模塊三數(shù)控機床電氣控制第1頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五理論與技能要點一、數(shù)控機床對進給驅(qū)動系統(tǒng)的要求根據(jù)不同的控制方式，進給伺服分為開環(huán)控制與閉環(huán)控制兩類開環(huán)控制常采用步進電機作為驅(qū)動元件，它不需要由位置和速度檢測元件組成反饋檢測回路。閉環(huán)控制采用伺服電機作為驅(qū)動元件，根據(jù)位置檢測元件所處在數(shù)控機床不同的位置第2頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五閉環(huán)可以分為半閉環(huán)控制、全閉環(huán)控制和混合閉環(huán)控制。半閉環(huán)控制一般將檢測元件安裝在伺服電機的非輸出軸端，伺服電機角位移通過滾珠絲杠等機械傳動機構轉(zhuǎn)換為數(shù)控機床工作臺的直線位移。全閉環(huán)控制是將位置檢測元件安裝在機床工作臺或某些部件上，以獲取工作臺的實際位移量?；旌祥]環(huán)控制則采用半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制結合的方式。第3頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五交流進給伺服電機一般為永磁式同步電機，電動機主要由三部分組成，即：定子、轉(zhuǎn)子和檢測元件。其中定子由定子沖片、三相繞組線圈、支撐轉(zhuǎn)子前后端蓋和軸承等組成。伺服電機的轉(zhuǎn)子主要由多對極的磁鋼、轉(zhuǎn)子沖片和電動機軸構成。第4頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五數(shù)控機床對進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)一般有以下幾點要求：1．進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)要具有快速性（即過度時間短）的特點，從零速到設定速度的時間小于200ms。2．進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)要具有較寬的調(diào)速范圍，以適合不同零件、不同工藝的要求。3．進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)要具有較強的過載能力，在低速切削時保持恒轉(zhuǎn)矩，無爬行現(xiàn)象。4．進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)精度一般為1μm或0.1μm。5．進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)要有高可靠性。第5頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五二、進給驅(qū)動系統(tǒng)的分類1．按執(zhí)行元件的類別分類按執(zhí)行元件的類別，可分為步進電動機、直流電動機、交流電動機進給驅(qū)動系統(tǒng)。（1）步進電動機進給驅(qū)動系統(tǒng)步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)選用功率型步進電動機作為驅(qū)動元件。它主要有反應式和混合式兩類。反應式價格較低，混合式價格較高，但混合式步進電動機的輸出力矩大，運行頻率及升降速度快，因而性能更好。第6頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（2）直流電動機進給驅(qū)動系統(tǒng)大慣量直流電動機具有良好的寬調(diào)速特性，其輸出轉(zhuǎn)矩大，過載能力強。由于電動機自身慣量較大，與機床傳動部件的慣量相當，因此，所構成的閉環(huán)系統(tǒng)安裝在機床上，幾乎不需再做調(diào)整（只要安裝前調(diào)整好），使用十分方便。第7頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（3）交流電動機進給驅(qū)動系統(tǒng)目前已逐漸取代了直流伺服電動機。交流伺服電動機與直流伺服電動機相比最大的優(yōu)點在于它不需要維護，制造簡單，適合于在惡劣環(huán)境下工作。交流伺服電動機有交流同步電動機與異步電動機兩大類。大多數(shù)交流進給驅(qū)動系統(tǒng)采用永磁式同步電動機。永磁式同步電動機主要由三部分組成，即定子、轉(zhuǎn)子和檢測元件。第8頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五2．按有無檢測元件和反饋環(huán)節(jié)分類按有無檢測元件和反饋環(huán)節(jié)，可分為開環(huán)、閉環(huán)控制兩類。