機(jī)電一體化畢業(yè)論文：數(shù)控車床電氣柜設(shè)計(jì)

機(jī)電一體化畢業(yè)論文：數(shù)控車床電氣柜設(shè)計(jì)D浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書PAGE32摘要數(shù)控機(jī)床由普通機(jī)床發(fā)展而來，它集機(jī)械、液壓、氣動、伺服驅(qū)動、精密測量、電氣自動控制、現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)于一體是一種高效率、高精密、能保證加工質(zhì)量、解決工藝難題，而且又具有一定柔性的生產(chǎn)設(shè)備，并正逐步取代普通機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的廣泛的使用，給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化，其技術(shù)水平高低和擁有量多少，是衡量一個國家和企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。本設(shè)計(jì)主要對電氣柜等設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；FANUC；電氣柜設(shè)計(jì) 目錄目錄摘要 1第1章 緒論 21.1數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展 21.2強(qiáng)電控制柜簡介 31.3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 4第2章 電氣柜的設(shè)計(jì) 52.1電氣柜柜體設(shè)計(jì) 52.2元器件選型 92.3電氣控制柜組件的劃分 142.4抗干擾和接地對策 142.5電氣控制柜接線的注意事項(xiàng) 192.6電氣控制柜總體配置設(shè)計(jì) 19第3章 調(diào)試 203.1手動進(jìn)給的調(diào)試 203.2全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的調(diào)試 213.3系統(tǒng)綜合調(diào)試 22第4章 結(jié)論 24參考文獻(xiàn) 25致謝 26附錄一：數(shù)控車床電氣柜柜體圖 28附錄二：數(shù)控車床布局說明 29附錄三：FANUC數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備電氣圖（另附頁） 33附錄二緒論目前，數(shù)控技術(shù)已被世界各國列為優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)，成為國際間科技競爭的重點(diǎn)。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用將機(jī)械制造與微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、現(xiàn)代控制理論、檢測技術(shù)以及光電磁等多種學(xué)科技術(shù)融為一體，使制造業(yè)成為知識、技術(shù)密集的大學(xué)科范疇內(nèi)的現(xiàn)代制造業(yè)，成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。1952年，美國研制的世界第一臺三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是用三個數(shù)控伺服系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的機(jī)械進(jìn)給系統(tǒng)。早期的數(shù)控機(jī)床同普通機(jī)床相比，除進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控伺服系統(tǒng)外，外形和結(jié)構(gòu)基本相同。我國現(xiàn)在生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，就屬于這種類型，因?yàn)檫@些產(chǎn)品是在普通機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上經(jīng)局部改進(jìn)而發(fā)展出來的。數(shù)控機(jī)床不僅表現(xiàn)為數(shù)量迅速增長，而且在質(zhì)量性能和控制方式上也有明顯改善。數(shù)控機(jī)床加工工件時，完全根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令自動進(jìn)行加工，不允許頻繁測量和進(jìn)行手術(shù)補(bǔ)償，這就要求機(jī)床結(jié)構(gòu)具有較高靜剛度與動剛度，同時要提高結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性，提高機(jī)械進(jìn)給系統(tǒng)的剛度并消除機(jī)械傳動間隙，消除爬行。這樣，可以有效避免振動、熱變形、爬行和間隙影響被加工工件的精度。數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械加工設(shè)備中有著舉足輕重的作用，而機(jī)床有CNC、PLC、進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)、主軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)、輔助裝置等部分組成。其中主軸是不可或缺的。高速銑削加工在高速切削加工中扮演著最重要的角色,而高速機(jī)床所選用的主軸系統(tǒng)特性的優(yōu)劣,又直接影響著高速銑削加工的質(zhì)量。