DM1简明培训手册.docx
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DM1简明培训手册
亚龙YL-DM1型
数控铣床智能实训考核设备
简
明
培
训
手
册
亚龙科技集团有限公司技术部
2005.10
（内部资料）
（一）各模块工作原理说明
1、简介
YL-DM1型数控实训考核台采用华中世纪星HNC-21M数控系统，X/Y轴采用步进电机驱动，Z轴采用伺服电机驱动，主轴采用变频调速，对机床控制上采用面板控制和手摇脉冲发生器控制相结合的方式。
系统PLC为内置式结构，并把输入输出单元置于主机外，方便连接。
变频单元、步进单元、伺服单元，手持单元的工作状态也通过PLC输入系统，由系统产生相应的控制信号，从而对系统各单元进行控制，本考核台可分为电源单元模块、主轴单元模块、步进单元模块、伺服单元模块、PLC输入输出模块、手摇单元模块、故障设置模块、系统主机模块。
方框图如图1：
下面就各单元模块的工作原理进行阐述。
电源模块
变频单元
XS9
XS30
XS31
XS32
XS20
XS10
XS8
2、电源单元模块：
该模块为各单元提供电源，可分为数控部分电源、故障设置系统电源。
数控部分电源，又可分为伺服主电源、控制电源。
伺服主电源由三相输入电源经伺服变压器获得，电压为220V；控制电源也是由三相输入电源经控制变压器获得，次级有三组电压输出，一组为220V输出，作为伺服控制器的控制电源和冷却泵接触器的线圈电源。
同时也作为开关电源的输入电源用。
开关电源输出为DC24V，供给系统、伺服控制器辅助电源、PLC用。
控制变压器的另外一组为80V，作为步进驱动器的工作电源使用，第三组24V为工作灯的电源。
3、步进单元模块
该模块控制着机床X、Y轴的运动，电机采用混合式五相十拍步进电机，控制器采用80V电压供电，由控制变压器输出，经过空气开关QF4获得，控制信号由系统经过XS30、XS31端子来控制步进驱动器，若脉冲“+”或“—”断路，则电机不能运行；若方向“+”或“—”断路，则电机为单方向运行。
X、Y的出错端是指由于驱动器的故障而产生的信号经过PLC输入板（X16/68号线）输入系统，正常时，68号线为高电平，PLC的指示灯亮，X、Y轴共用一个PLC输入端，两路为并联连接，当系统报警出错时，故障诊断只显示X轴单元错误，此时应注意，有可能也会是Y轴有问题。
接线端子上的A、B、C、D、E为步进电机的工作电源，与步进电机相连。
4、伺服单元模块
伺服单元模块控制着机床的Z轴，采用半闭环控制方式，系统控制信号通过伺服驱动器控制伺服电机的运转，同时伺服电机上的光电编码器也把电机的运转信号反馈给驱动器，伺服驱动器工作时有三路电源同时供电。
主电源为R、S、T端，由380V经QF2再经伺服变压器供给，（上电顺序应严格按照操作说明书进行），控制电源为380V经控制变压器变为220V，控制辅助电源为DC24V，是由开关电源供给。
面板上的HXS2插头为电机上的光电编码器的接口，是把光电编码器的反馈信号驱动器中。
HXS3是系统对电机进行控制的信号，CP为脉冲控制端，DIR为方向控制端，U、V、W为电机的主电源控制端，HXS4是辅助控制端，伺服驱动器工作状况通过此端子与PLC端口连接。
EN端为使能端，是与PLC的Y02/64号线相连，正常对COM端电压为DC0V，ACL端是与PLC的Y01/65号线相连，正常对COM端电压为DC22.50V，ALM端是与PLC的X15/66号线输入相连，正常对COM端电压为DC4.48V，MC1、MC2为内部保护继电器的常开输入端，若伺服驱动器正常，则MC1、MC2接通，KA10继电器吸合，表示伺服可以运行，COM，24V为辅助电源端，OH1、OH2为电机热保护端，当电机过热时，OH1、OH2开路，并且驱动器报警。
5、主轴变频模块
该模块控制着主轴的运转，受系统的控制，L1、L2、L3为输入主电源，直接取自三相输入电源，U、V、W为变频器的输出端，直接连接至电机，AL0、AL1为内部继电器常开端，正常时，AL0、AL1接通，当出错时，AL0、AL1断开，AL0是通过（X17/48号线）PLC输入端与系统连接，12速度到端子是当变频器输出达到系统设定时，与COM2端接通，由X20/49号线经PLC输入板到系统，P24为变频器内部的24V电源，1、2（正反转）为变频器的正、反控制端，当P24与1端接通时，变频器正转，P24与2端接通时，变频器反转，而P24与1、2的接通是由系统控制PLC输出板上的继电器KA3、KA4的吸合来实现的，变频器的速度调节是由系统XS9端输出的模拟信号（电压）来控制的，控制电压为0—10V之间调节，通过改变电压来调节电机的转速，其端子为O、L端。