開環(huán)控制與閉環(huán)控制的主要區(qū)別為是否采用了位置和速度檢測反饋元件組成反饋系統(tǒng)。第9頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五開環(huán)控制一般采用步進電動機作為驅(qū)動元件，沒有位置和速度反饋控制回路，從而簡化了線路，設備投資低，調(diào)試維修都很方便，但它的進給速度和精度都較低，一般應用于經(jīng)濟型數(shù)控機床及普通的機床改造。第10頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五閉環(huán)控制一般采用伺服電動機作為驅(qū)動元件，可以分為半閉環(huán)、全閉環(huán)和混合閉環(huán)三種。半閉環(huán)控制一般將檢測元件安裝在伺服電動機的非輸出軸端，伺服電動機角位移通過滾珠絲杠等機械傳動機構轉(zhuǎn)換為數(shù)控機床工作臺的直線或角位移。全閉環(huán)控制是將位置檢測元件安裝在機床工作臺或某些部件上，以獲取工作臺的實際位移量?；旌祥]環(huán)控制則采用半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制結合的方式。第11頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五半閉環(huán)位置檢測方式一般將位置檢測元件安裝在電動機的軸上（通常已由電動機生產(chǎn)廠家裝好），用以精確控制電動機的角度，然后通過滾珠絲杠等傳動機構，將電動機的角度變化轉(zhuǎn)換成工作臺的直線位移。在精度要求適中的中、小型數(shù)控機床上半閉環(huán)控制得到了廣泛的應用。第12頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五圖3-12半閉環(huán)控制的進給驅(qū)動系統(tǒng)半閉環(huán)方式的優(yōu)點是它的閉環(huán)環(huán)路短（不包括傳動機械），因而系統(tǒng)容易達到較高的位置增益，不發(fā)生振蕩現(xiàn)象，它的快速性也好，動態(tài)精度高，傳動機構的非線性因素對系統(tǒng)的影響小。但如果傳動機構的誤差過大或誤差不確定，則數(shù)控系統(tǒng)難以補償。因此要進一步提高精度，只有采用全閉環(huán)控制方式。第13頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五全閉環(huán)方式直接從機床的移動部件上獲取位置的實際移動值，因此其檢測精度不受機械傳動精度的影響。第14頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五所以采用全閉環(huán)方式時必須增大機床的剛性，改善滑動面的摩擦特性，減小傳動間隙，這樣才有可能提高位置增益。全閉環(huán)方式主要應用在精度要求較高的大型數(shù)控機床上。第15頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五混合閉環(huán)方式采用半閉環(huán)與全閉環(huán)結合的方式。它利用半閉環(huán)所能達到的高位置增益，從而獲得了較高的速度與良好的動態(tài)特性，又利用全閉環(huán)補償半閉環(huán)無法修正的傳動誤差，從而提高了系統(tǒng)的精度?；旌祥]環(huán)方式適用于重型、超重型數(shù)控機床，因為這些機床的移動部件很重，設計時提高剛性較困難。第16頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五三、華中世紀星HNC-21/22數(shù)控系統(tǒng)與進給驅(qū)動裝置的連接在數(shù)控機床上進給驅(qū)動裝置根據(jù)來自CNC的指令，控制電動機按指令運行，以滿足數(shù)控機床工作的要求。因此進給驅(qū)動裝置至少要求具備工作電源接口、接收CNC或其他設備指令以及控制電動機運行的接口，這些是最基本的接口。第17頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五圖3-15進給驅(qū)動裝置的基本接口（以SH－50806A五相步進驅(qū)動器為例）第18頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五進給驅(qū)動裝置的接口按功能的不同，可分為：指令接口、控制接口、狀態(tài)接口、安全互鎖接口、通訊接口、顯示接口等。第19頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五1．電源接口進給驅(qū)動裝置的電源一般分為動力電源和邏輯電路電源，對于交流伺服進給驅(qū)動裝置，還需要控制電源。