华中数控综合试验台认识华中数控综合试验台试验指导书.docx
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华中数控综合试验台认识华中数控综合试验台试验指导书
创新与选作实验
华中数控综合实验台认识
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•了解数控系统的特点、基本组成和应用。
2•了解数控系统常用部件的原理及作用。
3•熟悉数控系统综合实验台；
4•了解数控系统综合实验台的连接和基本操作
二、实验设计参考原理
1•华中数控综合实验台组成
图1-2是华中数控综合实验台组成框图，图中除电源接口外，其它接口均可选用。
1）数控装置
HNC-21TF数控装置内置嵌入式工业PC机，配置7.7”彩色液晶屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口，内嵌式PLC于一体，可自由选配各种类型的脉冲接口、模拟接口的交流伺服单元或步进电动机驱动器。
HNC-21TF数控装置与其它单元的连接见图1-3。
HNC-21TF数控装置各接口见图14HNC-21TF数控装置软驱单元接口见图1-5,软驱单元提供3.5”软盘驱动器、RS232接口、PC键盘接口、以太网接口（该接口需要通过转接线才能与数控装置连接使用）。
2）变频调速主轴单元
变频主轴采用西门子MICROMASTER440系列的SE6440-2UD21-5AA0变频
器配三相异步电机
图1-3数控装置与其它单元连接图
3总体框图
变频器采用矢量控制，三相交流380V电源，功率范围（恒转矩）1.5KW,输入电流（恒转矩）3.9A，最大输出电流（恒转矩）4.0A，两个模拟量输入0〜10V，0〜20mA或一10〜10V，0〜20mA。
电机采用普通三相异步电机，功率0.55KW，转速1390r/m。
3）交流伺服驱动单元
交流伺服和交流伺服电机采用松下MINASA系列的MSDA023A1A伺服单
图1-4HNC-21TF数控装置接口图
XS1—电源接口XS2—外接PC键盘接口XS3—以太网接口XS4—软驱接口，XS5—RS232接口XS6—远程I/O
板接口XS8—手持单元接口XS9—主轴控制接口XS10、XS11—输入开关量接口XS20，XS21—输出开关量接口
XS30〜XS33—模拟式、脉冲式（含步进式）进给轴控制接口XS40〜XS43—串行式HSV-11型伺服轴控制接口
图1-5软驱单元接口图
元和MSMA022A1C伺服电动机。
MSDA023A1A与MSMA022A1C构成闭环控制系统，提供位置控制、速度控制、转矩控制三种控制方式（需设置交流伺服参数，并修改相应连线）。
MSMA022A1C为小型小惯量电机，配11线2500P/r增量式码盘，功率200W，额定转速3000r/min，额定转矩0.64Nm。
4）步进驱动单元
步进驱动器和步进电机采用深圳雷塞M535和57HS13。
M535是细分型高性能步进驱动器，适合驱动中小型的任何两相或四相混合式步进电机。
电流控制采用先进的双极性等角度恒力矩技术，每秒两万次的斩波频率。
驱动器侧边装有一排拨码开关组，可以用来选择细分精度，以及设置动态工作电流和静态工作电流。
57HS13是四相混合式步进电机，步进角为1.8度，静转矩1.3Nm,额定相电流2.8A。
5）输入与输出装置
图1-6是HC5301-8开关量输入接线端子板；图1-7是HC5301-R开关量输出继电器板。
端子板有20个NPN或PNP开关量信号输入接线端子，最多可接20路NPN或PNP开关量信号输入。
输出继电器板集成八个单刀单投继电器和两个双刀双投继电器，最多可接16路NPN开关量信号输出及急停（两位）与超程（两位）信号，其中8路NPN开关量信号输出用于控制八个单刀单投继电器，剩下的8路NPN开关量信号输出通过接线端子引出，可用来控制其它电器，两个双刀双投继电器可由外部单独
服电机、光栅尺和笔架。
图1-7HC5301-R输出继电器板
控制
6）工作台
机械部分采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台，用于实现目标轨迹和动作。
X轴执行装置采用四相混合式步进电机，步进电机没有传感器，不需要反馈,用于实现开环控制。
丫轴执行装置采用交流伺服电机，交流伺服和交流伺服电机组成一个速度闭环控制系统。
安装在交流伺服电机轴上的增量式码盘充当位置传感器，用于间接测量机械部分的移动距离，构成一个位置半闭环控制系统；也可用安装在十字工作台上的光栅尺直接测量机械部分移动位移，构成一个位置闭环控制系统。
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•示波器一台
4•万用表一个
四、实验主要内容设计
1•感性认识华中数控综合实验台各组成部分。
1）数控系统综合实验台各个组成部件、原理及作用
2）数控系统综合实验台各个组成部件之间的连接
3）各个信号线来源和去向。
2•了解数控系统综合实验台基本操作。
1）数控系统综合实验台上电顺序；
2）HNC-21TF车床数控装置基本操作；
3）进入数控系统，运行演示程序。
五、实验设计注意事项
请注意图1-8~图1-19所示各接口引脚信号及其意义
c匚1；DATA
o□亠
4"*33：
GND
（■J5
5：
CLOCK
21E：
牢
引脚号
信号名
说明
1、5
AC24V1/2
交流24V电源
2
DC24V
直流24V电源
3
空
4
DC24V
地
6
PE
地
7
空
图1-8电源接口一XS1
引脚号
信号名
说明
1
DATA
数据
2
空
3
GND
电源地
4
VCC
电源
5
CLOCK
6
空
时钟
图1-9PC键盘接口一XS2
8；
7tB1IU4+6；KX_V2-5；別旳
4：
BTD3
3：
RX_D2
2：
TX_D1-
引脚号
信号名
说明
1
TXD1+
发送数据
2