1.1數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展與數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、可編程控制器的發(fā)展密切相關(guān)。(一）數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)的功能不斷的增多、柔性不斷增強(qiáng)、性能價格比不斷提高。當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)正朝著下面幾個方面發(fā)展。高速度、高精度化智能化數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用高技術(shù)的重要目標(biāo)是智能化。智能化主要體現(xiàn)以下幾個方面：自適應(yīng)控制技術(shù)附加人機(jī)會話自動編程功能具有設(shè)備故障自診斷功能小型化計(jì)算機(jī)群控具有更高的通信功能（二）伺服系統(tǒng)的發(fā)展早期的數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)多采用晶閘管直流驅(qū)動系統(tǒng)。并且采用了閉環(huán)控制，以獲得良好的動靜態(tài)特性。但是由于直流電動機(jī)受機(jī)械換向的影響和限制，大多數(shù)直流驅(qū)動系統(tǒng)適用性差，維護(hù)比較困難，而且其恒功率調(diào)速范圍小。20世紀(jì)80年代以后，交流驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)用階段。目前交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)已經(jīng)基本取代了直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)。圖1-1數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)伺服（三）可編程控制器的發(fā)展1969年在美國出現(xiàn)第一臺可編程邏輯控制器（PLCprogrammablelogiccontroller）以來，經(jīng)過多年的發(fā)展，PLC現(xiàn)在已成為一種重要、高可靠性、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。1.2強(qiáng)電控制柜簡介強(qiáng)電控制柜主要用來安裝機(jī)床強(qiáng)電控制的各種電氣元件，除了提供數(shù)控、伺服等一類弱電控制系統(tǒng)的輸入電源，以及各種短路過載、欠壓等電氣保護(hù)外，主要在PLC的輸出接口與機(jī)床各類輔助裝置的電氣執(zhí)行元件之間起連接作用，控制機(jī)床裝置，如各種交流電動機(jī)，液壓系統(tǒng)電磁閥或電磁離合器等。此外，它也與機(jī)床操作臺有關(guān)手動按鈕連接。強(qiáng)電控制柜由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關(guān)、接線端子和各類電氣保護(hù)元件等構(gòu)成，它與一般普通機(jī)床的電氣類似，但為了提高對弱電控制系統(tǒng)抗干擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電動機(jī)、接觸器等其中的電磁感應(yīng)器件中均必須并聯(lián)RC阻容吸收器；對各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。1.3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義電氣柜的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)是數(shù)控機(jī)床靠可靠性的最重要關(guān)口，設(shè)計(jì)的先天缺陷對產(chǎn)品的可靠性影響非常大，有時是無法補(bǔ)救的。一定盡量在設(shè)計(jì)中避免上述問題的出現(xiàn)，不要等出現(xiàn)問題再去補(bǔ)救，費(fèi)時費(fèi)力且會對廠家的信譽(yù)產(chǎn)生影響。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以達(dá)到以下目的：1.培養(yǎng)綜合運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)技能來解決工程實(shí)際問題的能力；2.強(qiáng)化工程實(shí)踐能力和意識,提高本人綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力；3.使本人受到從事本專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練,提高工程繪圖、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、外文資料文獻(xiàn)閱讀、使用計(jì)算機(jī)、使用文獻(xiàn)資和手冊、文字表達(dá)等各方面的能力；4.培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和工程經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)。電氣柜的設(shè)計(jì)2.1電氣柜柜體設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)電柜時，必須充分考慮電柜運(yùn)輸和使用的環(huán)境條件，比如：溫室中，它運(yùn)行時的溫度最好在0℃~45℃；在存貯或運(yùn)輸中。