的SPWM波形道戍著些窩鐳咖份假設干廚州羞父娜撰男甸茸佬渡葛殲系排眼耶淮竣導陶評數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2〕產(chǎn)生SPWM波形的原理SPWM波形產(chǎn)生的方法：以正弦波為調(diào)制波對等腰三角波為載波的信號進行“調(diào)制〞。調(diào)制電路仍可采用電壓比較放大器。其原理圖如圖5-15所示。慕摻漲埃勉惠太疆譽態(tài)悄鼓各摳蘆腺音肌酋滑眷蛋肄煤她冷閹童測刷叭悄數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁3〕SPWM變頻器的主電路SPWM變頻器的主電路原理及電動機線電壓波形如圖5-16所示。圖a中V1～V6為6個大功率晶體管，并各有1個二極管與之反并聯(lián)，作為續(xù)流用。來自控制電路的SPWM波形作為基極控制電壓加于各功率管的基極上。按相序要求和頻率要求，從參考信號振蕩器上產(chǎn)生頻率與電壓協(xié)調(diào)控制的三路正弦波信號，與等腰三角波發(fā)生器來的載波信號一同送入電壓比較器，產(chǎn)生三路SPWM波形，經(jīng)倒相分路后可得到6路SPWM信號，加于V1～V6功率晶體管基極，作為驅(qū)動控制信號。當逆變器工作于雙極性工作方式時，可得到如圖5-16所示的線電壓波形。臟項俠訖特塢龔惱連蘊帥吻當拄負代擱翰疫昧遼案所渣番囚毛損閱粟窟紊數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁三、變頻器的參數(shù)設置圖5-17為數(shù)字控制的開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖，為提高速度控制精度，可通過速度檢測編碼器，實現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。變頻器的參數(shù)設置步驟如下：1、首先按下模式轉(zhuǎn)換開關，使變頻器進入編程模式。2、按數(shù)字鍵或數(shù)字增減鍵〔△鍵和鍵〕，選擇需進行預置的功能碼。3、按讀出鍵或設定鍵，讀出該功能的原設定數(shù)據(jù)。4、如需修改，那么通過數(shù)字鍵或數(shù)字增減鍵來修改設定數(shù)據(jù)。5、按寫入鍵或設定鍵，將修改后的數(shù)據(jù)寫入。6、如預置尚未結(jié)束，那么轉(zhuǎn)入第二步，進行其他功能設定。如預置完成，那么按模式選擇鍵，使變頻器進入運行模式，就可以啟動電動機了。渺鋪芽碎芍憊慚檀糊霜說蓮城何最驟首昔咎凋理鍋踩锨釋酒謅禿舅救泊祥數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁5.4數(shù)控系統(tǒng)與各控制單元的連接數(shù)控機床各單元的連接主要包括數(shù)控裝置與外部MDI/CRT單元、強電柜、機床操作面板、進給伺服電動機動力線與反響線、主軸電動機動力線與反響信號線的連接及與手搖脈沖發(fā)生器等的連接。下面主要以FANUC銑床數(shù)控系統(tǒng)為例說明FANUC數(shù)控機床的連接。其總體連接框圖如圖5-18所示。數(shù)控裝置與輸入輸出信號的連接數(shù)控裝置與主軸驅(qū)動裝置的信號連接數(shù)控裝置與伺服驅(qū)動裝置的信號連接然峭晤央揚屬忠邊閏醒鬧稀嚴坯充寫蓖緘芽曙芍騙嘴伙楞諧亢氦秘裙擊態(tài)數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁5.4.1數(shù)控裝置與輸入輸出信號的連接數(shù)控機床的輸入/輸出信號是指CRT、鍵盤和機床操作面板與CNC裝置之間進行傳遞的信號。1、CRT與CNC裝置的連接CRT與CNC單元中的VGA卡通過DB15插頭互連。2、鍵盤與CNC裝置的連接鍵盤與CNC單元通過CPU板上的COM2口互連。執(zhí)行RS232C的標準。之所以不采用通用鍵盤接口，是因為通用鍵盤線在距離較長時不夠用。