6、PLC输入PLC输出单元模块
该模块由两块印刷板构成，通过25针的插头与系统内的PLC相连，把外部的信号通过输入板输入系统，同时也把系统的信号通过输出板传递给各单元模块，实现系统的控制，PLC输入可分为NPN型和PNP型两种，当NPN输入端为低电平时，相应的指示灯亮，当PNP输入端为高电平时，相应的指示灯亮，指示灯亮表示为该信号有效。
（如图1）PLC输出为继电器式，两只大继电器分别为KA9和KA10，控制着伺服允许与外部允许，伺服允许在模块中介绍过，外动允许是指各行程开关，急停开关都正常时，KA9吸合，外动允许运行，系统显示正常方式，若X、Y、Z的限位开关及系统面板上的急停按钮与手摇发生器上的急停有一个断开时，KA9不吸合，系统显示急停。
冷却电机的启停，主轴的正反转，伺服抱闸等都是由系统控制PLC的输出继电器来实现的，同时，X轴、Y轴、Z轴的正负限位、回零也是通过PLC输入板输入到系统的，由系统识别出机床工作台的运行位置。
图1
PLC输入输出板的指示灯代表含意：
输入板：
输出板：
D0X轴正限位D18伺服允许LED2主轴正转
D1X轴负限位D19外部允许LED3主轴反转
D2Y轴正限位LED4冷却启动
D3Y轴负限位
D4Z轴正限位
D5Z轴负限位
D8X轴回零
D9Y轴回零
D10Z轴回零
D13伺服报警
D14步进出错报警
D15主轴报警
7、手持单元模块
手持单元是由控制台侧面的DB25芯与系统相连，手持上的急停与X、Y、Z轴上的常闭限位开关，系统主机上的急停开关串联，去控制KA9的吸合，手持内部有一手摇脉冲发生器，由DC5V电源供电，这个电源来自系统内部，A、B分别为A、B相脉冲，倍率、轴选择，是由波段开关进行接通选择，若接通哪一路，则将DC24V的负极连接到系统中。
8、系统主机单元模块
系统主机单元由HNC—21M主机构成，工作电压为DC24V，取自开关电源的输出端，有7个控制端口，分别为XS9（变频控制），XS30（X轴单元）XS31（Y轴单元），XS32（Z轴单元），XS10、XS20（PLC输入、输出单元）XS8（手持单元），面板上的探针分别是各对应控制口的引脚，以便于测量。
9、故障设置系统
本系统用于数控系统故障点的设置，有开始、短路、交叉、干扰等故障形式，配合软件进行设置故障点。
（二）数控铣床故障现象及软件判别答案
故障号
继电器动作
故障实际位置
故障答案区向A
区向B
区向C
G1
P11P0
变频（BP）BPOUT-U，V，W，内部开路
变频（BP）
111
开路
112
开路
113
开路
G2
P11P1
步进X（XPG）OUT-A、B、C、D，内部开路
步进X（XPG）
305
开路
306
开路
307
开路
308
开路
G3
P11P2
步进Y（YPG）OUT-B、C、D、E，内部开路
步进Y（YPG）
326
开路
327
开路
328
开路
329
开路
G4
P11P3
其它（OTHER）系统电源+24V，外部开路
其它（OTHER）
CZ1-7，50
开路
51，50
开路
G5
P11P4
其它（OTHER）变频器输入电压，外部开路
其它（OTHER）
1，101
开路
2，102
开路
3，103
开路
G6
P11P5
其它（OTHER）控制变压器输入电源，外部开路
其它（OTHER）
1，25
开路
G7
P11P6
伺服（HSV）输入220V电源，内部开路
伺服（HSV）
203
开路
204
开路
G8
P11P7
其它（OTHER）冷却接触器线包电源，外部开路
其它（OTHER）
30，34
开路
G9
P12P8
步进X（XPG）输入AC80V上端子，内部开路
步进X（XPG）
310
开路
311
开路
G10
P12P9
步进Y（YPG）输入AC80V下端子，内部开路
步进Y（YPG）
330
开路
331
开路
G11
P12P10
其它（OTHER）伺服HXS4-EN端子，外部开路
其它（OTHER）
64，217
开路