最好在-20℃~60℃之間。還有濕度通常小于等于75%，短期（一個月內(nèi)）最好小于等于95%。當(dāng)然，還要考慮振動、海拔高度等等其他因素。（一）電柜的密封電柜的密封需滿足運(yùn)輸和使用的環(huán)境要求，設(shè)計(jì)電柜時必須有效防止灰塵、冷卻液和有機(jī)溶液的進(jìn)入，防止其對設(shè)備造成傷害。1.密封裝置在空氣入口處使用空氣過濾器，控制氣流以保證進(jìn)入空氣入口的灰塵量。換氣風(fēng)扇也應(yīng)加過濾器處理。風(fēng)扇要裝在控制柜下面的要進(jìn)風(fēng)，上面或頂上的要出風(fēng)，（熱空氣上升)，電氣柜內(nèi)裝有變頻器等大功率發(fā)熱設(shè)備，那么電氣柜上的風(fēng)扇排氣量要大于內(nèi)部設(shè)備的總排氣量。圖2-1風(fēng)扇或空氣入口空氣過濾器及護(hù)罩2．電纜鎖緊裝置電柜到機(jī)床的電纜接口設(shè)計(jì)需使用鎖緊件，備用口需加孔堵滿足密封條件：使用電纜鎖緊裝置進(jìn)行密封，可同時起到電纜的固定作用。另外，以下情況會導(dǎo)致間隙過大，而導(dǎo)致密封程度過低：(1)密封圈的單孔內(nèi)穿進(jìn)多根電纜者;（2）密封圈沒有完全套在電纜護(hù)套上或?qū)⒚芊馊Ω铋_套在電纜上的；（3）密封圈與電纜護(hù)套之間有其它包扎物者;（4）密封圈部分破損；（5）一個進(jìn)線嘴內(nèi)多個密封圈的；（6）密封圈內(nèi)徑大于引入電纜外徑超過1mm；（7）密封圈厚度<電纜外徑的0.7倍、密封圈內(nèi)外徑差<電纜外經(jīng)的0.3倍者。圖2-2電纜鎖緊裝置及孔堵圖片3．電柜門及操作站的密封處理使用密封膠條或其他密封措施進(jìn)行密封處理。如果電柜或操作站部分密封不夠充分，灰塵就會不斷穿過縫隙而附著在單元上，灰塵累積會引起絕緣效果的惡化。圖2-3柜門加密封膠條可防止灰塵累積（二）電柜溫升設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)電柜時，需保證電柜內(nèi)的溫度上升時柜內(nèi)和柜外的溫度差不超過10攝氏度。2.一個封閉的電柜必須安裝風(fēng)扇（或空調(diào)等換氣冷卻裝置）以保證內(nèi)部空氣的循環(huán)。風(fēng)扇需作調(diào)整設(shè)計(jì)以保證空氣以0.5m/sec的速度流過每一個安裝單元的表面，但不能直吹，如果空氣由風(fēng)扇直接吹向單元，灰塵會很容易附著，容易引起單元的故障，縮短元件使用壽命。熱交換器的排風(fēng)盡量保證能夠直接作用到伺服或用電設(shè)備。3.冷風(fēng)機(jī)和空調(diào)的安裝使用有兩種安裝方式，頂裝與側(cè)裝。頂裝的優(yōu)勢在于熱空氣往上，機(jī)柜底部應(yīng)開通風(fēng)口，形成自下而上的空氣流動，這樣在電器元件表面不容易形成熱點(diǎn)和局部的熱導(dǎo)效應(yīng)。冷風(fēng)機(jī)主要以給排風(fēng)為主，即向柜外抽風(fēng)式。當(dāng)風(fēng)機(jī)無法達(dá)到機(jī)柜內(nèi)降溫的要求時，可選裝機(jī)柜空調(diào)。選裝機(jī)柜空調(diào)時應(yīng)注意功率選擇，功率過大會使機(jī)柜內(nèi)溫度低于或等于28度，極可能形成凝露現(xiàn)象，這將導(dǎo)致電器元件短路等問題。此外，過大功率的機(jī)柜空調(diào)制冷時間過短，工作與非工作狀態(tài)切換頻率過高，對機(jī)柜空調(diào)本身的使用壽命有很大影響。4.模塊放大器的安裝使用帶有散熱片的模塊盡量將散熱片安裝在電柜外部，因?yàn)樯崞瑢駜?nèi)溫度影響很大，同時為防止環(huán)境影響可考慮給散熱片增加防護(hù)。各種模塊發(fā)熱量及計(jì)算方法參考“電柜溫升計(jì)算”。 圖2-4將模塊散熱片置于電柜外部圖2-5防護(hù)設(shè)計(jì)（三）電柜柜體的抗干擾設(shè)計(jì)電柜設(shè)計(jì)時還必須考慮到盡量降低噪聲，并且防止噪聲向CNC單元傳送，在柜體設(shè)計(jì)時須考慮元件的布局情況，盡量減少元件之間相互干擾情況。1．單元在電柜內(nèi)部的安裝和排列必須考慮檢查和維修的方便，元件分交直流布置，走線盡量做到交直流分離，因此要在設(shè)計(jì)柜體時充分考慮各元件安裝情況。2．如果有電磁輻射的元件（比如變壓器，風(fēng)扇風(fēng)機(jī)，電磁接觸器，線圈和繼電器）安裝在顯示器附近，他們經(jīng)常會干擾顯示器的顯示。電磁元件位置固定且和顯示器之間的距離小于300mm時，可以通過調(diào)整電磁元件的方向來降低對屏幕顯示的影響。3. 柜體設(shè)計(jì)時充分考慮柜體接地策略，預(yù)先設(shè)計(jì)好接地點(diǎn)，詳細(xì)參考“電柜的抗干擾和接地對策”。（四）電氣柜的制造工藝對于電柜板金的制作要求首先是能夠?yàn)楣駜?nèi)電氣設(shè)備提供一個可靠的保護(hù)箱體，同時必須擁有良好的接地。在實(shí)際生產(chǎn)中柜內(nèi)接地螺絲只是使用鍍鋅螺絲且由于使用焊接的方法固定在柜內(nèi)，使得被焊接后的螺絲很快就發(fā)生銹蝕現(xiàn)象。況且電柜還要經(jīng)過油漆烘漆等柜體防腐蝕和美觀處理，這樣一來接地螺絲反而成了“準(zhǔn)絕緣螺絲”，其接地效果會大打折扣。所以電柜制作時一般采用銅質(zhì)螺柱，電柜的柜門將全部焊上接地樁而取代過去的接地螺絲。以解決以前“準(zhǔn)絕緣”螺絲的問題。電源線導(dǎo)體截面S（mm2）接地銅導(dǎo)體件最小截面Q（mm2）接地螺柱直徑（mm）S<4Q=S，但Q不小于1.5M64<S<120Q=S/2，但Q不小于4M8S>120Q=70M10表2-1接地導(dǎo)體、螺柱關(guān)系表2.2元器件選型低壓電器選型的一般原則：1.低壓電器的額定電壓應(yīng)不小于回路的工作電壓，即Ue≥Ug。