TXD1-
发送数据
3
RXD2+
接收数据
4
BID3+
空置
5
BID3-
空置
6
RXD2-
接收数据
7
BID4+
空置
8
BID4-
空置
hTX01+
5:
+5Vqi（）l^
4:
L4
3:
L3
2:
L2
1:
L1I611
15iL13
1Q：
GND
11：
IJ2
9:
LB
]3：
LII
8:
L7
12:
LIO
7:
L6
ll:
L9
6:
L5
引脚号
信号名
1
L1
减小写电流
2
L2
驱动器选择A
3
L3
写数据
4
L4
写保护
5
+5V
驱动器电源
6
L5
驱动器A允许
7
L6
步进
8
L7
0磁道
9
L8
盘面选择
10
GND
驱动器电源地、信号地
11
L9
索引
12
L10
方向
13
L11
写允许
14
L12
读数据
15
L13
更换磁盘
1:
-DCD2:
RXD3:
TXD4:
-DTR5:
GND6:
-DSR7:
-RTS8:
-CTS9:
-R1
引脚号
信号名
说明
1
-DCD
载波检测
2
RXD
接收数据
3
TXD
发送数据
4
-DTR
数据终端准备好
5
GND
信号地
6
-DSR
数据装置准备好
7
-RTS
请求发送
8
-CTS
［准许发送
9
-R1
振零指示
图1-12RS232接口一XS5
图1-11软驱接口一XS4
1:
EN+2:
SCK+3:
DOut+4:
Din+5:
GND6:
EN-7:
SCK-8:
DOut-9:
DIn-
引脚号
信号名
说明
1
ren+
使能
2
SCK+
时钟
3
Dout+
数据输岀
4
Din+
数据输入
5
PGND
地
6
EN-
使能
7
SCK-
时钟
8
Dout-
数据输岀
9
「Din-
数据输入
1:
24VG
2:
24VG
3:
24V
4:
ESTOP2
5:
空
6:
I38
7:
I36
8:
I34
9:
I32
1O:
O3O
11:
O28
12:
HB
13:
5VG
14:
24VG
15:
24VG16:
24V17:
ESTOP318:
I3919:
I3720:
I3521:
I3322:
O3123:
O2924:
HA25:
+5V
:
信号名
说明
24V、24VG
DC24V电源输出
ESTOP2、ESTOP3
手持单元急停按钮
I32〜I39
手持单元输入开关量
O28〜O31
手持单元输出开关量
PHA
手摇A相
HB
手摇B相
+5V、5VG
手摇DC5V电源
图1-14手持单元接口一XS8
8:
GND
7:
GND6:
A0UT1
5:
GND
4:
+5V
3:
SZ+
2:
SB+
1:
SA+
15:
GND14:
AOUT213:
GND12:
+5V
11:
SZ-
10:
SB-
9:
SA-
信号名
说明
SA+、SA-
主轴码盘A相位反馈信号
SB+、SB-
主轴码盘B相位反馈信号
SZ+、SZ-
主轴码盘Z脉冲反馈
+5V、GND
DC5V电源
AOUT1、AOUT2
主轴模拟量指令输岀
GND
模拟量输出地
图1-15主轴控制接口一XS9
信号名
说明
24VG
外部开关量DC24V电源地
I0〜I39
输入开关量
O0〜O31
输出开关量
ESTOP1,ESTOP3
急停回路与超程回路的串联的接入端子
OTBS1,OTBS2
超程限位开关的接入端子
图1-16开关量输入接口一XS10、XS11
XS20（头孔座针）
13:
00
12:
02
11:
04
10:
06
9:
08
8:
010
7:
012
6:
014
5:
空
4:
EST0P1
3:
0TBS1
2:
24VG
1:
24VG
25:
01
24:
03
23:
05
22:
07
21:
09
20:
011
19:
013
18:
01517:
EST0P316:
0TBS215:
24VG
14:
24VG
XS21（头孔座针）
13:
016
10:
022
9
024
8
026
7
028
6
030
5
空
4
空
3
空
2
24VG
1
24VG
11:
020
12:
018
25:
017
24:
01923:
02122:
02321:
02520:
02719:
02918:
03117:
空16:
空15:
24VG14:
24VG
信号名
说明
24VG
外部开关量DC24V电源地
I0〜I39
输入开关量
00〜031
输出开关量
EST0P1,EST0P3
急停回路与超程回路的串联的接入端子
0TBS1,0TBS2
超程限位开关的接入端子
图1-17开关量输出接口一XS10、XS11
XS3AXS33（头孔座针）
8:
DIR-
7:
CP-6:
0UTA5:
GND4:
+5V3:
Z+2:
B+1:
A+
15:
DIR+
14:
CP+
13:
GND
12:
+5V
11:
Z-
10:
B-
9:
A-
XS40-XS43（头孔座针）
5:
GND
4:
空
3:
TXD
2:
RXD
1:
空
信号名
说明
A+、A-
编码器A相位反馈信号
B+、B-
编码器B相位信反馈信号
Z+、Z-
编码器Z脉冲反馈信号
+5V,GND
DC5V电源
0UTA
模拟指令输岀
（-20mA〜+20mA）
CP+、CP-
指令脉冲输岀（A相）
DIR+、DIR-
指令方向输岀（B相）
5°9、
9:
空
8:
空
7:
空
6:
空
信号名
说明
TXD
数据发送
RXD
数据接收
GND
信号地
图1-19串行接口式（HSV-11系列）
驱动器控制接口一XS40
伺服
XS43
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.数控装置如何组成？
2•画出HED-21S数控系统综合实验台结构框图。
3.HED-21S数控系统综合实验台主要部件有哪些？
各有什么作用?
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