64，HXS4-1
开路
G12
P12P11
其它（OTHER）PLC板KA9线包和PLC连接，外部开路
其它（OTHER）
75，76
开路
G13
P12P12
其它（OTHER）PLC板X23端和KA9触头之间，外部开路
其它（OTHER）
77，88
开路
G14
P12P13
其它（OTHER）PLC板X12端和CZ2-1/90，Z轴回零限位开关，外部开路
其它（OTHER）
CZ2-1，79
开路
90，79
开路
G15
P12P14
其它（OTHER）PLC板X10和CZ2-3/92，X轴回零限位开关，外部开路
其它（OTHER）
CZ2-3，81
开路
92，81
开路
G16
P12P15
其它（OTHER）开关QF5（+24V开关）输出和CZ1-9/39，工作灯，外部开路
其它（OTHER）
CZ1-9，38
开路
39，38
开路
G17
P20P0
手持（HAND）HB脉冲，内部开路
手持单元（HAND）
442
开路
G18
P20P1
变频（BP）AL0内部开路报警
变频（BP）
104
开路
59
开路
G19
P20P2
P20P6
P51P7
变频（BP）DAS+/DAS-内部短路
变频（BP）
106
短路
107
短路
G20
P20P3
变频（BP）正转1，内部开路
变频（BP）
109
开路
G21
P20P4
变频（BP）反转2，内部开路
变频（BP）
110
开路
G22
P20P5
变频（BP）P24，内部开路
变频（BP）
108
开路
G23
P20P6
变频（BP）DAS+内部开路
变频（BP）
106
开路
107
开路
G24
P20P7
手持单元（HAND）选轴X，内部开路
手持（HAND）
439
开路
G25
P31P1
P31P2
步进X（XPG）CP+/CP-，内部开路
步进X（XPG）
PGX-1
开路
300
开路
PGX-2
开路
301
开路
G26
P31P3
步进X（XPG）出错+/出错-，内部短路
步过X（XPG）
PGX-7
短路
304
短路
PGX-8
短路
56
短路
G27
P31P3
P31P4
步进X（XPG）DIR+，内部开路
步过X（XPG）
PGX-3
开路
302
开路
PGX-4
开路
303
开路
G28
P31P5
P31P6
步进Y（YPG）CP+/CP-，内部开路
步进Y（YPG）
PGY-1
开路
320
开路
PGY-2
开路
321
开路
G29
P31P7
步进Y（YPG）出错+/出错-，内部短路
步进Y（YPG）
PGY-7
短路
304
短路
PGY-8
短路
56
短路
G30
P31P8
伺服（HSV）HXS3DIR+，内部开路
伺服（HSV）
HXS3-20
开路
215
开路
HXS3-21
开路
216
开路
G31
P32P9
伺服（HSV）HXS4MC1内部开路
伺服（HSV）
HXS4-9/56
开路
HXS4-10/220
开路
G32
P32P10
伺服（HSV）HXS4子ALM/COM，内部短路
伺服（HSV）
HXS4-14/219
短路
HXS4-7/56
短路
G33
P32P11
O32P12
其它（OTHER）HXS2+A/-A，外部开路
其它（OTHER）
227，258
开路
234，265
开路
HXS2-18，SVP17-2
开路
HXS2-35，SVP17-3
开路
227，SVP17-27
开路
HXS2-18，258
开路
234，SVP17-3
开路
HXS2-35，265
开路
伺服（HSV）
HXS2-18
开路
227
开路
HXS2-35
开路
234
开路
G34
P32P13
P32P14
其它（OTHER）HXS2+B/-B，外部开路
其它（OTHER）
HXS2-16，SVP17-4
开路
HXS2-16，257
开路
226，SVP17-4
开路
226，257
开路
伺服（HSV）
HXS2-16
开路
226
开路
HXS2-33
开路
233
开路
G35
P32P15
P32P16
伺服（HSV）HXS3CP+/CP-，内部开路
伺服（HSV）
HXS3-19
开路
214
开路
HXS3-18
开路
213
开路
G36
P40P0
系统（HNM）XS20Y11，内部开路
系统（HNM）
XS20-21
开路
G37
P40P1
