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802S实验指导书

《数控技术及加工编程》实验指导书

机电工程系

官峰编

2008年9月

第一章主要器件介绍2

第一节SINUMERIK802Sbaseline控制器2

第二节STEPDRIVEC步进驱动器6

第三节步进电机7

第四节主轴变频器8

第五节高速电主轴14

第二章实验

实验一：

数控系统认识实验16

1．1认识控制器面板……………………………………………16

1．2认识控制器的接口…………………………………………22

1．3认识驱动器的接口…………………………………………29

1．4认识变频主轴系统…………………………………………32

1．5认识系统主电路……………………………………………35

1．6系统控制电路的连接………………………………………39

实验二：

手动“加工”及回参考点“加工”实验45

实验三：

MDA“加工”实验50

实验四：

故障诊断及排除实验52

4．1限位故障的排除……………………………………………52

4．2主轴正反转故障的排除……………………………………55

4．3主轴不可调速故障的排除…………………………………57

4．4进给轴运行故障的排除……………………………………59

4．5进给轴方向故障的排除……………………………………61

附录G代码及其功能

第一章主要器件介绍

第一节SINUMERIK802Sbaseline控制器

SSINUMERIK802Sbaseline是专门为中国数控机床市场而开发的经济型CNC控制系统。

其特性如下:

结构紧凑，高度集成于一体的数控单元，操作面板，机床操作面板和输入输出单元

机床调试配置数据少，系统与机床匹配更快速、更容易

简单而友好的编程界面，保证了生产的快速进行，优化了机床的使用

数控系统正面示图

数控系统背面示图

SINUMERIK802Sbaseline集成了所有的CNC，PLC，HMI，I/O于一身：

可独立于其他部件进行安装。

坚固而又节省空间的设计，使它可以安装到最方便用户的位置

操作面板提供了所有的数控操作，编程和机床控制动作的按键以及8英寸LCD显示器，同时还提供12个带有LED的用户自定义键。

工作方式选择（6种），进给速度修调，主轴速度修调，数控启动与数控停止，系统复位均采用按键形式进行操作

SINUMERIK802Sbaseline的输入/输出点为48个24V的直流输入和16个24V的直流输出。

输出同时工作系数为0.5时负载能力可达0.5A。

为了方便安装，输入输出采用可移动的螺丝夹紧端子，该端子可用普通的螺丝刀来紧固

SINUMERIK802Sbaseline可控制三个进给轴。

SINUMERIK802Sbaseline提供脉冲及方向信号的步进驱动接口。

除三个进给轴外，SINUMERIK802Sbaseline提供一个±10V的接口用于连接主轴驱动。

SINUMERIK802Sbaseline控制软件已经存储在数控部分的Flash-EPROM（闪存）上，Toolbox软件工具（调整所用的软件工具）包含在标准的供货范围内。

