华中数控综合试验台实验指导书.docx

创新与选作实验二 数控系统的连接与调试

实验方案设计2学时，实验方案实施2学时。
一、实验设计参考目标
1．熟悉数控系统综合实验台各个组成部件的接口。
2．能读懂电气原理图，通过电气原理图能独立的进行数控系统各部件之间的互连。
3．掌握数控系统的调试及运行方法。
二、实验设计参考原理
利用数控系统综合实验台，设计一套数控系统，其中包括数控装置，变频器和三相异步电机构成的主轴驱动系统，交流伺服和交流伺服电机构成的进给伺服驱动系统，步进电机驱动器和步进电机构成的进给伺服驱动系统。
该数控系统可实现主轴驱动系统的速度控制，进给伺服驱动系统的开环、半闭环控制。数控系统各组成部分电气原理图见图2-1~图2-11。
1． 电源部分

图2-1 数控系统电气原理图—电源部分

2．继电器与输入输出开关量

图2-2 数控系统电气原理图—继电器部分

图2-3 数控系统电气原理图—继电器板图

图2-4 数控系统电气原理图—输入开关接口

图2-5 数控系统电气原理图—输出开关接口

3．数控装置与手摇和光栅尺的连接

图2-6 数控系统电气原理图—手摇单元

图2-7 数控装置与光栅尺连接

4．数控装置与主轴连接

图2-8 数控系统电气原理图—主轴单元

图2-9 数控系统电气原理图—步进驱动单元
5．数控装置与步进驱动器连接

6．数控装置与交流伺服连接

图2-10 数控系统电气原理图—交流伺服单元

7．数控系统刀架电机的连接

图2-11 数控系统电气原理图—刀架电机部分

三、实验设备、仪器、工具或材料
1．数控系统综合实验台一套
2．专用连接线一套
3．万用表一个
4．工具一套
四、实验主要内容设计
（一）数控系统连接内容
1．电源回路连接
1) 根据图2-1连接数控系统电源回路，接完线后仔细复查，确保接线正确。
2）断开所有空开，接入三相AC380V电源，用万用表测量QF1进线端是否有380V电压。
3）合上QF1，测量TC1的初级线圈、次级线圈和QF2的进线端电压，测量整流电路输出端的电压应为+35V左右。
4）合上QF2，测量QF2输出端和TC2初级线圈、次级线圈电压。
5）合上QF4，这时开关电源VC1的指示灯亮，测量开关电源VC1的输出电压应为+24V。
6）断开所有的空开，断开380V电源。
2．数控系统继电器和输入输出开关量连接内容
1）根据图2-2、2-3连接数控系统的继电器和接触器。
2）根据图2-4连接数控系统的输入开关接口。
3）根据图2-5连接数控系统的输出开关接口。
3．数控装置和手摇连接内容
1）根据图2-6连接数控装置和手摇。
2）根据图2-7连接数控装置和光栅尺。
4．数控装置和变频主轴连接内容
1）根据图2-8连接主轴变频器和主轴电机强电电缆。
2）连接数控装置和主轴变频器信号线。
3）地线可靠且正确地连接。
5．数控装置和步进电机驱动器连接内容
1）根据图2-9连接步进电机驱动器和步进电机。
2）连接步进电机驱动器的电源。
3）连接数控装置和步进电机驱动器。
4）地线可靠且正确地连接。
6．数控装置和交流伺服连接
1）参照图2-10连接交流伺服和交流伺服电机的强电电缆和码盘信号线。
2）连接交流伺服的电源。
3）连接数控装置和交流伺服信号线
4）地线可靠且正确地连接。

