基于FANUCOIMATE系统的CK518数控立车电气控制电气.docx

1、基于FANUCOIMATE系统的CK518数控立车电气控制电气第一章 电气系统控制设计21.1选件21.2电源41.3数控装置与软驱单元的连接61.4数控装置与外部计算机的连接81.5数控装置开关量的输入/输出91.6数控装置与手持单元的连接131.7数控装置与主轴装置的连接171.8数控装置与进给驱动装置的连接211.9电磁兼容设计241.10数控机床系统总体设计25第二章 伺服电机的选择与计算342.1伺服电机的选择计算342.2惯量匹配计算34第五章 参考文献36前言随着社会生产和科学技术的开展与进步，PLC技术正在不断地深入到各个领域并迅速地向前推进，特别是近几年来在机械加工领域引起了

2、许多深刻的改革。双面钻孔组合机床在运用就是运用了PLC技术与机床电气的过程与考前须知，实现了机电一体化的运用，这便使双面组合钻床操作更加方便，大大提高了工作效率。目前，在机械制造业中已不再是仅仅要求单机自动化，而是要#现一条生产线，一个车间、一个工厂甚至更大规模的全盘自动化，这便表达PLC技术的重要性。在设计中，参考了机电一体化技术方面和PLC方面的教材和资料，在书后的参考文献中列出，这些珍贵的资料对我完成毕业设计起到了重要的作用，在设计中有许多不妥之处，敬请教师提出珍贵指正.第一章电气系统控制设计1.1选件：1.1.1数控装置选件：选择华中“世纪星HNC-21 系列数控装置HNC-21T H

3、NC-21M 特点：“世纪星HNC-21系列数控装置HNC-21T、HNC-21M采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业PC机、高性能32位中央处理器，配置7.5彩色液晶显示屏和标准机床工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口、远程I/O板接口于一体，支持硬盘、电子盘等程序存储方式以与软驱、DNC、以太网等程序交换功能，主要适用于数控车、铣床和加工中心的控制。具有高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点；图1所示为NNC-21数控装置与其他装置、单元连接的总体框图。注：图中除电源接口外，其他接口都不是必须使用的。图1 总体框图图2 HNC-21数控装置接

4、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XS30XS33：模拟式、脉冲式含步进式进给轴控制接口XS40XS43：串行式NSV-11型伺服轴控制接口假设使用软驱单元那么XS2、XS3、XS4、XS5为软驱单元的转接口。2.3.1.2软驱单元选件：软驱单元为系统的数据交换单元，该单元可为系统扩展软盘数据交换、外接键盘、RS232、DNC和以太网接口等功能。需要通过转接线与HNC-21数控装置连接使用

5、。软驱单元接口如图3所示：图3 软驱单元接口图前视图接口用于和外部计算机连接，后视图接口用于和HNC-21连接。2.3.1.3手持单元选件：手持单元提供急停按钮、使能按钮、工作指示灯、坐标选择OFF、X、Y、Z、4、倍率选择X1、X10、X100与手摇脉冲发生器。手持单元仅有一个DB25的接口。如图4所示：图4 手持单元接口图手持接口插头连接但HNC-21数控装置的手持控制接口XS8上。2.3.1.4I/O端子板选件：I/O端子板分输入端子板和输出端子板两种，通常作为HNC-21数控装置XS10、XS11、XS20、XS21接口的转接单元使用，以方便连接与提高可靠性。输入端子板与输出端子板均提

6、供NPN和PNP两种端子。每块输入端子板含20位开关量输入端子；每块输出端子板含16位开关量输出端子与急停两位与超程两位端子。图5 输入端子板接口图图6 输出端子板接口图2.3.2电源：2.3.2.1供电要求 电源容量：数控装置外部电源1：AC24V或DC24V 100W。 PLC电路外部电源2：DC24V 不低于50W。 电 源 线：采用屏蔽电缆或双绞线。 外部电源1采用交流AC24V电源时参见供电方式一，建议数控装置不与其他外部设备共用电源。 外部电源2建议采用直流DC24V/50W开关电源。假设开关量输出信号控制的直流24V继电器较多，可适当增加电源容量，或另外提供电源，但必须与外部电源

7、2共地。假设Z轴抱闸和电磁阀也虚DC24V供电，尽量不要与外部电源2共用，以减少电磁阀等器件对数控装置的干扰。 外部电源1采用直流DC24V电源时，可以与外部电源2共用一个容量不低于150W的直流24V开关量参见供电方式二。 外部电源1，2经过数控装置内部电路，由XS8向手持单元上的开关元件与手摇脉冲发生器提供电源，如图11所示。 远程I/O端子板上的输入/输出开关量可在本地单独使用电源。2.3.2.2供电方式一：采用交流24V+直流24V供电：图9 供电方式一2.3.2.3供电方式二：采用直流24V供电：图10 供电方式二2.3.2.4接地：2.3.2.4.1接大地： XS1的6脚在内部已与