2.低壓電器的額定電流應(yīng)不小于回路的計(jì)算工作電流，即Ie≥Ig。3.設(shè)備的遮斷電流應(yīng)不小于短路電流，即Izh≥Ich4.熱穩(wěn)定保證值應(yīng)不小于計(jì)算值。5.按回路起動情況選擇低壓電器。如，熔斷器和自動空氣開關(guān)就需按起動情況進(jìn)行選擇。（一）熔斷器作用：短路保護(hù)，做過載保護(hù)使用時，可靠性不高，因此不考慮價格因素?cái)嗦菲鞲煽糠€(wěn)定。（二）斷路器作用：過載保護(hù)，短路保護(hù)，欠壓保護(hù)圖2-6斷路器1.正常工作條件●周圍空氣溫度●周圍空氣溫度上限+40℃;○周圍空氣溫度下限-5℃;○周圍空氣溫度24h的平均值不超過+35℃。●海拔:安裝地點(diǎn)的海拔不超過2000m。●大氣條件：大氣相對濕度在周圍空氣溫度為+40℃時不超過50%;在較底溫度下可以有較高的相對濕度;最濕月的月平均最大相對濕度為90%,同時該月的月平均最低溫度+25℃，并考慮到因溫度變化發(fā)生在產(chǎn)品表面上的凝露?！裎廴镜燃墸何廴镜燃墳?級。2.一般選型需滿足以下幾點(diǎn)要求：1.斷路器額定電壓≥線路額定電壓；2.斷路器額定電流≥線路計(jì)算負(fù)荷電流；3.斷路器脫扣額定電流≥線路計(jì)算負(fù)荷電流；4.斷路器極限通斷能力≥線路中最大短路電流；5.線路末端單相對地短路電流不小于1.25倍的自動開關(guān)瞬時（或短延時）脫扣整定電流；6.斷路器欠電壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。3.電動機(jī)保護(hù)用自動開關(guān)的選型需滿足以下幾點(diǎn)要求：1.長延時電流整定值＝電動機(jī)額定電流；2.六倍長延時電流整定值的可返回時間≥電動機(jī)起動時間；3.鼠籠形瞬時整定電流為8～15倍脫扣器額定電流；繞線形瞬時整定電流為3～6倍脫扣器額定電流。（三）接觸器作用：接觸器用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載。與熱過載繼電器組合，保護(hù)運(yùn)行中的電氣設(shè)備。與繼電控制回路組合，遠(yuǎn)控或聯(lián)鎖相關(guān)電氣設(shè)備。接觸器選型原則：接觸器的選型主要需要確定種類，負(fù)載類型，主回路參數(shù)，控制回路參數(shù)輔助觸點(diǎn)，以及電氣壽命，機(jī)械壽命等多種情況綜合考慮。1.根據(jù)使用目的和要求選型：注意嚴(yán)格區(qū)分主回路負(fù)載類型是直流還是交流。交流接觸器不同于直流接觸器，用于直流負(fù)載時只適用于DC-1至DC-5負(fù)載，對于DC-5以上的直流負(fù)載建議使用直流接觸器。另外電容接觸器不能用普通交流接觸器替代。注：DC-X指直流-使用類別，不做詳細(xì)介紹，DC-5指的是串勵電機(jī)的起動、反接制動與反向運(yùn)轉(zhuǎn)、點(diǎn)動，電機(jī)動態(tài)分?jǐn)嗲闆r。2.根據(jù)負(fù)載類型和主回路參數(shù)選型：主回路參數(shù)主要是額定工作電壓、額定電流、極數(shù)、通斷能力、絕緣電壓和耐受過載能力等。尤其要注意負(fù)載類型。接觸器可以運(yùn)行在不同的負(fù)載類型下，但是對應(yīng)的型號不同，不能完全依靠主極電壓和功率選型。3.控制回路及輔助觸點(diǎn)：接觸器的線圈電壓按照控制回路電壓確定。目前，國產(chǎn)接觸器一般只有交流線圈。如果需要直流線圈，需要選擇進(jìn)口產(chǎn)品。對于輔助觸點(diǎn)，不同接觸器所允許安裝輔助觸點(diǎn)的位置和個數(shù)均不同，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。4.電氣壽命和機(jī)械壽命：在設(shè)計(jì)過程中，如果對電氣壽命有嚴(yán)格超過數(shù)百萬次要求，需特殊注意根據(jù)樣本進(jìn)行選擇符合要求的接觸器類型。（四）變頻器變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也一樣得到了非常廣泛的應(yīng)用。圖2-7變頻器（五）開關(guān)電源直流電源在電氣線路設(shè)計(jì)中的合理使用非常重要，原則上系統(tǒng)的輸入、輸出用電源盡可能要采用不同的電源，即每臺機(jī)床至少有兩個開關(guān)電源，一個提供系統(tǒng)、I/O、面板、光柵接口及輸入X地址使用，一個給輸出Y（DOCOM）地址提供電源驅(qū)動柜內(nèi)或機(jī)床外圍元件使用。不要簡單地增加電源容量。嚴(yán)禁電源并聯(lián)使用。開關(guān)電源有以下參數(shù)需在選型時關(guān)注：1.開關(guān)電源的安裝方式，導(dǎo)軌安裝或直接固定2.溫度范圍有三個參數(shù)：工作溫度、滿載溫度及存儲溫度，需根據(jù)現(xiàn)場工作環(huán)境進(jìn)行選擇。3.輸入電壓及頻率范圍，一般輸入交流電壓110V-240V，50-60Hz，也有直流輸入規(guī)格，如有特殊需要可根據(jù)樣本進(jìn)行選擇。4.防護(hù)等級，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況確認(rèn)。5.環(huán)境濕度要求，不同質(zhì)量的電源能夠承受的濕度范圍不同，具體需參考相應(yīng)電源樣本確定。6.過載性能：根據(jù)樣本中的V/I、I/T進(jìn)行確認(rèn)能否達(dá)到現(xiàn)場使用要求。7.輸出電壓的可調(diào)范圍，不同輸入狀態(tài)下可獲得更佳的輸出電壓范圍。額定輸出電流，根據(jù)負(fù)載情況決定，為保證負(fù)載的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，電源容量需有一定余量，同時基于節(jié)能考慮，當(dāng)使用一個電源帶多個負(fù)載回路時，要清楚負(fù)載回路的時序，選擇電源容量大于聯(lián)動負(fù)載最高值即可滿足。