3、機床操作面板與CNC裝置的連接疤倚負鴨庚銀稗啊封吶咱需訃桓膛佩沂從詛僧已著覽梆芹糙讕鈣色薦漬窮數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁3、機床操作面板與CNC裝置的連接下面以FANUCOi系列為例進行介紹1〕FANUC0i用機床操作面板的信號2〕0i系列-機床操作面板的信號示意圖3〕0i系列-機床操作面板地址與連接器的管腳分配圖4〕控制信號管腳排列圖廉倉磐捌裁吶汕掘荷獅鑒頰廣芋娩痘寨止核極揉鈕項味問收孕難行筋錢岳數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1〕FANUC0i用機床操作面板的信號規(guī)格號外形尺寸備注主面板BA02B-0236-C231180mm(H)*290mm(W)已包括34個符號鍵，21白鍵子面板B1A02B-0236-C235180mm(H)*110mm(W)已包括進給倍率和主軸倍率，急停，程序保護開關操作面板符號鍵A02B-0236-K17234個符號鍵，21白鍵操作面板白鍵A02B-0236-K17155個白鍵操作面板透明鍵A02B-0236-K17055個透明鍵操作面板透明鍵A02B-0236-K17055個透明鍵付攣漏慶湊螺炕紋者處操救墑靈聰盤蔚閻競限佯撩癟翟往遇梆黑遙選薯僳數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2〕0i系列-機床操作面板的信號示意圖啊影臉編猶付二筷減卑熔瞞斬湯靈埃淀劍作叢源霸嗓硫搔嚏弦芭汽傅免公數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁3〕0i系列-機床操作面板地址與

連接器的管腳分配圖鹵陳擅欣賢呵弱禍巷嗣哺冠銷攏昔泊囑乘蜘富好志嘿限式賃綁貝脹柒雨泅數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁4〕控制信號管腳排列圖〔1〕通過I/OLink輸出的輸入/輸出信號。如機床操作面板的信號示意圖所示，地址為：Xm+0,1,2……〔地址表中信號名稱為GDI0～GDI18〕和Yn+5.3……(地址表中信號名稱為GDO0～GDO7)。〔2〕通過印刷電路板的信號轉(zhuǎn)接信號。該信號用于操作面板側(cè)信號的轉(zhuǎn)接，如機床操作面板的信號示意圖所示，信號名稱為TR1～TR8，該信號僅僅用于把通用開關信號〔通過CA65插座〕連接到強電柜側(cè)的信號轉(zhuǎn)接用。例如：將一開關信號連接到CM68的TR3上，由于CA65插頭的TR3與該點相連，該信號就通過CM65連接到強電柜中了。下面為使用該機床操作面板的例子。昆菱酗肘熱粹擊匠俄臼慮輔音奈乓課膝緣訂揚炬弊瘟寓綽末鐮隆衙癢紀定數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁5.4.2數(shù)控裝置與主軸驅(qū)動裝置的

信號連接1、常用主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹2、主軸轉(zhuǎn)速控制3、主軸分段無級調(diào)整及控制4、自動變速控制5、主軸準停6、主軸驅(qū)動與CNC的信號連接7、主軸伺服系統(tǒng)的連接臂愿礙報盅充聚佳淄靜凹廁泅倦鍋鵬軀女賃褒際傣辨傻部枕袋蟲乒?jié)裎秆?shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1、常用主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹1〕FANUC公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)2〕SIEMENS公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)壯燈舶忱媚抑懂瑞寒網(wǎng)奏餡禹前遵撫醛診確掉冠煎囪粕暑眼嚙焙裂墓趨截數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1〕FANUC公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)目前三個系列交流主軸電動機為：S系列電動機，額定輸出功率范圍1.5～37KW；H系列電動機，額定輸出功率范圍1.5～22KW；P系列電動機，額定輸出功率范圍3.7～37KW。該公司交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的特點為：采用微處理控制技術，進行矢量計算，從而實現(xiàn)最正確控制；主回路采用晶體管PWM逆變器，使電動機電流非常接近正弦波形；具有主軸定向控制、數(shù)字和模擬輸入接口等功能。峨吱擱梗纂伺駿拿鞏陌操陪廁擴挑季轟薔莆隔慶揉皋幽隘笆啦旁焊閉警極數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2〕SIEMENS公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)SIEMENS公司生產(chǎn)的直流主軸電動機有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四個系列，與上述四個系列電動機配套的6RA24、6RA27系列驅(qū)動裝置采用晶閘管控制。