7．数控系统刀架电机连接
根据图2-11连接刀架电机。
（二）数控系统调试内容
1．线路检查内容
由强到弱，按线路走向顺序检查
1）变压器规格和进出线的方向和顺序正确。
2）主轴电机、伺服电机强电电缆的相序。
3）DC24V电源极性连接是否正确。
4）步进驱动器直流电源极性连接是否正确。
5）所有地线都可靠且正确地连接。
2．系统调试内容
1）通电
a）按下急停按钮，断开系统中所有空气开关。
b）合上空气开关QF1。
c）检查变压器TC1电压是否正常。
d）合上控制DC24V的空开QF4，检查DC24V电源是否正常。HNC-21数控装置通电，检查面板上的指示灯是否点亮。HC5301-8开关量接线端子和HC5301-R继电器板的电源指示灯是否点亮。
e）用万用表测量步进驱动器直流电源+V和GND两脚之间电压应为DC+35左右，合上控制步进驱动器直流电源空开QF3。
f）合上空气开关QF2。
g）检查变压器TC1电压是否正常
h）检查设备用到的其他部分电源是否正常。
i）通过查看PLC状态，检查输入开关量是否和原理图一致。
2）系统功能检查
a）左旋并拔起操作台右上角的“急停”按钮使系统复位，系统默认进入“手动”方式，软件操作界面的工作方式变为“手动”。
b）按压“+X”或“-X”按键（指示灯亮），X轴应产生正向或负向连续移动。松开“+X”或“-X”按键（指示灯灭），X轴即减速停止。用同样的操作方法，使用“+Z”、“-Z”按键可使Z轴产生正向或负向连续移动。
c）在手动工作方式下，以低速分别点动X、Y轴，使之压限位开关，仔细观察是否压得到限位开关，若到位后压不到限位开关，应立即停止点动；若压到限位开关，仔细观察轴是否立即停止运动，软件操作界面是否出现急停报警，这时一直按压“超程解除”按键，使该轴向相反方向退出超程状态后松开“超程解除”按键，若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表示恢复正常，可以继续操作。
检查完X、Z轴正、负限位开关后，手动将工作台移回中间。
d）按一下“回零”按键，软件操作界面的工作方式变为“回零”。按一下“+X”和“+Z”按键，检查X、Z轴是否回参考点。回参考点后，“+X”和“+Z” 指示灯应点亮。
e）在手动工作方式下，按一下“主轴正转”按键（指示灯亮），主轴电机以参数设定的转速正转，检查主轴电机是否运转正常，按压“主轴停止”，使主轴停止正转。按一下“主轴反转”按键（指示灯亮），主轴电机以参数设定的转速反转，检查主轴电机是否运转正常，按压“主轴停止”，使主轴停止反转
f）在手动工作方式下，按一下刀号选择按键，选择所需的刀号，再按一下“刀位转换”按键，转塔刀架应转动到所选的刀位。
g）调入一个演示程序自动运行，观察十字工作台运动情况。
3） 关机
a）按下控制面板上的“急停”按钮。
b）断开空开QF2、QF3。
c）断开空开QF4。
d）断开空开QF1，断开380V电源。
五、实验设计注意事项
请注意实验过程中常遇故障现象，了解相应故障诊断及排故方法。
（一）系统不能正常启动
1．屏幕没有显示

图2-12 电源插座示意图

分类
原因
措施
接线
电源不正确
检查电源插座；
检查输入电源是否正常。（应该为DC24 V。接线极性是否正确）。
调整
亮度太低或太高
调整面板上的亮度调节按键。
硬件
HNC-21的CPU板损坏
更换

2． DOS系统不能启动

分类
原因
措施
软件
文件已破坏
用软盘运行系统；
用杀毒软件检查软件系统；
重新安装系统软件。
硬件
电子盘或硬盘物理损坏
更换电子盘或硬盘；
用软盘运行系统

3． 不能进入数控主菜单

分类
原因
措施
系统软件
系统文件被破坏
用杀毒软件检查系统；
重新安装系统软件。

4． 进入数控主菜单后黑屏

分类
原因
措施
接线
电源不正确
检查电源插座；
检查电源电压；
确认电源负载能力是否达到³100W的标准。
系统软件
系统文件已破坏
用杀毒软件检查系统；
重新安装系统软件。
5． 运行或操作中出现死机或重新启动

分类
原因
措施
参数
参数设置不当
重新起动后，在急停状态下检查参数；
检查坐标轴参数、PMC用户参数；
作为分母的参数不能为0。
操作
同时运行了系统以外的其它内存驻留程序；
正从软盘或网络调用较大的程序；
从已损坏的软盘上调用程序。
等待；
中断零件程序的调用。
系统软件
系统受破坏
杀毒或重新安装系统。
DOS系统配置文件CONFIG.SYS中
同时打开的文件数量过少
设置为50或更多，FILES=50
接线
电源功率不够
检查电源插座；
检查电源电压；
确认电源负载能力是否达到³100W的标准。

6．不能急停和复位
1）不能产生复位信号

图2-13 手持接口示意图

分类
原因
措施
硬件
急停回路没有闭合
检查超程限位开关的常闭触点；
检查急停按钮的常闭触头；
若未装手持单元或手持单元上
无急停按钮，XS8接口中的4、17
引脚应短接。
PLC软件
未向系统发送复位信号
检查KA中间继电器；
检查PLC程序。

2）复位不能完成

分类
原因
措施
硬件
松开急停按钮，PLC中规定的系统
复位所需要完成的信息未满足要求，
如伺服动力电源准备好、主轴驱动
准备好等信号。
检查逻辑电路

六、实验数据、现象参考记录表
序号
实验数据
实验现象

七、实验实施过程思考点
1．数控系统的交流伺服驱动系统、步进驱动系统采用何种控制方式？
2．数控系统故障一般分析和判断方法有哪些？
3．画出数控系统电气控制回路连接图、电源回路连接图。
4． HNC-21TF车床数控装置，松下MSDA023A1A交流伺服，MSM1022AC交流伺服电机，光栅尺组成控制系统的如何连接？