8.盡量將開關(guān)電源安裝在遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源的位置。9.推薦的外部24VDC電源（穩(wěn)壓電源）指標(biāo)：電源電壓必須滿足UL1950的要求。輸出電壓范圍：＋24V±10%(21.6V～26.4V)。負(fù)載的波動（包括突變電流）：由于外部輸出或其它因素使負(fù)載波動時輸出電壓波動不要超出允許范圍。允許的輸入瞬間中斷持續(xù)時間（供參考）：10ms(輸入幅值下降100％時)20ms（輸入幅值下降50％時）。（六）接線端子的選型及布置規(guī)范在接線過程中，需盡量按以下規(guī)范布置端子排走線：1.交、直流分開在同一類型的端子排中，如果有分配直流的，還有分配交流的，那么把分配直流的端子排和分配交流的端子排分開。要么先直流后交流，要么先交流后直流。即把其中一種排完再排另一種。這樣便于走線，也防止出現(xiàn)錯誤。2.每個端子排上有2個或多個點(diǎn)相通，每個點(diǎn)內(nèi)只能有一個端子。所以，在用端子排分線的時候，一定要數(shù)清接點(diǎn)的個數(shù)，不夠用的可使用短接片連接多個端子排，以滿足使用需要，并以此來確定端子排的數(shù)量。圖2-8使用短接片連接圖:端子排排號的方法有多種，最常見的就是用阿拉伯?dāng)?shù)字依次排序，或者用原理圖上的線號直接標(biāo)記。3.接到端子排上的線號，要與端子排的接點(diǎn)一致，便于查線。因?yàn)?V和24V的端子排的數(shù)量比較多，所以用短接片短接在一起，但是為了明確各個不同出處及去處的端子，便在線號0V和24V后面加上表示它們在端子排上的位置的線號。例如三點(diǎn)的端子排，由上至下依次標(biāo)記為A、B、C點(diǎn)。接線表中接到端子排的A點(diǎn)上的0V標(biāo)記線號為0VA，接線表中接到端子排的B點(diǎn)上的0V標(biāo)記線號為0VB，依次類推。這樣便于在接線過程中正確接線，防止出現(xiàn)所接線過長過短或線號標(biāo)記方向錯誤的問題。4.接地端子排的使用圖2-9接線端子圖中可以看出接地端子和普通端子的設(shè)計(jì)區(qū)別在于接地專用端子導(dǎo)軌卡腳處是金屬銅片連接，而導(dǎo)軌和背板通過螺絲或鉚釘連接，同時背板會接地，但由于中間轉(zhuǎn)接環(huán)節(jié)多，電阻較大，通常在接地端子排完成后加接一條較粗的接地線直接接地。2.3電氣控制柜組件的劃分由于各種電器元件安裝位置不同，在構(gòu)成一個完整的電氣控制系統(tǒng)時，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：(1)把功能類似的元件組合在一起；(2)盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，同時把接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中；(3)讓強(qiáng)弱電控制器分離，以減少干擾；(4)為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起；(5)為了電氣控制系統(tǒng)便于檢查與調(diào)試，把需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元件組合在起。2.4抗干擾和接地對策 電磁干擾有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。因?yàn)楸砻姘惭b和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，CNC的體積已經(jīng)得到穩(wěn)步減小。設(shè)計(jì)上也可以防止外部的噪聲對CNC的損壞。然而，很難定量測量噪聲的水平，并且噪聲有很多不確定的因素。防止內(nèi)部噪聲的產(chǎn)生和防止外部噪聲傳入CNC都非常重要。如果能注意到這些，就會提高CNC加工中心的穩(wěn)定性。CNC的功能部件經(jīng)常和電柜中的能產(chǎn)生噪音的電磁元件裝在一起?？赡軅魅隒NC的噪聲源有電容耦合、電磁感應(yīng)和對地的循環(huán)。以下這些措施實(shí)施簡單，效果明顯，能夠很好的提高抗干擾能力。（一）信號線的分離機(jī)床中使用的電纜種類如下所述：組信號線抗干擾處理辦法A初級交流電源線將A組電纜與B組和C組電纜分開捆綁（分組捆綁時兩組電纜間距離至少10cm）。或者將A組電纜進(jìn)行屏蔽（使用接地板在兩組間進(jìn)行屏蔽）在線圈或者繼電器上安裝滅弧裝置或者二極管。次級交流電源線交流/直流電源線（包括伺服和主軸電機(jī)的電源線）交流/直流線圈交流/直流繼電器B直流線圈（24VDC）將直流線圈和繼電器與二極管連接起來。將B組電纜與A組電纜分開捆綁，或者將B組電纜進(jìn)行屏蔽。B組電纜與C組電纜盡量遠(yuǎn)離。建議將B組電纜屏蔽處理。直流繼電器（24DC）CNC和強(qiáng)電柜之間的DI/DO電纜CNC和機(jī)床之間的DI/DO電纜連接控制單元及它外圍設(shè)備的24-VDC輸入電源電纜CI/OLINK電纜將C組與A組電纜分開捆綁，或者將C組電纜進(jìn)行屏蔽。C組電纜與B組電纜盡量遠(yuǎn)離。用于位置和速度反饋的電纜CNC與主軸放大器之間的電纜位置編碼器的電纜手搖脈沖發(fā)生器的電纜CNC與CRT/MDI之間的電纜RS-232-C與RS-422用的電纜電池用的電纜其它屏蔽用的電纜表2-2機(jī)床使用電纜的分類及抗干擾處理措施（二）接地接地的含義是提供一個等電位點(diǎn)或等電位面。接地可以接真正的大地，也可以不接，例如飛機(jī)上的電子電氣設(shè)備接飛機(jī)殼體就是接地。如果接的是大地，則地線的電位就是大地電位，為零電位。1.