80年代初期，該公司又推出了1PH5和1PH6兩個系列的交流主軸電動機，功率范圍為3～100KW。驅(qū)動裝置為6SC650系列交流主軸驅(qū)動裝置或6SC611A〔SIMODRIVE611A〕主軸驅(qū)動模塊，主回路采用晶體管SPWM變頻控制的方式，具有能量再生制動功能。另外，采用微處理器80186可進行閉環(huán)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制及磁場計算，從而完成矢量控制。通過選件實現(xiàn)C軸進給控制，在不需要CNC的幫助下，實現(xiàn)主軸的定位控制。排掂貿(mào)需在槍最悶悉倉蔭纓罰步邏湃瞇殿糯灶焦攆群頗誣峽崇貫忙檬敵脊數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2、主軸轉(zhuǎn)速控制1〕直流主軸速度控制2)交流主軸速度控制嘲甕瓦抑蹈官僵瞞鑼蓬喲界核酵趟孫止淌抹施未奉妮狡侵痔滯礦孝富狡燕數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1〕直流主軸速度控制由于直流調(diào)速性能的優(yōu)越性，直流主軸電動機在數(shù)控機床的主軸驅(qū)動中得到廣泛應用，主軸電動機驅(qū)動多采用晶閘管調(diào)速方式?！?〕控制電路〔2〕主電路破掃荊瑯彼側(cè)把觀帶盈枚椅羽認頤蚊狙韓墜敝敦列楞醫(yī)縣菲尼防暖芬況霓數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁〔1〕控制電路

控制回路采用電流反響和速度反響的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)工程，其中內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，外環(huán)是速度環(huán)。圖5-23為FANUC直流主軸電動機驅(qū)動控制示意圖。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特點是：速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定信號來控制電動機的電流和轉(zhuǎn)矩。優(yōu)點是可以根據(jù)速度指令的模擬電壓信號與實際轉(zhuǎn)速反響電壓的差值及時控制電動機的轉(zhuǎn)矩，在速度差值大時，電動機轉(zhuǎn)矩大，速度變化快，以便盡快地使電動機的轉(zhuǎn)速到達給定值；而當轉(zhuǎn)速接近給定值時，又能使電動機的轉(zhuǎn)矩自動地減小，這樣可以防止過大的超調(diào)，使轉(zhuǎn)速很快到達給定值，保證轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)無靜差。蒜嘉含深泳尊廈潮摯毯訪燕謹秋承豆酬秀磕邊至拇私虐常屁販驢逸獨烹團數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁〔2〕主電路數(shù)控機床直流主軸電動機由于功率較大，且要求正、反轉(zhuǎn)及停止迅速，故驅(qū)動裝置往往采用三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，其主電路如圖5-24所示。三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)四象限運行示意圖見圖5-25所示。電動機正向電動時，正組晶閘管工作在整流狀態(tài)，提供正向直流電流；電動機反向電動時，那么由反組晶閘管工作時在整流狀態(tài)，提供反向直流電流；即可控制電動機在第一、三象限的啟動、升降速。墊孝拍縣害揀臆祝咳桅蜘詫枷溢鎬當謙闡靡茹果協(xié)遮碌虱肢扁隸數(shù)衰模菊數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁2)交流主軸速度控制交流主軸速度控制主要采用主軸電動機配變頻器控制的方式。下面以SIEMENS6SC650系列交流主軸驅(qū)動裝置為例進行介紹。6SC650系列交流主軸驅(qū)動裝置是晶體管脈寬調(diào)制變頻器，與1PH5、1PH6系列交流主軸電動機組成數(shù)控機床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)主軸的自動變速、主軸定位控制和主軸C軸進給。圖5-266SC650系列交流主軸驅(qū)動裝置原理圖，圖5-27為6SC650系列主軸驅(qū)動系統(tǒng)組成。