8、数控装置的机壳接地端子接通。由于电源线电缆中的地线较细，因此，必须单独增加一根截面积不小于2.5平方毫米的黄绿铜导线作为地线与数控装置的机壳接地端子相连。2.3.2.4.1接信号地： XS1的4脚在数控装置内部已与XS10、XS11、XS20、XS21开关量接口的1、2、14、15脚连通。但为了提高开关量信号的抗干扰能力，XS10、XS11、XS20、XS21开关量接口的1，2，14，15脚应采用单独的电线连接到外部DC24V电源地上，以减少流过XS1的4脚24V地的电流，如图11所示。 假设某些输入/输出开关量控制或接收信号的电气元件如继电器、按钮灯、接近开关、霍尔开关的供电电源是单独的，那

9、么其供电电源必须与输入输出开关量的供电电源共地。否那么，数控装置不能通过输出开关量可靠地控制这些元器件，或从这些元器件接收信号。2.3.3数控装置与软驱单元的连接软驱单元含3.5软驱驱动器与标准PC键盘接口小圆口、RS232接口、以太网接口。各接口的功能和引脚定义与HNC-21数控装置完全一样。图12为软驱单元与数控装置的连接图。图12 与软驱单元的连接框图图中连接软驱单元的四根扩展线接线方式，均以相应引脚一一对应焊接，如图13所示。图13 软驱单元的接线图软驱单元与HNC-21数控装置之间的距离主要是受软驱连接电缆的长度限制，所以二者之间的电缆长度不宜超过1米。2.3.4数控装置与外部计算机

10、的连接： HNC-21数控装置可以通过RS232或以太网与外部计算机连接，并进展数据交换与共享。在硬件连接上，可以直接由HNC-21数控装置反面的XS3、XS5接口连接，也可以通过软驱单元上的串口接口进展转接。2.3.4.1通过RS232口与外部计算机连接：图15 数控装置通过RS232口与PC计算机连接有软驱单元的情况2.3.4.2连接以太网：通过以太网与外部计算机连接是一种快捷、可靠的方式。可以是与某台外部计算机直接电缆连接见图16和图17，也可以是先连接到HUB集线器，再经HUB连入局域网，与局域网上的其他任何计算机连接见图18和图19。在硬件上，可以直接使用HNC-21反面的以太网连接

11、，也可以通过软驱单元转接后，用软驱单元上的以太网口连接。连接电缆请使用网络专用电缆。以太网接口插头型号均为RJ45。直接电缆连接：图16 数控装置通过以太网口与外部计算机直接电缆连接没有软驱单元的情况2.3.5数控装置开关量的输入/输出2.3.5.1开关量输入输出接口世纪星HNC-21数控开关量输入/输出接口，有本机输入/输出可通过输入/输出端子板转接和远程输入输出两种，其中本机输入有40位，本机输出32位，远程输入/输出各128位选件。2.3.5.1.1开关量输入接口特性1等效电路NPN开关量输入：图20 输入开关量接口等效电路NPN型PNP开关量输入：图21 输入开关量接口等效电路PNP型

12、注：1HNC-21本机输入为NPN开关量输入；2输入端子板可提供NPN和PNP两种开关量输入端子；3远程输入板可提供NPN和PNP两种开关量输入端子。 2技术参数： 1.采用光电耦合技术，最大隔离电压2500VRMS一分钟 2.电源电压24V 3.导通电流IF=59mA 4.最大漏电流0.1mA 5.滤波时间约2毫秒 注：用有源开关器件如无触点开关、霍尔开关等时，必须采用DC24V规格。1输入端子板接口：图23 输入端子板接口图图24 2远程输入端子板接口：图25 远程输入端子板接口图J1：与数控装置或上级远程I/O端子板连接接口；J2：与下级远程I/O端子板连接接口；J3：输入开关量NPN和

13、PNP和直流24V电源端子。 对于同一位，N型和P型不能同时使用。图262.3.5.1.3开关量输出接口特性1等效电路NPN开关量输出接口：图27 输出开关量接口等效电路NPN型PNP型开关量输出接口：图28 输出开关量接口等效电路PNP型注：1.HNC-21本机输出为NPN型输出； 2.输出端子板可同时提供PNP和NPN型输出； 3.远程输出端子板分为两种，可分别提供NPN型和PNP型两种端子。 2技术参数 1.采用光电耦合技术，最大隔离电压2500VRMS一分钟 2.电源电压24V 3.最大输出电流100mA2.3.5.1.4开关量输出接口引脚定义1HNC-21本机开关量输出接口：图29

14、HNC-21本机开关量输出接口图2输出端子板接口：图30 输出端子板接口图图31 注：对应于同一位，N型和P型不可同时使用。3远程输出端子板接口：图32 远程输出端子板接口图J1：与数控装置或上级远程I/O端子板连接接口；J2：与下级远程I/O端子板连接接口；J3：输出开关量NPN型和直流24V电源端子。图33 注：对于端子为PNP型的远程输出端子板，J3端子334脚的信号为P0P31。3.5.2直接连接到数控装置：可将外部的输入/输出信号，直接连接到世纪星HNC-21装置上的X10、X11插座。这种连接方式一般用于所需I/O点较少，数控装置与电气柜一体的情况。具有本钱低，连接简单的特点，缺点是不方便电缆拆装，没有PNP型输入、输出端子。图34 开关量输入接线图图35 开关量输出接线图2.3.5.4通过远程I/O端子板连接采用通讯方式工作，通过HNC-21数