接地的目的接地的目的有兩個，一是為了保護(hù)人身和設(shè)備的安全，免遭雷擊、漏電、靜電等危害，這類地線稱為保護(hù)地線，應(yīng)與真正的大地相連接。由于電柜殼體是通過保護(hù)地線接大地的，機(jī)殼始終保持大地電位，即使人手接觸柜體也不會發(fā)生危險。如果不接保護(hù)地線，故障時柜體電位很高，這時人手觸及柜體，故障電流就會全部流過人體入地，從而產(chǎn)生觸電的危險；二是為了保證設(shè)備的正常工作，例如直流電源常需要有一極接地，作為參考零電位，其他極與之比較。信號傳輸也常常需要有一根線接地，作為基準(zhǔn)電位，傳輸信號的大小與該基準(zhǔn)電位相比較。對設(shè)備進(jìn)行屏蔽時在很多情況下只有與地相結(jié)合，才能起到應(yīng)有的效果。這類稱為工作地線，在電子設(shè)備中一定要注意工作地線的正確接法，否則會產(chǎn)生共地線阻抗干擾、地環(huán)路干擾或共模電流輻射等等。2.接地的方式1.單點(diǎn)接地：即把各個接地點(diǎn)用工作地線串聯(lián)起來，然后接地。這種接地方式在頻率較低、地線阻抗不大、組內(nèi)各電路的電平又相差不大的情況下使用比較多，比較簡單，電路布線比較容易。但是由于電源回流的影響，很容易產(chǎn)生共阻抗干擾。2.單點(diǎn)并聯(lián)接地：用這種方式接地的各電路的地電位只與本電路的地電流及電線阻抗有關(guān)，不受其他電路的影響。在實(shí)際電路布置中，常常把單點(diǎn)串聯(lián)接地和單點(diǎn)并聯(lián)接地方式結(jié)合起來使用。單點(diǎn)接地只適用于低頻電路，較長的地線應(yīng)盡量減少其阻抗，特別是減小電感，例如增加地線的寬度，采用矩形截面導(dǎo)體代替圓導(dǎo)體作地線帶等等。3.多點(diǎn)接地：多點(diǎn)接地的思路是把需要接地的電路就近接到一金屬面上，各電路接地點(diǎn)到金屬面的引線要盡可能縮短。金屬面要導(dǎo)電好、面積大，這樣阻抗很小，不易產(chǎn)生共阻抗干擾，還可改善地線的高頻特性。（三）噪音抑制器強(qiáng)電柜中要用到線圈和繼電器。當(dāng)這些設(shè)備接通/斷開時由于線圈自感應(yīng)會產(chǎn)生很高的脈沖電壓。導(dǎo)線中的脈沖電壓會對電子線路產(chǎn)生干擾。我們在電柜中采用了滅弧裝置，有效的抑制了導(dǎo)線中的脈沖電壓。選擇滅弧裝置的注意事項(xiàng)1.選擇由電阻和電容組成的滅弧裝置，這種滅弧裝置被稱為CR滅弧裝置。（在交流中使用）（電阻在限制脈沖電壓的峰值時有用。但不能限制脈沖電壓突然升高的電流，所以我們使用CR滅弧器。）2.滅弧器的電容和電阻參考值由靜態(tài)線圈的直流阻值和電流來決定。（1）電阻（R）：線圈的等效直流電阻（2）電容（C）：I2/10到I2/20（uF）I：線圈的靜態(tài)電流圖2-10噪音抑制器原理圖選用CR類型的噪聲消除裝置，因?yàn)橄啾扰c電阻類型的噪聲消除裝置，它即可以限制脈沖電壓的峰值，又能限制脈沖電壓突然的上升沿。二極管用于直流電路選用耐壓值約為外加電壓的2倍，耐電流約為外加電流2倍的二極管。（四）浪涌吸收器為了保護(hù)設(shè)備，消除由于打弧產(chǎn)生的浪涌電壓，要求在輸入電源的線間和各線與地之間安裝浪涌吸收器。推薦產(chǎn)品如下：應(yīng)用于200－V系統(tǒng)線與線之間R·A·V-781BYZ-2線與地之間R·A·V-781BXZ-4應(yīng)用于400－V系統(tǒng)線與線之間R·A·V-152BYZ-2A線與地之間R·A·V-801BXZ-4表2-3浪涌吸收器產(chǎn)品安裝如圖：圖2-11浪涌吸收器安裝圖如上圖所示，輸入電源單元必須安裝浪涌吸收器以消除由于打弧產(chǎn)生的浪涌電壓。如果不安裝隔離變壓器，則必須安裝浪涌吸收器2。如果安裝隔離變壓器，浪涌吸收器2可不安裝。但是這樣并不能完全消除由于打弧產(chǎn)生的浪涌電壓。注：（1）為了吸收浪涌電壓的效果更好，導(dǎo)線要求盡可能短。導(dǎo)線規(guī)格：線徑≧2mm2導(dǎo)線長度：連接浪涌吸收器1的導(dǎo)線總長（a）和連接浪涌吸收器2的導(dǎo)線總長（b）不能大于2m。（2）如果在電源線上進(jìn)行過電壓（1000VAC和1500VAC）絕緣強(qiáng)度測試時，應(yīng)先將浪涌吸收器2去掉。否則，過壓會損壞浪涌吸收器。（3）當(dāng)浪涌電壓超過浪涌吸收器容量或浪涌吸收器短路時，無保險斷路器（5A）對電網(wǎng)提供保護(hù)作用，故必須安裝斷路器。（4）因?yàn)檎＿\(yùn)行時，沒有電流通過浪涌吸收器1和2，所以斷路器（5A）可以與機(jī)床上其他電氣元件共用。可用于伺服單元中電源模塊的電源控制或主軸風(fēng)扇電機(jī)的電源控制。2.5電氣控制柜接線的注意事項(xiàng)電氣控制柜內(nèi)部的布局布線很重要，好的布局布線不僅方便于生產(chǎn)和維護(hù)，更可以提高數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。（一）電氣柜外接220V供電線的處理注意事項(xiàng)大功率的設(shè)備會造成電網(wǎng)的嚴(yán)重污染，使電網(wǎng)電壓大幅度的漲落、浪涌。由于我國采用高壓(220V)、高內(nèi)阻電網(wǎng)，電網(wǎng)污染嚴(yán)重。盡管系統(tǒng)采用了穩(wěn)壓措施，但電網(wǎng)噪聲仍會竄入系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電源的瞬時短路、欠壓、過壓以及電網(wǎng)竄入的噪聲引起CPU誤動作及數(shù)據(jù)丟失占各種干擾的90%以上，因此在抗干擾設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)考慮電源干擾。（二）接地和屏蔽的注意事項(xiàng)良好的接地可以有效的將干擾改變傳導(dǎo)的路徑，瀉放到控制柜或大塊的金屬平面當(dāng)中去，從而保護(hù)敏感設(shè)備不受影響。屏蔽則是將內(nèi)部電路保護(hù)起來，使干擾通過屏蔽層傳導(dǎo)到大地中，所以屏蔽層接地非常重要，要求屏蔽層和地進(jìn)行面搭接，降低阻抗。2.6電氣控制柜總體配置設(shè)計(jì)