動力電源是指進給驅(qū)動裝置用于變換以驅(qū)動電動機運行的電源；邏輯電路電源是指進給驅(qū)動裝置的開關量、模擬量等邏輯接口電路工作或電平匹配的電源，一般為直流24V，也有采用直流12V或5V；控制電源是指進給驅(qū)動裝置自身的控制板卡，面板顯示等內(nèi)部電路工作用的電源，一般為單相，電壓與動力電源相同，對于步進驅(qū)動裝置，該部分電源與動力電源共用。第20頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五2．指令接口進給驅(qū)動裝置一般采用脈沖接口或模擬量接口作為指令接口，有些還提供通訊和總線的方式作為指令接口。（1）模擬量指令接口一般用于伺服進給驅(qū)動裝置。采用模擬量指令時進給驅(qū)動裝置工作在速度模式下，位置則由CNC和電動機（半閉環(huán)控制）或機床（全閉環(huán)控制）上的位置檢測元件完成。第21頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五模擬量指令分為模擬電壓指令和模擬電流指令兩種，模擬量指令輸入接口原理如圖3-16所示，一般電壓指令的范圍是：－10V～+10V；電流指令的范圍是：－20mA～+20mA。電壓指令在遠距離傳輸是衰減比較明顯，因此，若驅(qū)動裝置兩種指令可選，則推薦使用或設定為模擬電流指令接口。第22頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（2）脈沖指令接口脈沖指令接口初期只用于步進驅(qū)動裝置，目前，市場銷售的通用伺服驅(qū)動裝置一般也都采用或提供脈沖指令接口，接口電路原理如圖3-17所示，外部輸入電路有長線驅(qū)動和集電極開路兩種形式。第23頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五采用脈沖指令接口時，伺服驅(qū)動裝置一般工作在位置半閉環(huán)控制模式下，速度環(huán)和位置環(huán)的控制都由伺服驅(qū)動裝置完成。位置信息由伺服驅(qū)動裝置反饋給CNC作監(jiān)控用，CNC也可以不讀取位置反饋信息，此時與控制步進電動機進給驅(qū)動裝置相同。脈沖指令接口有三種類型：單脈沖（脈沖+方向）方式、雙脈沖方式、正交脈沖方式。步進電動機驅(qū)動裝置一般只提供單脈沖方式，伺服驅(qū)動裝置則三種方式都提供。第24頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五假設CP、DIR為驅(qū)動裝置的脈沖指令接口，則不同的工作模式CP、DIR的含義如表3-10所示。單脈沖：CP為脈沖信號，DIR為方向信號；正交脈沖：CP與DIR的相位差為脈沖信號，CP與DIR的相位超前和落后關系決定電動機的旋轉(zhuǎn)方向；正反向脈沖：CP為正轉(zhuǎn)脈沖信號，DIR為反轉(zhuǎn)脈沖信號。脈沖模式電機正轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)單脈沖正交脈沖正反向脈沖第25頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（3）通訊指令接口CNC通過內(nèi)置式PLC的輸入開關量接口可以讀到進給驅(qū)動裝置“準備好”和“報警”兩種狀態(tài)，若需要獲得具體的報警內(nèi)容等更多的信息則需要占用更多的PLC輸入接口。常用的通訊指令接口有RS232、RS422、RS485。采用該方式控制進給驅(qū)動裝置時，數(shù)控裝置和進給驅(qū)動裝置之間只要一根通訊電纜即可完成對進給驅(qū)動裝置的所有控制，并獲得其所有工作信息。第26頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五任務三：華中世紀星HNC-21/22主軸控制實現(xiàn)任務的學習目標通過本章的學習，熟悉主軸的各種控制，并且能根據(jù)不同的應用場合正確連接主軸與數(shù)控系統(tǒng)。

第27頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五理論與技能要點一、主軸控制及系統(tǒng)性能數(shù)控機床對主軸一般有如下要求：1．輸出功率大，抗過載能力強。2．較寬的調(diào)速范圍，盡可能在全速度范圍內(nèi)提供主軸電動機的最大功率即恒功率范圍要寬。3．主軸要具有四象限驅(qū)動能力，加減速時間短。4．機床有螺紋加工、準停和線速度加工等功能時，主軸要具有進給控制和位置控制功能。5．可靠性高、低噪聲、體積小、質(zhì)量輕、溫升低。