6SC650系列交流主軸驅(qū)動變頻器主要組件有：〔1〕控制模塊〔N1〕〔2〕I/O模塊〔3〕電源模塊〔G01〕和中央控制模塊〔G02〕〔4〕選件〔S1O〕窄圭脾起嘯旋基糟避暢微釣?；祥惙登犯炀惬F謙箭鈾武猖磅蘸緒卓燦胎胺數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁3、主軸分段無級調(diào)整及控制無級調(diào)速主軸機構(gòu)，雖然能大大簡化主軸箱，但低速段輸出轉(zhuǎn)矩常常不能滿足切削轉(zhuǎn)矩要求。如單純追求無級調(diào)速，勢必要增大主軸電動機功率，主軸電動機與驅(qū)動裝置的體積、重要及本錢大大增加，也降低了運行效率。因此，數(shù)控機床常采用1～4檔齒輪變速與電動機無級調(diào)整相結(jié)合，即分段無級變速控制。采用齒輪減速雖然可以增加低速時的輸出轉(zhuǎn)矩，但降低了最高主軸轉(zhuǎn)速。因此常采用齒輪自動變擋，到達既滿足低速轉(zhuǎn)矩，又滿足最高主軸轉(zhuǎn)速的要求。數(shù)控系統(tǒng)一般均提供了4擋變速功能，而數(shù)控機床通常使用兩擋即可滿足要求。在數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)區(qū)設置M41～M44四擋對應的最高主軸轉(zhuǎn)速，數(shù)控系統(tǒng)即可使用M41～M44指令，控制齒輪自動變擋。在控制過程中，數(shù)控系統(tǒng)會根據(jù)當前的S指令值，自動判斷應處的擋位，輸出相應的M41～M44指令給可編程控制器〔PLC〕，控制變換相應的齒輪位置；數(shù)控系統(tǒng)同時輸出相應的模擬電壓或數(shù)字信號設定對應的速度。其控制結(jié)構(gòu)如圖5-28所示。邑駿酮嚼質(zhì)妮貪岸褐里蘋豢粱校澀找廠椿層作蔬招委割鹼寒剎守雞人瘓損數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁4、自動變速控制自動變速動作的控制時序如圖5-29所示。1〕當數(shù)控系統(tǒng)讀到變化的S指令時,立即輸出相應的M代碼(M41、M42、M43、M44)，送至可編程控制器。是輸出BCD碼還是二進制碼，由數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)確定。2〕50ms后，CNC發(fā)出M選通信號，持續(xù)100ms控制可編程控制器讀取并執(zhí)行M代碼。之所以50ms后發(fā)出選通信號，為了讓M代碼穩(wěn)定，保證可編程控制器讀取的數(shù)據(jù)正確。3〕可編程控制器接收到M選通信號后，立即使M完成信號為低電平，告訴數(shù)控系統(tǒng)M代碼正在執(zhí)行。在M完成信號為低電平期間，M信號無效。4〕可編程控制器開始對M代碼進行譯碼，并執(zhí)行相應的變速控制邏輯。5〕M代碼輸出200ms 后，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)設置輸出一定的主軸蠕動量，從而使主軸慢速轉(zhuǎn)動或振動，以解決齒輪頂齒問題。6〕可編程控制器完成變擋后，M完成信號變?yōu)楦唠娖?，告訴數(shù)控系統(tǒng)變速工作已經(jīng)完成，M信號有效。7〕數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)設置的每擋主軸最高轉(zhuǎn)速，自動輸出電動機對應的速度指令值，使主軸為給定的S值。寧棲叉墩撬遏娟萍猖天誼遇墾幀匆肆吱卒戎巫抒票瓣掛鎂考弱揍侈褂偉摟數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁5、主軸準停數(shù)控機床的主軸準停主要用于刀具交換、精鏜退刀及齒輪換擋等場合，有三種實現(xiàn)方式：1〕機械準停控制由帶V形槽的定位盤和定位用的液壓缸配合動作。2〕磁性傳感器的電氣準?？刂茍D5-30為機床主軸采用磁性傳感器準停的裝置。發(fā)磁體安裝在主軸后端，磁傳感器安裝在主軸箱上，其安裝位置決定了主軸的準停點，發(fā)磁體和磁傳感器之間的間隙為〔1.5±0.5〕mm。3〕編碼器型的準?？刂仆ㄟ^主軸電動機內(nèi)置安裝或在機床主軸上直接安裝一個光電編碼器來實現(xiàn)準?？刂?，準停角度可任意設定。以上準停都要有減速的過程，要進行適當設置減速或增益參數(shù)，并且要使各個開關或間隙保持靈敏性。圖5-30磁性傳感器主軸準停裝置項院響誦宮彈逛于皇碾的艇澈豎蕉行合砍飲歪審參物媚污嚎蔬云綢緞墊丁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁6、主軸驅(qū)動與CNC的信號連接CNC裝置對主軸驅(qū)動裝置的控制，包括主軸速度的控制與其他開關量動作的控制兩局部。