電氣控制柜總體配置設(shè)計(jì)任務(wù)是根據(jù)電氣原理圖的工作原理與控制要求，先將控制系統(tǒng)劃分為幾個組成部分(這些組成部分均稱作部件)，再根據(jù)電氣控制柜的復(fù)雜程度，把每一部件劃成若干組件，然后再根據(jù)電氣原理圖的接線關(guān)系整理出各部分的進(jìn)出線號，并調(diào)整它們之間的連接方式?？傮w配置設(shè)計(jì)是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式來表達(dá)的，圖中應(yīng)以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關(guān)系、走線方式及使用的行線槽、管線等。電氣控制柜總裝配圖、接線圖(根據(jù)需要可以分開，也可并在一起)是進(jìn)行分部設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)各部分組成為一個完整系統(tǒng)的依據(jù)?？傮w設(shè)計(jì)要使整個電氣控制系統(tǒng)集中、緊湊，同時在空間允許條件下，把發(fā)熱元件，噪聲振動大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠(yuǎn)的地方或隔離起來；對于多工位的大型設(shè)備，還應(yīng)考慮兩地操作的方便性；控制柜的總電源開關(guān)、緊急停止控制開關(guān)應(yīng)安放在方便而明顯的位置?？傮w配置設(shè)計(jì)得合理與否關(guān)系到電氣控制系統(tǒng)的制造、裝配質(zhì)量，更將影響到電氣控制系統(tǒng)性能的實(shí)現(xiàn)及其工作的可靠性、操作、調(diào)試、維護(hù)等工作的方便及質(zhì)量。(一)電氣控制柜組件的劃分

由于各種電器元件安裝位置不同，在構(gòu)成一個完整的電氣控制系統(tǒng)時，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：

(1)把功能類似的元件組合在一起；

(2)盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，同時把接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中；

(3)讓強(qiáng)弱電控制器分離，以減少干擾；

(4)為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起；

(5)為了電氣控制系統(tǒng)便于檢查與調(diào)試，把需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元件組合在一起。（二）連線方式電氣控制柜各部分及組件之間的接線方式一般應(yīng)遵循以下原則：

(1)開關(guān)電器、控制板的進(jìn)出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進(jìn)出線數(shù)選用不同規(guī)格的接線端頭或接線鼻子；

(2)電氣柜、控制柜、柜(臺)之間以及它們與被控制設(shè)備之間，采用接線端子排或工業(yè)聯(lián)接器連接；

(3)弱電控制組件、印制電路板組件之間應(yīng)采用各種類型的標(biāo)準(zhǔn)接插件連接；

(4)電氣柜、控制柜、柜(臺)內(nèi)的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過渡連接線應(yīng)采用端子排過渡連接，端頭應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)格的接線端子處理。調(diào)試3.1手動進(jìn)給的調(diào)試在JOG（手動連續(xù)進(jìn)給）的方式下，移動伺服軸坐標(biāo)，調(diào)整手動倍率開關(guān)，確認(rèn)梯形圖的正確與否，主要觀察如下內(nèi)容：（1）軸坐標(biāo)選擇按鈕和坐標(biāo)移動是否正確；（2）調(diào)整手動進(jìn)給倍率開關(guān)，確認(rèn)進(jìn)給速度是否正常；手動進(jìn)給，在伺服調(diào)整畫面觀察：a) 實(shí)際位置增益是否和參數(shù)1825設(shè)定值一致。如果不一致，檢查位置脈沖數(shù)PRM_2024的設(shè)定b) 電流百分?jǐn)?shù)在50%以內(nèi)；（3）電機(jī)移動過程中，機(jī)床是否有震動現(xiàn)象；如果震動，可以降低參數(shù)1825或者2021的值；如果在啟動/停止時存在振動，可以改變其加減速時間類型：由直線型改為鐘形或指數(shù)型，同時適當(dāng)增加時間常數(shù)數(shù)值；如果機(jī)床在某一特定區(qū)域有振動，而通過降低各環(huán)路增益無法降低，很可能是由于機(jī)械功能引起，建議使用FANUCservoguide軟件對機(jī)械共振進(jìn)行濾除，詳情請參考《0iD簡明聯(lián)機(jī)調(diào)試資料》或?qū)?yīng)說明書；（4）手動快速進(jìn)給操作，檢查梯形圖中各相關(guān)信號的狀態(tài)以及相關(guān)參數(shù)；(5）檢查手動返回參考點(diǎn)的操作：如果返回參考點(diǎn)位置不固定，檢查PRM_1821（參考計(jì)數(shù)器容量）的設(shè)定，或者檢查擋塊位置；(6）調(diào)整手輪操作方式，檢查梯形圖和相關(guān)參數(shù)，(7）使用Servoguide軟件調(diào)整半閉環(huán)伺服特性a) 快速時間常數(shù)的調(diào)整；觀察伺服的速度、電流波形，同時調(diào)整時間常數(shù)b) 檢查半閉環(huán)機(jī)械剛性狀況；手輪移動各坐標(biāo)軸，要求×1檔倍率移動時，伺服誤差波動在1um以內(nèi)。