第28頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五二、與主軸控制相關的輸入/輸出開關量連接主軸裝置時需要使用輸入/輸出開關量控制主軸電機的啟停及接收相關的狀態(tài)與報警信息信號說明標號X/Y地址所在接口信號名腳號銑車輸入開關量主軸一檔到位X2.0X2.0XS10I165主軸二檔到位X2.1X2.1I1717主軸三檔到位X2.2I184主軸四檔到位X2.3I1916主軸報警X3.0X3.0XS11I2411主軸速度到達X3.1X3.1I2523主軸零速X3.2I2610主軸定向完成X3.3I2722輸出開關量系統(tǒng)復位Y0.1Y0.1XS20O0125主軸正轉(zhuǎn)Y1.0Y1.0O089主軸反轉(zhuǎn)Y1.1Y1.1O0921主軸制動Y1.2Y1.2O108主軸定向Y1.3O1120主軸一檔Y1.4Y1.4O127主軸二檔Y1.5Y1.5O1319主軸三檔Y1.6O146主軸四檔Y1.7O1518第29頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五三、主軸啟停控制主軸啟?？刂朴蒔LC承擔，標準銑床PLC程序和標準車床PLC程序中關于主軸啟?？刂频男盘柸绫?-12所示。信號說明標號X/Y地址所在接口信號名腳號銑車輸入開關量主軸速度到達X3.1X3.1XS11I2523主軸零速X3.2I2610輸出開關量主軸正轉(zhuǎn)Y1.0Y1.0XS20O089主軸反轉(zhuǎn)Y1.1Y1.1O0921第30頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五利用Y1.0、Y1.1輸出即可控制主軸裝置的正反轉(zhuǎn)及停止，當Y1.0接通時可控制主軸裝置正轉(zhuǎn),Y1.1接通時,主軸裝置反轉(zhuǎn),二者都不接通時,主軸裝置停止旋轉(zhuǎn)。在使用某些主軸變頻器或主軸伺服單元時也用Y1.0、Y1.1作為主軸單元的使能信號。部分主軸裝置的運轉(zhuǎn)方向由速度給定信號的正、負極性控制，這時可將主軸正轉(zhuǎn)信號用作主軸使能控制，主軸反轉(zhuǎn)信號不用。第31頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五四、主軸速度控制HNC-21/22通過XS9主軸接口中的模擬量輸出控制主軸轉(zhuǎn)速AOUT1的輸出范圍為-10V～+10V，用于雙極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動單元或變頻器，這時采用使能信號控制主軸的啟、停AOUT2的輸出范圍為0～+10V，用于單極性速度指令輸入的主軸驅(qū)動單元或變頻器，這時采用主軸正轉(zhuǎn)、主軸反轉(zhuǎn)信號控制主軸的正反轉(zhuǎn)。第32頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五五、主軸定向控制1．概述主軸定向功能又稱為主軸準停功能，即當主軸停止時能控制其以一定的力矩準確地停止于固定位置。首先，主軸定向是自動換刀所必須具有的功能。在自動換刀的鏜銑加工中心上，切削時的切削轉(zhuǎn)矩不能完全靠主軸錐孔的摩擦力傳遞，因此通常在主軸前端設置一個或兩個凸鍵，當?shù)毒哐b入主軸時，刀柄上的鍵槽必須與此凸鍵對準。為保證順利換刀，主軸必須具有準確定位于特定角度的功能。其次，當精鏜孔后退刀時，為防止刀具因彈性恢復拉傷已精加工的內(nèi)孔表而，必須先讓刀再退刀，而讓刀時刀具必須具有定向功能。第33頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五加工中心的主軸定向方法有機械式和電氣式兩種。機械式采用機械凸輪等機構和無觸點感應開關進行初定位，然后由定位銷（液動或氣動）插入主軸上的銷孔或銷槽完成精定位，換刀或精鏜孔完成后定位銷退出，主軸才可旋轉(zhuǎn)。電氣式定向一般是采用具有定向功能或位置控制功能的主軸驅(qū)動裝置來完成，定向起始位置由無觸點感應開關或主軸編碼器獲得，有些也可以通過主軸電動機編碼器和主軸驅(qū)動裝置得到。定向過程一般由PLC處理，有些則由數(shù)控裝置處理。第34頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五2．機械定向控制機械定向一般要求主軸具有無級調(diào)速的功能（1）接收到數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出定向指令（如M19）后，控制主軸電動機帶動主軸以設定的定向速度（一般為小于100r/min的低速，如60r/min）和方向旋轉(zhuǎn)。（2）檢測到無觸點開關有效信號后，停止主軸轉(zhuǎn)動，主軸電動機與主軸傳動件依慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時控制定位銷伸出壓向主軸定位盤。第35頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（3）檢測到定位銷到位信號Ls2后，通知系統(tǒng)定向指令完成。根據(jù)機械結構的具體特點，為防止定位銷提前頂死主軸而使定向失敗，定位銷伸出的同時也可以不停止主軸，而是待定位銷到位后立即停止主軸。