系统（HNM）XS20Y10，内部开路
系统（HNM）
XS20-9
开路
G38
P40P2
P40P3
其它（OTHER）XP20-23/Y05→CP20-12/Y10外部交叉
XP20-9/Y010→CP20-11/Y05
其它（OTHER）
XP20-23，CP20-11
交叉
XP20-9，CP20-12
交叉
XP20-23，XP20-9
交叉
CP20-11，CP20-12
交叉
XP20-23，CP20-12
交叉
XP20-9，CP20-11
交叉
G39
P40P4
系统（HNM）XS20Y05，内部开路
系统（HNM）
XS20-23
开路
G40
[40P5
其它（OTHER）XP10X11，外部开路
其它（OTHER）
XP10-21，CP10-21
开路
G41
P40P6
系统（HNM）XS8+5V，内部开路
系统（HNM）
XS8-25
开路
XS8-13
开路
G42
P40P7
其它（OTHER）XS8-21选Y轴，外部开路
其它（OTHER）
XP8-21，CZ10-21
开路
XP8-21，421
开路
G43
P51P1
P52P9
其它（OTHER）步进CP+/CP-，外部开路
其它（OTHER）
XP31-14，PGY-1
开路
XP31-14，320
开路
XP31-7，PGY-2
开路
XP31-7，321
开路
G44
P51P2
P52P10
系统（HNM），XS30（X步进）DIR+，内部干扰
系统（HNM）
XS30-15
干扰
XS30-8
干扰
G45
P51P3
其它（OTHER）XP30（X步过）DIR+，外部开路
其它（OTHER）
XP30-15，PGX-3
开路
XP30-15，302
开路
G46
P51P4
P52P13
其它（OTHER）XP30（X步过）CP+/CP-，外部开路
其它（OTHER）
XP30-14，PGX-1
开路
XP30-14，300
开路
XP30-7，PGX-2
开路
XP30-7，301
开路
G47
P51P5
P52P11
系统（HNM），XS30（X步进）CP+/CP-，内部开路
系统（HNM）
XS30-14
开路
XS30-7
开路
G48
P51P5
P51P6
P52P11
P52P14
系统（HNM）X步进CP+/CP-，内部干扰
系统（HNM）
XS30-14
干扰
XS30-7
干扰
G49
P51P5
P52P11
P52P12
系统（HNM）（X步进）CP+/CP-，内部短路
系统（HNM）
XS30-14
短路
XS30-7
短路
G50
P51P8
其它（OTHER）主轴XP9OUT，外部开路
其它（OTHER）
XP9-6，106
开路
G51
P52P10
系统（HNM）（X步进）DIR+，内部开路
系统（HNM）
XS30-15
开路
XS30-8
开路
G52
P52P15
系统（HNM）主轴XS9OUT内部开路
系统（HNM）
XS9-6
开路
XS9-7
开路
XS9-8
开路
XS9-15
开路
G53
P52P15
P52P16
系统（HNM）主轴XS9OUT内部干扰
系统（HNM）
XS9-6
干扰
XS9-7
干扰
XS9-8
干扰
XS9-15
干扰
G54
P61P1
P62P9
P62P10
P62P11
系统（HNM）（Y步进）CP+/CP-内部干扰
系统（HNM）
XS31-14
干扰
XS31-7
干扰
G55
P61P2
P62P10
P62P11
系统（HNM）（Y步进）CP+/CP-内部短路
系统（HNM）
XS31-14
短路
XS31-7
短路
G56
P61P3
其它（OTHER）Y步进DIR+，外部开路
其它（OTHER）
XS31-15，PGY-3
开路
XS31-15，322
开路
G57
P61P4
P61P7
P62P13
P62P14
系统（HNM）伺服CP+/CP-，内部干扰
系统（HNM）
XS32-14
XS32-7
干扰
干扰
G58
P61P5
P62P15
其它（OTHER）伺服CP+/CP-，外部开路
其它（OTHER）
XP32-14，HXS3-19
开路
XP32-14，214
开路
XP32-7，HXS3-18
开路
XP32-7，213
开路
G59
P61P6
P61P7
P62P14
系统（HNM）伺服CP+/CP-，内部短路