檢查機(jī)械間隙和爬行現(xiàn)象，確認(rèn)半閉環(huán)的機(jī)械剛性狀況。3.2全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的調(diào)試(1）設(shè)定準(zhǔn)備設(shè)定全閉環(huán)前，首先根據(jù)前述內(nèi)容，將系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定為半閉環(huán)狀態(tài)，保證其運(yùn)行正常(2）進(jìn)行全閉環(huán)伺服設(shè)定和調(diào)整根據(jù)所連接光柵尺的型號，正確設(shè)定FSSB參數(shù)及伺服相關(guān)參數(shù)，特別注意光柵尺的精度和系統(tǒng)精度的關(guān)系。a）光柵連接后，請注意光柵尺反饋A/B相的連接方向問題，連接錯誤時出現(xiàn)正反饋，會出現(xiàn)448報(bào)警，該報(bào)警可以設(shè)定PRM_2018#0=1消除。b）如果出現(xiàn)445軟斷線報(bào)警，設(shè)定PRM_2003#1=1，以8的倍數(shù)增大2064的值c）另外，如果選擇了1Vpp信號的光柵尺，注意和分離型檢測器的搭配：1Vpp信號光柵尺搭配Fanuc分離型檢測器型號為：A06B-6061-C201TTL信號/（LC絕對型）光柵尺搭配FANUC分離型檢測器信號為：A02B-0303-C205對于1Vpp信號光柵尺使用A02B-0236-C205檢測器時，必須使用倍頻器進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換。d）如果選用了距離碼光柵尺，必須確認(rèn)有距離碼回零功能（帶有絕對地址參考標(biāo)記的直線尺接口功能）（0iD觀察DGN1139#2=1：J670）e）使用距離碼回零光柵尺接口時，特別容易受到干擾，造成回零失?。▓?bào)警），所以，要特別注意反饋信號電纜的屏蔽接地處理。(3）FSSB的設(shè)定全閉環(huán)時，必須進(jìn)行FSSB軸畫面的設(shè)定。圖3-1FSSB軸畫面設(shè)定(4）針對機(jī)械剛性差的對策針對機(jī)械剛性比較差的情況，可以通過系統(tǒng)的功能來進(jìn)行補(bǔ)償：a) 機(jī)械反饋功能b) 雙位置反饋功能c) 靜摩擦補(bǔ)償功能(5）通過Servoguide進(jìn)行優(yōu)化a) 快速進(jìn)給時間常數(shù)的優(yōu)化b) 伺服環(huán)增益的調(diào)整c) 反間隙加速功能的參數(shù)調(diào)整3.3系統(tǒng)綜合調(diào)試(1）螺距誤差補(bǔ)償：利用激光干涉儀；對應(yīng)參數(shù)：PRM_11350#5=1在對應(yīng)螺補(bǔ)號前顯示軸名稱PRM_3620=各軸參考點(diǎn)螺距誤差補(bǔ)償號碼PRM_3621=各軸最靠近負(fù)側(cè)的螺距誤差補(bǔ)償號碼PRM_3622=各軸最靠近正側(cè)的螺距誤差補(bǔ)償號碼PRM_3623=各軸螺距誤差補(bǔ)償倍率需要特別強(qiáng)調(diào)：PRM_3620與PRM_3621和PRM_3622不能相同，否則可能導(dǎo)致螺補(bǔ)不生效；(2）背隙補(bǔ)償：利用千分表或激光干涉儀測量；對應(yīng)參數(shù)：PRM_1851=切削進(jìn)給時各軸背隙；PRM_1852=快速移動時各軸背隙；一般情況下，只需要設(shè)定1851的值即可。(3）自動程序的運(yùn)行：對于機(jī)床出廠前，強(qiáng)烈建議MTB應(yīng)進(jìn)行如下方面測試：主軸定向，剛性攻絲，車螺紋（轉(zhuǎn)進(jìn)給），上述內(nèi)容在《0iD簡明聯(lián)機(jī)調(diào)試資料》中均有詳細(xì)介紹；(4）樣件的試加工：a)模具加工：銑五角錐、半球等；b)零件加工：銑方、方形帶圓弧工件；結(jié)論數(shù)控機(jī)床由普通機(jī)床發(fā)展而來，它集機(jī)械、液壓、氣動、伺服驅(qū)動、精密測量、電氣自動控制、現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)于一體是一種高效率、高精密、能保證加工質(zhì)量、解決工藝難題，而且又具有一定柔性的生產(chǎn)設(shè)備，并正逐步取代普通機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的廣泛的使用，給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化，其技術(shù)水平高低和擁有量多少，是衡量一個國家和企業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。本設(shè)計(jì)主要對電氣柜等設(shè)計(jì)。通過這次設(shè)計(jì)，我明白了理論應(yīng)該結(jié)合實(shí)際，在具體的操作中，我們會明白到上課時所不明白的知識，使我們能更加準(zhǔn)確地掌握知識，理解知識。在這次設(shè)計(jì)中，我遇到了許多問題，但通過自己堅(jiān)持不懈地努力，終于解決了難題。

參考文獻(xiàn)[1]數(shù)控機(jī)床電氣控制王浩施振金主編清華大學(xué)出版社[2]數(shù)控機(jī)床調(diào)試，使用與維護(hù)王鋼主編化學(xué)工業(yè)出版社[3]機(jī)床電氣控制劉武發(fā)張瑞趙江銘編化學(xué)工業(yè)出版社[4]數(shù)控原理與系統(tǒng)陳富安主編人民郵