若接收到取消主軸定向的指令（如M20）則控制定位銷退回，檢測到定位銷退回到位的回答信號Ls1后，表示主軸定向取消的指令完成。第36頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五采用機械定向的方式，主軸定向定位銷的伸出和退回必須分別有到位檢測信號，并且必須和主軸的運行有互鎖關系，即1）主軸以非定向速度旋轉(zhuǎn)時不得伸出定位銷。2）若定位銷退回到位信號無效則禁止主軸旋轉(zhuǎn)。3）若定位銷伸出到位信號無效則禁止換刀動作繼續(xù)進行。第37頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五3．電氣定向控制主軸電氣定向控制，是在主軸速度控制基礎上加一個位置控制環(huán)。需要采用磁性傳感器或位置光電編碼器等檢測元件。電氣定向控制一般應用于中、高檔數(shù)控機床，特別是加工中心。電氣定向控制優(yōu)點：（1）簡化機械結構（2）定向迅速（3）可靠性高（4）控制簡單（5）性能價格比第38頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五目前電氣定向通常有磁傳感器定向、編碼器定向和數(shù)控系統(tǒng)定向3種方式。（1）磁傳感器主軸定向控制

由數(shù)控系統(tǒng)和主軸驅(qū)動器共同完成，與機械定向的控制過程有些類似。第39頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（2）編碼器主軸定向功能

由主軸驅(qū)動器完成，數(shù)控系統(tǒng)只需發(fā)出定向指令信號，然后檢測主軸驅(qū)動器返回的定向完成信號即可。在定向參考位置的獲取上可以分為磁性傳感器式和編碼器Z脈沖式兩種。定向中主軸驅(qū)動器的工作過程如下：1）接收到定向指令后，控制主軸電動機以定向速度和定向旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。2）檢測到定向參考位置信號后，控制主軸電動機相對定向參考位置轉(zhuǎn)過一個角度（該角度可以在主軸驅(qū)動器內(nèi)部設定和修改）后靜止鎖死。第40頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五主軸定向參考位置由磁性傳感器獲得時，可以采用主軸電動機內(nèi)部安裝的編碼器信號（來自于主軸驅(qū)動裝置），也可以在主軸上直接安裝其他編碼器，用于控制主軸轉(zhuǎn)過的相對角度；若采用編碼器Z脈沖來獲得主軸定向參考位置，則必須安裝與主軸同步旋轉(zhuǎn)的編碼器。無論采用何種定向方式（特別是磁傳感器定向方式），當需要在主軸上安裝元件時應注意動平衡問題。第41頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（3）數(shù)控系統(tǒng)定向控制方式

定向功能是由數(shù)控系統(tǒng)完成的，在定向時數(shù)控系統(tǒng)按進給系統(tǒng)的控制方式控制主軸工作在位置控制模式下。采用這種定向方式的主軸可以一直工作在位控模式下，也可以僅在定向時工作在位控模式，平時則工作在速度控制模式。工作模式的切換一般由數(shù)控系統(tǒng)完成。此種控制方式，主軸作為一個伺服軸控制可在需要時可由用戶PLC程序控制定向到任意角度。第42頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五采用這種控制方式需注意以下幾點：1）數(shù)控系統(tǒng)必須具有主軸閉環(huán)控制功能或位置環(huán)控制功能。2）應采用伺服主軸系統(tǒng)。3）若主軸電動機一直工作在位置控制模式下或當作一個回轉(zhuǎn)進給軸控制，在定向前，主軸通常需要像進給軸一樣有回參考點的操作；若主軸采用兩種模式切換，則一般在每次定向前切換到位置控制模式后進行。4）如采用主軸電動機本身編碼器將信號反饋給數(shù)控裝置，可以提高控制的穩(wěn)定性，主軸傳動鏈的精度會對定向精度產(chǎn)生影響。5）采用數(shù)控系統(tǒng)控制主軸定向時，角度指定由數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部設定第43頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五六、主軸換擋控制主軸換擋是指通過改變主軸電動機至主軸的傳動比來獲得更寬的主軸轉(zhuǎn)速范圍以及更高的轉(zhuǎn)矩輸出的過程。對于普通三相異步主軸電動機，通常其轉(zhuǎn)速是固定的。只有通過換檔才能獲得不同的主軸轉(zhuǎn)速以滿足加工的需要。對于采用變頻器等主軸驅(qū)動裝置的主軸電動機，可實現(xiàn)主軸的無級調(diào)速。目前，數(shù)控機床常采用1~4擋齒輪變速與無級調(diào)速相結合的方式，即分段無級變速方式，同時滿足低速轉(zhuǎn)矩和最高主軸轉(zhuǎn)速的要求。第44頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五電動機的扭矩、功率和轉(zhuǎn)速有如下的關系。MKP＝9545.5×W/n第45頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五主軸換擋的方式一般有下列幾種1．手動換擋

