国产数控系统.pptx

1概述概述一、国产数控系统发展概况一、国产数控系统发展概况 在数控系统方面，20世纪80年代初，国内先后从日本、美国等国引进了一些CNC装置及主轴、伺服系统的生产技术，并陆续投入了批量生产，从而结束了数控机床发展徘徊不前的局面，推动了数控机床的发展。80年代至90年代初北京机床研究所先后引进日本FANUC的3、5、7、6系统进行消化吸收，与FANUC合资生产的各类型数控系统最高年产量已达500套。东方西门子集团引进德国西门子的3系统、810和820系统。到20世纪90年代初，国内的数控机床及数控系统的生产具有了一定的规模，但前进中的数控机床产业正面临十分严峻的形势。2 进入WTO后，中国将进入日趋完善的国内外相统一的大市场，大量数控机床及数控系统进口，将对发展中的数控产业造成巨大的冲击，其中国家“八五”重点科技攻关项目“中华型数控系统”于1991年9月28日通过国家级鉴定。该系统是以通用的工业控制机(32位CPU)为基础的全功能数控系统。此系统在我国首次将微机客户服务器模型用于窗口式操作系统。形成了一个集成化的软件环境。此外，有关数控系统生产厂商还根据客户需要开发有一批不同档次的数控系统产品。如大连大森，广州数控等。二、国产数控系统介绍二、国产数控系统介绍 1华中系统 华中数控系统是基于通用PC的数控装置，是武汉华中数控股份有限公司在国家“八五”、“九五”科技攻关的重大科技成果。华中数控系统发展为三大系列：世纪星系列、小博士系列和华中I型系列。世纪星系列采用通用原装进口嵌入式工业PC机，彩色LCD液晶显示器，内置式PLC，可与多种伺服驱动单元配套使用；小博士系列为外配通用PC机的经济型数控装置。华中世纪星系统如图1所示。2024/8/22 周四32.航天数控 十多年来，航天数控充分发挥航天工业的高技术优势，相继开发了高、中、低档次的多个系列的产品，功能覆盖了车床、铣床、加工中心、磨床、火焰切割机等控制系统，广泛应用于军工、船舶、汽车、航空、航天、造纸、建筑等各领域。其主要数控系统产品CASNUC2100系列数控系统，如图2所示：43.广州数控 广州数控是近几年来发展比较迅速的数控系统，在我国特别是广大南方地区有着众多的用户。广州数控的主要产品有：GSK系列车床、铣床、加工中心数控系统。DA98系列全数字式交流伺服驱动装置。DY3系列混合式步进电机驱动装置，DF3系列反应式步进电机驱动装置GSK SJT系列交流伺服电动机。以其加工中心数控系统GSK 218M为广州数控自主研发的普及型数控系统(适配加工中心及普通铣床)，采用32位高性能的CPU和超大规模可编程器件FPGA，实时控制和硬件插补技术保证了系统m级精度下的高效率，可在线编辑的PLC使逻辑控制功能更加灵活强大，如图3所示。5 一、华中数控系统一、华中数控系统华中数控系统的基本组成结构如图所示。6国产数控系统组成国产数控系统组成华中数控系统组成结构机机床床1输入输出装置 输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印、显示或机床的加工信息的显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和若干个数码管，较高级的系统一般配有CRT显示器和液晶显示器。72数控装置 数控装置是数控系统的核心，这一部分主要包括微处理器、存储器、外围逻辑电路及与数控系统其它组成部分联系的接口等。其原理是根据输入的数据段插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件（伺服单元、驱动装置和机床），加工出所需要的零件。因此，输入、轨迹插补、位置控制是数控装置的三个基本部分，在数控系统中主要由数控板来完成硬件功能。如图4所示：83伺服单元和驱动装置 伺服单元接受来自数控装置的进给指令，经变换和放大后通过驱动装置转变成机床工作台的位移和速度。因此伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接受指令的不同伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又分为直流伺服单元和交流伺服单元。9 驱动装置把放大的指令信号变成为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。华中伺服单元如图5所示。将电源模块和驱动模块集成为一体，具有结构小巧、使用方便、可靠性高等特点。HSV-16采用最新运动控制专用数字信号处理器（DSP）、大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）和智能化功率块（IPM）等当今最新技术设计。它可以通过修改伺服驱动单元参数对伺服驱动系统的工作方式、内部参数进行设置，以适应不同应用环境和要求。HSV-16D全数字交流伺服电机驱动单元拥有以下四种控制方式：10(1)位置控制方式（脉冲量接口）：HSV-16系列伺服驱动单元可以通过内部参数设置接收三种形式的脉冲指令（正交脉冲；脉冲+方向；正、负脉冲）。(2)速度控制方式（模拟量接口）：HSV-16系列伺服驱动单元可以通过内部参数设置为速度控制方式，可接收幅值不超过10V的（如：-10V-+10V）模拟量。(3)JOG控制方式：此种方式是HSV-16系列伺服驱动单元通过按键（而无须外部指令）操作使驱动单元驱动电机运动，给用户提供的一种测试伺服驱动系数统安装、连接是否正确的运行方式。(4)内部速度控制方式：HSV-16系列伺服驱动单元在内部速度控制的方式下，可根据伺服驱动单元内部设定的速度运行。114主轴驱动系统 现代数控机床对主轴驱动系统提出了更高的要求，其中有很高的主轴转速和很宽的无级调速范围等，为满足上述要求，现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流异步电动机配矢量变换变频调速的主轴驱动系统，驱动器如图3-8所示。HSV-18S全数字交流主轴驱动单元是武汉华中数控股份有限公司继HSV-20S系列交流主轴驱动单元后推出的新一代高压交流主轴驱动产品。该驱动单元采用AC380V电源输入。HSV-18S全数字交流主轴驱动单元采用专用运动控制数字信号处理器（DSP）、大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）和智能化功率模块（IPM）等当今最新技术设计，具有025A、050A多种规格，具有很宽的功率选择范围。可以根据要求选配不同规格驱动单元和交流伺服主轴电机。2024/8/22 周四125可编程控制器 可编程控制器（PC，Programmable Controller）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研究这种装置的目的，是为了解决生产设备的逻辑及开关量控制故也称为可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）。当PLC用于控制机床顺序动作时也可称为可编程逻辑机床控制器（PMC，Programmable Machine Controller）。13 PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上的具体要求，它接受数控装置的控制代码M（辅助功能）、S（主轴转速）、T（选刀、换刀）等顺序动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作；它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床动作，另一方面将指令送往数控装置用于加工过程的控制。华中数控系统使用的是嵌入在数控系统内部的内嵌式PLC，也称PMC146测量装置 测量装置也称反馈元件，通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，与指令值比较产生误差信号以控制机床向消除该误差的方向移动。此外，由测量装置和数显环节构成数显装置，可以在线显示机床坐标值，可以大大提高工作效率和工件的加工精度。常见测量装置有光电编码器、光栅尺、旋转变压器等。华中数控系统可以与以上介绍的多种检测元件进行配合使用。以华中HNC-21TF数控系统为例说明整个数控与其他装置、单元连接的基本连线如图6所示。151617图1 华中世纪星数控系统18图2 航天数控系统19 图3广州数控系统20 图4 华中数控系统主板21HSV-16D全数字交流伺服驱动单元 HSV-18S全数字交流伺服主轴驱动单元图522 图6 华中系统连接框图