系统（HNM）
XS32-14
短路
XS32-7
短路
G60
P61P7
P62P14
系统（HNM）伺服CP+/CP-，内部开路
系统（HNM）
XS32-14
开路
XS32-7
开路
G61
P61P8
系统（HNM）伺服DIR+，内部开路
系统（HNM）
XS32-15
开路
XS32-8
开路
G62
P6210
P62P11
系统（HNM）（Y步进）CP+/CP-，内部开路
系统（HNM）
XS31-14
开路
XS31-7
开路
G63
P62P12
系统（HNM）（Y步进）DIR+，内部开路
系统（HNM）
XS31-15
开路
XS31-7
开路
G64
P62P16
其它（OTHER）伺服DIR+，外部开路
其它（OTHER）
XP32-15，HXS3-21
开路
XP32-15，216
开路
（三）故障点测判方法
本节仅介绍可设故障的常用测判方法，如电压法、电阻法等。
未能穷尽之处请参阅相关资料。
G1：
启动主轴，主轴电机不转，变频器数码管有数值显示，测变频器输出电压。
G2：
X轴不能移动，切断机床电源，把步进电机上的连接线拆下来，测量步进输出AB、BC、CD、DE之间的电阻，正常时为1.4MΩ，故障时为无穷大。
G3：
Y轴不能移动，切断机床电源，把步进电机上的连接线拆下来，测量步进输出AB、BC、CD、DE之间的电阻，正常时为1.4MΩ，故障时为无穷大。
G4：
系统无显示，测系统电源，依原理图判断出断点。
G5：
变频器数码管无显示，测变频器输入电源，依原理图判断出断点。
G6：
控制电路断电，测控制变压器输入电源，依原理图判断出断点。
G7：
伺服驱动器数码管无显示，测伺服驱动器输入电源端子有电压，断电测电阻为无穷大，确定为内部开路。
G8：
冷却电机不能启动，冷却接触器不吸合，依原理图判断出断点。
G9：
X轴不能移动，测X轴步进驱动器输入电压，类似G7。
G10：
Y轴不能移动，测Y轴步进驱动器输入电压，。
类似G7
G11：
伺服使能指示灯灭，Z轴不能运行。
测EN-COM电压，正常为DC22.52V，故障时为0V，依原理图判断出断点。
G12：
KA9不能吸合，依原理图判断出断点。
G13：
PLC输入板上的LED19不亮，依原理图判断出断点。
G14：
Z轴不能回零，依原理图判断出断点。
G15：
X轴不能回零，依原理图判断出断点。
G16：
工作灯不亮，依原理图判断出断点。
G17：
手持不能用，测HA与HB对5VGND端的波形，摇动码盘，正常时波形为下图：
G18：
系统主轴报警，测AL0-AL1电压，正常是为DC0V。
再依原理图判断出断点。
G19：
主轴不工作，启动主轴，测O/L电压，正常为AC1-10V，故障时为0V。
G20：
主轴不能正转，不启动主轴，测端子1与P24的电压，正常时为DC22V。
G21：
主轴不能反转，不启动主轴，测端子2与P24的电压，正常时为DC22V。
G22：
主轴不能启动，不启动主轴，测端子COM2与P24的电压，正常时为DC12V。
G23：
主轴不工作，启动主轴，测O/L电压，正常为AC1-10V，故障时为0V。
再断电测O/L的电阻。
G24：
手持不能选X轴，用电压法依原理图判断出断点。
G25：
X轴不能移动，断电测CP+/CP-电阻，正常时为4.4KΩ，故障时为无穷大。
G26：
系统X轴报警，断电测出错+/出错-，正常电阻为1.5KΩ，故障时为0。
G27：
X轴单方向，断电测DIR+/DIR-电阻，正常为4.4K，故障时为无穷大。
G28：
Y轴不能移动，断电测CP+/CP-电阻，正常时为4.4KΩ，故障时为无穷大。
G29：
系统X轴报警，拆下Y轴控制端子，断电测出错+/出错-，正常电阻为1.5KΩ，故障时为0。
G30：
Z轴单方向，断电测DIR+/DIR-电阻，正常为990Ω，故障时为无穷大。
G31：
KA10不吸合，依原理图判断出断点。
32：
PLC输入板上的LED13不亮，正常ALM/COM的电压为DC4.48V，故障是无穷大。
再依原理图判断出断点。
33：
用Z轴手轮轻轻转动2度，测HXS2+A/-A的波形。
34：
用Z轴手轮轻轻转动2度，测HXS2+B/-B的波形。
35：
Z轴不能移动，断电测CP+
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