系统不再需要电池，免维护设计。

采用电容防止掉电引起的数据丢失。

程序的变化和新程序软件存储。

系统软件面向车床和铣床应用，并可单独安装。

在每一个工具盒中都包含有车床和铣床的PLC程序示例，以便用户能很快地调试完毕。

技术数据

·3个伺服轴（脉冲/方向信号）和一个主轴（±10V）

·8´´薄型LCD液晶显示

·256KB的零件程序存储容量

·程序段预读

·手轮功能

·可达15把刀具，30个刀沿

·RS-232-C串行接口

·使用IP65设计的操作面板和机床控制面板（前面板）

·12个带LED的按键，可自定义按键功能

·全数控键盘

·集成的袖珍计算器

·示教功能（选件）

·仿真功能（V04.01.01以上版本具有）

·标准的48位数字输入和16位数字输出

·带16位数字输入和数字输出功能的扩展模块

·急停按钮（选件）

·示波器

·功能强大的梯形图PLC编程

SINUMERIK802Sbaseline具有诸多先进的功能

·采用DIN66025编程，快捷简便

·简单的碰触对刀方式

·利用轮廓线辅助编程

·可使用工艺循环加工复杂工件

车削加工

·凹槽切削

·退刀槽切削

·毛坯加工

·螺纹切削

·钻孔，镗孔

·深孔钻加工

·攻丝（使用或不使用补偿卡头）

·通孔

铣削加工

·深孔铣削

·螺纹切削（使用或不使用补偿卡头）

·排孔加工－指排孔，圆排孔

·锥形扩孔

·各种槽和圆形槽的铣削加工

除此之外，还具有以下特性

·外部处理——通过RS-232-C（V.24）接口处理大的加工程序

·示教功能（选件）——使用手轮或方向键进行编程输入

·结构紧凑——可在较小的空间内进行零件更换

·高速加工——即便采用较高的编码率仍可保证加工的高速性

·高灵敏度——得益于紧凑的结构设计

·强大的PLC功能——广泛适于机床应用

第二节STEPDRIVEC步进驱动器

STEPDRIVEC步进驱动器。

STEPDRIVEC步进驱动器

STEPDRIVEC/C+为单轴的步进驱动器，用于五相步进电机。

对于STEPDRIVEC驱动扭矩可达12Nm，而STEPDRIVEC+则可达25Nm。

它们可以并排安装（最小间距100mm）。

电源直接接到驱动器上的端子上。

内部及外部风扇均不需要。

STEPDRIVEC/C+的技术规格：

供电电压85VAC,+20%,-30%单相

频率45HZ～66HZ

功率损耗80KW～50KW

相电流3.5A～17A

直流母线电压120V

步数每转1000步

约重4.5kg～4.7kg

尺寸（宽”高”深）

STEPDRIVEC90x307x176mm

STEPDRIVEC+100x327x180mm

第三节步进电机

这些步进电机中驱动扭矩为3.5Nm的直径为92，6Nm、9Nm、12Nm的直径为110，而1SNm和25Nm的直径则为130。

连接通过端子盒实现。

步进电机的技术规格：

电机类型：

五相步进电机

电机电压：

12OV

类型：

（根据DIN42950）IMBS

冷却：

自然风冷

轴端：

滑键

连接类型：

端子盒

第四节主轴变频器

本系统使用的变频器是SINAMICSG110，它是用于控制三相交流电动机速度的变频器。

单相电源电压，额定功率120W到3.0KW可供用户选用。

本变频器具有很高的运行可靠性。

因而降低了电动机运行的噪声。

全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。

SINAMICSG110具有缺省的工厂设置参数，它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。

G110变频器

接线图

典型的安装方法

控制线的典型连接

控制端子

端子号

标识

功能

DOUT-

数字输出（－）

DOUT+

数字输出（＋）