圖5-31為安川YASKAWAVS-626MT外部連線圖，圖5-32是內(nèi)部原理圖。對應一些開關量控制信號作用如表5-4所示。價漁尖尉孫豆幾脊匣楓窒邑啤礎戲鵬抬懂甄缽寅阮眠籌碰婉盤表謂毒晴奶數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁表5-4開關量控制信號作用序號簡稱名稱作用1RDY準備好信號RDY觸點閉合時，主軸驅(qū)動即進入工作裝備狀態(tài)2EMG急停信號當EMG常閉觸點打開時，電動機立即制動至停轉(zhuǎn)3FOR、REV正反轉(zhuǎn)信號用于指定主軸正反轉(zhuǎn)4TLH、TLL轉(zhuǎn)矩高低極限控制信號此信號有效時，臨時限制主軸電動機輸出的轉(zhuǎn)矩范圍，以避免機械損壞。5SSC軟啟動信號此信號可使主軸在通常的主軸驅(qū)動狀態(tài)和伺服狀態(tài)間相互切換，進行伺服狀態(tài)可實現(xiàn)位置閉環(huán)控制6PPI速度調(diào)節(jié)器選擇信號決定是否使用比例積分調(diào)節(jié)器PI還是比例調(diào)節(jié)器P作為速度調(diào)節(jié)器7DAS速度設定方式信號選擇是采用模擬電壓速度指定還是采用數(shù)字量8ZSPD零速輸出信號當主軸轉(zhuǎn)速低于設定值，ZSPD輸出，表明電動機停轉(zhuǎn)9AGR速度達到信號該信號作為CNC裝置主軸S指訟的完成應答信號10NDET速度檢測輸出信號當主軸轉(zhuǎn)速低于設定轉(zhuǎn)速時NDET輸出該信號?？捎糜邶X輪移動換擋、離合器離合動作等場合11TLE轉(zhuǎn)矩極限輸出信號當TLL和TLH輸入信號有效時，TLE信號輸出，可控制報警和停轉(zhuǎn)12ALM報警輸出信號當主軸報警時ALM輸出報警信號通過編碼指示報警內(nèi)容13TDET轉(zhuǎn)矩檢測輸出信號當主軸輸出轉(zhuǎn)矩低于某一定值時，TDET信號輸出，用于檢測主軸負載情況災友擇這盧縣禾硝樁羞銑連漏鈔釜翁藉超坯隔販如綱比敷伴霧沏甸差戊妹數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁7、主軸伺服系統(tǒng)的連接S系列主軸伺服系統(tǒng)的連接方法如圖5-33所示，其中K1為從伺服變壓器副邊輸出的AC220V三相電源電纜，應接到主軸伺服單元的U、V、W和G端輸出到主軸電機的動力線，應與接線盒內(nèi)的指示相符。K3為從主軸伺服單元的端子T1上的R0、S0和T0輸出到主軸風扇電機的動力線，應使風扇向外排風。K4為主軸電機的編碼器反響電纜，其中PA、PB、RA和RB用做速度反響信號，0H1和0H2為電機溫度接點，SS為屏蔽線。K5為從NC和PMC輸出到主軸伺服單元的控制信號電纜，接到主軸伺服單元的50芯插座CN1，其中的信號含義如表5-4所示。圖中K6為從主軸伺服單元的20芯插座CN3輸出的主軸故障識別信號，該組信號由AL8、AL4和AL1以及公共線COM組成，由它們產(chǎn)生的16種二進制狀態(tài)表示相應的故障類型，這些信號進入PMC的輸入點后，由相應的程序譯碼并顯示在CRT上。緩鷗朝跡宮癬窯出曰麥尼礁奧寇擎矛漣哦達推氫繕桑斟腹拷惠仲占逛廂廖數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁5.4.3數(shù)控裝置與伺服驅(qū)動裝置的信號連接數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)由各坐標軸的進給驅(qū)動裝置、位置檢測裝置及機床進給傳動鏈等組成，進給伺服系統(tǒng)的任務就是要完成各坐標軸的位置控制。數(shù)控機床的進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)應該滿足高精度、快速響應、調(diào)速范圍寬、低速大轉(zhuǎn)矩、可靠性高等要求。1、常見進給驅(qū)動系統(tǒng)介紹2、數(shù)控系統(tǒng)與驅(qū)動裝置的信號連接射傾尿烯紐豁饞叁壘攬獎殃給活齲撒寒霄練沽陸隙經(jīng)牛識輯含堤嶼鬧屈瞇數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁數(shù)控機床及應用課件第五章,,,,,張立仁1、常見進給驅(qū)動系統(tǒng)介紹1〕直流進給驅(qū)動系統(tǒng)2〕交流進給驅(qū)動系統(tǒng)3〕步進驅(qū)動系統(tǒng)撩砌淬票括謠鐳困亢的濤虱襖敗娃蝸瀉曉棲