DIN0

数字输入O

DIN1

数字输入1

DIN2

数字输入2

带电位隔离的输出＋24V/50mA

输出OV

控制方式

模拟控制

USS串行接口控制

输出＋10V

RS485P＋

ADC

模拟输入

RS485N－

输出OV

BOP面板

BOP的按钮及其功能

显示/按钮

功能

功能说明

状态显示

LCD显示变频器当前所用的设定值。

起动

变频器

按此键起动变频器。

缺省值运行时此键是被封锁的。

为了使此键的操作有效，应按照下面的数值进行设置：

P0700=1或P0719=10...15

停止

变频器

OFF1按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车。

缺省

值运行时此键被封锁；为了使此键的操作有效，应设置：

P0700=1或P0719=10...15

OFF2按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下

自由停车。

此功能总是“使能”的。

改变电动

机的方向

按此键可以改变电动机的转动方向。

电动机的反向用负号（－）表示或用闪烁的小数点表示。

缺省值运行时此键是被封锁的。

为了使此键的操作有效，应设置：

P0700=1或P0719=10...15。

电动机

点动

在变频器“运行准备就绪”的状态下，按下此键，将使电动机起动，并按预设定的点动频率运行。

释放此键时，变频器停车。

如果电动机正在运行，按此键将不起作用。

功能

此键用于浏览辅助信息。

变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动，将显示以下参数的数值：

1.直流回路电压（用d表示–单位：

V）。

2.输出频率（Hz）。

3.输出电压（用o表示–单位：

V）。

4.由P0005选定的数值（如果P0005选择显示上述参数中的任何一个（1-3），这里将不再显示）。

连续多次按下此键，将轮流显示以上参数。

跳转功能

在显示任何一个参数（rXXXX或PXXXX）时短时间按下此键，将立即跳转到r0000，如果需要的话，您可以接着修改其它的参数。

跳转

到r0000后，按此键将返回原来的显示点。

故障确认

在出现故障或报警的情况下，按

键可以对故障或报警进行确认。

参数访问

按此键即可访问参数。

增加数值

按此键即可增加面板上显示的参数数值。

减少数值

按此键即可减少面板上显示的参数数值。

LED的状态显示

变频器电源未接通LED（发光二极管）灭

变频器上电/准备闪光，1000ms亮/1000ms灭

变频器正常运行LED连续光亮

一般报警信号闪光，500ms亮/200ms灭

故障闪光，100ms亮/100ms灭

参数修改

利用基本操作面板（BOP）可以改变变频器的各个参数。

为了利用BOP设定参数，必须装上BOP。

BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。

参数的信息不能用BOP存储。

在缺省设置时，用BOP控制电动机的功能是被禁止的。

如果要用BOP进行控制，参数P0700应设置为1，参数P1000也应设置为1。

变频器加上电源时，也可以把BOP装到变频器上，或从变频器上将BOP拆卸下来。

如果BOP已经设置为I/O控制（P0700=1），在拆卸BOP时，变频器驱动装置将自动停车。

用基本操作面板（BOP）更改参数的数值

下面的图表说明如何改变参数P0003的数值。

修改下标参数数值的步骤见下面图。

按照这个图表中说明的类似方法，可以用‘BOP’设定任何一个参数。

操作步骤

显示结果

按

键，访问参数

按

或

键，直到所要求的参数，如显示出P0003

按

键，进入参数访问级

按

或

键，达到所要求的数值（例如:

3）

按

键，确认并存储参数的数值

现在已设定为第3访问级，使用者可以看到第1至第3级的全部参数

参数

说明

P0010

1=快速调试

开始快速调试

在电动机投入运行前，P0010必须回到0，但是，如果调试结束后选定P3900=1，那么，P0010的回0操作是自动进行的。

P0100

0=kW/50Hz

1=hp/60Hz

2=kW/60Hz

选择地区是欧洲/北美

用DIP开关设定为0或1，或把参数P0100设定为2。

P0304

电动机的额定电压

根据铭牌输入电动机额定电压（V）

P0305

电动机的额定电流

根据铭牌输入电动机额定电流（A）

P0307

电动机的额定功率

根据铭牌输入电动机额定功率（kW），如果P0100=1，功率单位应是hp

P0310

电动机的额定频率

根据铭牌输入电动机额定频率（Hz）

P0311

电动机的额定速度

根据铭牌输入电动机额定速度（rpm）

P0700

选择命令源（on（接通）off（断开）reverse（反转））

1=BOP

2=由端子排输入

5=USS接口

P1000

1BOP设定值

2模拟设定值（缺省设置）

3固定频率

5=USS接口

P1080

最低频率

本参数设定最低的电动机频率[0-650Hz]。

电动机运行在最低频率时，将不顾频率的设定值是多少。

这里设定的数值既适用于顺时针方向转动，也适用于反时针方向转动。

P1082

最高频率

本参数设定最高的电动机频率[0-650Hz]。

电动机运行在最高频率时，将不顾频率的设定值是多少。

这里设定的数值既适用于顺时针方向转动，也适用于反时针方向转动。

P1120

斜坡上升时间

0-650S

电动机从静止状态加速到最高频率（P1082）所用的时间。

P1121

斜坡下降时间

0-650S

电动机从最高频率（P1082）减速到静止停车所用的时间。

P3900

结束快速调试

0快速调试结束,不进行电动机参数计算或复位为工厂缺省设置值。

1结束快速调试，进行电动机参数计算或复位为工厂缺省设置值（推荐的方式）。

2结束快速调试，进行电动机参数计算和I/O复位

3结束快速调试，进行电动机参数计算，但不进行I/O复位

第五节高速电主轴

JG系列高速电主轴（高速电机、高速磨头），广泛应用于数控钻削、铣削设备，三维雕刻、精密磨床、模具加工及其它高速机械。

整机及零件均经过精密加工，并采用高速超精密轴承，具有转速无级可调，精度高转矩大、体积小、运行平稳、噪音低等特点。

本实验台使用的高速电主轴的电气参数：

型号：

JGD-85

功率：

1500W

基准电压：

220V

最在电流：

4.0A

基准频率：

400Hz

最高频率：

400Hz

最高转速：

24000r/min

冷却方式：

水冷

高速电主轴使用中应注意的事项：

1、高速电主轴需与变频器配套使用，严禁与电网电压直接连接，否则会造成高速电主轴直接损坏。

2、必需对变频器的参数进行正确设定，确保基准频率（转拆频率）与高速电主轴要求的参数保持一致。

因此变频器中的关于电机的基本参数建议用户不要修改。

3、高速电主轴在用户无特殊要求的情况下，旋转方向为从电主轴的后端往前看顺时针方向。

因为主轴反转时其轴端上的螺帽会容易松动脱落，发生危险。

4、水冷式高速电主轴如长时间不用，将水道内的冷却水清除干净，注入少量防绣油，并对电主轴整体作防绣、防潮处理。

第二章实验

本实验指导书提供了4个实验：

实验1、数控系统认识实验。

该实验包含了认识控制器面板、认识控制器的接口、认识驱动器的接口、认识变频主轴系统、认识系统主电路、系统控制电路的连接等内容。

实验2、手动“加工”及回参考点“加工”操作实验。

实验3、MDA“加工”操作实验。

实验4、故障诊断及排除实验。

内容包括限位故障的排除、主轴正反转故障的排除、主轴不可调速故障的排除、进给轴运行故障的排除、进给轴方向故障的排除。

实验是以循序渐进的方式安排的。

除了本指导书的4个实验外，还可以自行灵活组合，实现更多的实验，充分发挥这套设备的潜能。

特别是故障诊断，可以灵活的掌握。

实验一数控系统认识实验

1．1、认识控制器面板

一、实验目的

1、了解SINUMERIK802Sbaseline控制器的操作台构成

2、了解SINUMERIK802Sbaseline控制器的软件操作界面

二、实验设备

DEC1000-802S-X数控系统综合实验装置

三、认识设备

SINUMERIK802S/Cbaseline操作面板

NC键盘区（左侧）

各按键功能说明：

1）加工显示键:

按此键后，屏幕立即回到加工显示的画面．在此可以见到当前各轴的加工状态。

2）返回键：

返回到上一级菜单。

3）软键：

在不同的屏幕状态下，操作对应的软键，可以调用相应的画面。

4）删除／退格键：

在程序编辑画面时，按此键删除（退格）消除前一字符。

5）报警应答键：

报警出现时，按此键可以消除部分报警（取决于报警级别）。

6）选择／转换键：

在设定参数时，按此键可以选择或转换参数。

7）光标向上键／上档：

向上翻页键。

8）菜单扩展键：

进人同一级的其它菜单画面。

9）区域转换键：

不管目前处于何画面，按此键后都可以立即回到主画面。

10）垂直菜单键：

在某些特殊画面，按此键可以垂直显示可选项。

11）光标向右键。

12）光标向下踺／上档：

向下翻页键。

13）回车／输入键：

按此键确认所输入的参数或者换行。

14）空格键：

在编辑程序时，按此键插入空格。

15）光标向左键。

16）字符键：

用于字符输入，上档键可转换对应字符。

17）上档键：

按数字键或者字符键时。

同时按此键可以使数字／字符的左上角字符生效。

18）数字键：

用于数宁输入。

机床控制面板区域：

各按键及其显示功能说明：

显示

1）POK（绿灯）：

电源上电。

灯亮表示电源正常供电。

2）ERR（红灯）：

系统故障。

此灯亮表示CNC出现故障。

3）DIA（黄灯）：

诊断。

该灯显示不同的诊断状态，正常状态时闪烁频率为1：

1。

4）急件开关（选件）。

5）K1～K12用户白定义键（带LED）：

用户可以编写PLC程序进行键的定义。

6）用户定义键（不带LED）。

运行方式键。

7）增量选择键：

在JOG方式（于动运行方式）下，按此键可以进行增量方式的选择，范围为：

1，l0，100，1000。

8）点动方式键：

按此键切换到手动方式。

9）参考点方式键：

在此方式下运行回参考点。

10）自动方式键：

按此键切换到自动方式，按照加工程序自动运行。

11）单段方式键：

自动方式下复位后．可以按此键设定单段方式，程序按单段运行。

12）EDA方式键：

在此方式下手动编写程序。

然后自动执行。

主轴键

13）主轴正转键：

按此键，主轴正方向旋转。

14）主轴停止建：

按此键，主轴停止转动。

l5）主轴反转键：

按此键，主轴反方向旋转。

点动键

16）X轴点动正向键：

在手动方式下按此键，X轴在正方向点动。

17）X轴点动负向键：

在手动方式下按此键，X轴在负方向点动。

18）Z轴点动正向键：

在于动方式下按此键，Z轴在正方向点动。

19）Z轴点动负向键：

在手动方式下按此键，Z轴在负方向点动。

20）快速运行叠加键：

在手动方式下，同时按此键和一个坐标轴点动键．坐标轴按照快速进给速度点动。

倍率键

21）进给轴倍率增加键：

进给轴倍率大于100％时LED亮；达到120％时（最大）LED闪烁。

22）主轴倍率增加键：

主轴倍率大于100％时LED亮；达到120％时（最大）LED闪烁。

23）进给轴倍率100％键：

按此键大于MD14510（13）所设定的时间值（缺省值为1.5秒）时，进给轴倍率直接变为100％。

24）主轴倍率100％键：

按此键大干MDl4510（13）所设定的时间值（缺省值为l.5秒）时，主轴倍率直接变为100％。

25）进给轴倍率减少键：

按此键大于MD14510（12）所设定的时间值（缺省值为1.5秒）时，进给轴倍率直接变为0％。

进给轴倍率大于在0％～100％时进给轴倍率减少键LED亮；达到0％时（最小）LED闪烁。

26）主轴倍率减少键：

按此键大于MD14510（12）所设定的时间值（缺省值为1.5秒）时，主轴倍率直接变为00％。

主轴倍率大于在0％～100％时主轴倍率减少键LED亮；达到50％时（最小）LED闪烁。

29）复位键：

按此键，系统复位，当前程序中断执行。

28）程序停止键：

按此键，当前执行的程序中断执行，系统停止运行。

29）程序启动键：

按此键，系统开始执行程序，进行加。

屏幕分划

上图中的序号分别是：

1．当前操作区域：

加工；参数；程序；通讯；诊断。

（可以在主菜单上通过选择不同的软键进行操作）

2．程序状态：

程序停止；程序运行；程序复位。

程序停止——按

后程序停止运行；

程序运行——按

后程序开始运行；

程序复位——按

后程序复位。

3．运行方式：

点动方式；自动方式；MDA方式。

点动方式——按

进行点动力式运行；

自动方式——按

进行自动力式运行；

MDA方式一—按

进行MDA方式运行。

4.状态显示：

程序段跳跃；空运行；快速修调；单段运行；程序停止；程序测试；步进增量。

5．操作信息。

6．程序名。

7．报警显示行。

8．工作窗口。

9．返回键。

10．扩展键。

11．软键。

12．垂直菜单。

13．进给轴速度倍率。

14．齿轮级。

15．主轴速度倍率。

四、实验步骤

在实物上找到上述的各个部分。

五、实验记录（报告）

简述机床控制面板和软件操作界面的构成。

六、注意事项

1．请爱护设备

1．2认识控制器的接口

一、实验目的

1、了解SINUMERIK802Sbaseline控制器的接口

2、了解SINUMERIK802Sbaseline系统的基本组成

二、实验设备

DEC1000-802S-X数控系统综合实验装置

三、认识设备

接口位置布局

CNC系统后视图

CNC部分：

X1电源接口（DC24V）。

3芯螺钉端子块，用于连接24V负载电源。

X2RS232接口（V24）

9芯D型插座

X6主轴接口（ENCODER）

15芯D型插座，用于连接一个主轴增量编码器。

X7驱动接口（AXIS）

50芯D型插座，用于连接具有包括主轴和最多3个驱动的功率模块。

X10手轮接口（MPG）

10芯插头，用于连接手轮。

X20数字输入（DI）

10芯插头，用于连接NC-READY继电器。

DI/DO部分

X100到X105

10芯插头，用于连接数字输入。

X200到X201

10芯插头，用于连接数字输出。

系统框图

SINUMERIK802Sbaseline与STEPDRIVEC/C+组成的铣床系统框图

各部件的连接

进给驱动接口（X7）的连接

插座X7引脚分布：

引脚

信号

类型

引脚

信号

类型

引脚

信号

类型

N.C.

AGND4

PULS1

DIR1

PULS2_N

DIR2_N

PULS3

DIR3

PULS4_N

DIR4_N

N.C.

SE4.1

ENABLE1

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