通過人工轉(zhuǎn)動機械機構，撥動傳動齒輪來改變傳動比。這種方式結構簡單、經(jīng)濟，但是在加工前必須把主軸的擋位設置正確，加工的過程中不能通過數(shù)控系統(tǒng)或PLC自動改變主軸速度。2．液壓撥叉換擋

采用一只或幾只液壓缸帶動齒輪移動的變速機構。液壓撥叉變速必須在主軸停車之后才能進行。但是在停車時撥動滑移齒輪嚙合時，有可能出現(xiàn)“頂齒”的現(xiàn)象。第46頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五3．電磁離合器自動換檔

電磁離合器是應用電磁效應接通或切斷運行的元件，便于實現(xiàn)自動化操作。相對于第2種方法，使用電磁離合器能夠簡化換檔機構。數(shù)控機床中常使用無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。電磁離合器的缺點是體積大，磁通易使機械零件磁化，因此在現(xiàn)代數(shù)控機床中應用的并不多。第47頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五七、主軸編碼器連接通過主軸接口XS9可外接主軸編碼器，用于螺紋切割、攻絲等，本數(shù)控裝置可接入兩種輸出類型的編碼器，差分TTL方波或單極性TTL方波。第48頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五八、主軸連接實例1．與普通三相異步電機連接實例當用無調(diào)速裝置的交流異步電機作為主軸電機時，只需利用數(shù)控裝置輸出開關量控制中間繼電器和接觸器即可控制主軸電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。第49頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五2.與交流變頻主軸連接實例采用交流變頻器控制交流變頻電機可在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)主軸的無級變速，這時需利用數(shù)控裝置的主軸控制接口XS9中的模擬量電壓輸出信號作為變頻器的速度給定，采用開關量輸出信號（XS20、XS21）控制主軸啟、?；蛘崔D(zhuǎn)。第50頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五3．與伺服驅(qū)動主軸連接實例采用伺服驅(qū)動主軸可獲得較寬的調(diào)速范圍和良好的低速特性，還可實現(xiàn)主軸定向控制。這時可利用數(shù)控裝置上的主軸控制接口（XS9）中的模擬量輸出信號（模擬電壓）作為主軸單元的速度給定，利用PLC輸出控制啟停(或正、反轉(zhuǎn))及定向。第51頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五第52頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五需車削螺紋或攻絲時可利用主軸伺服本身反饋到數(shù)控裝置接口XS9的主軸位置信息第53頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五任務四：華中世紀星HNC-2l/22參數(shù)設置、修改及備份方法任務的學習目標1．能根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的含義對其進行設置；2．了解參數(shù)設置對數(shù)控系統(tǒng)運行的作用及影響。第54頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五理論與技能要點一、華中數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)概述本章主要對華中世紀星系列的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)作一個介紹，包括參數(shù)的結構和每一個參數(shù)的具體含義及設置的方法。修改參數(shù)前，必須理解參數(shù)的功能和熟悉原設定值，不正確的參數(shù)設置與更改，可能造成嚴重的后果。另外，本系統(tǒng)在進行參數(shù)修改后，必須重新啟動數(shù)控裝置方能生效。所以，更動參數(shù)后，一定要重新啟動數(shù)控裝置。第55頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五1．參數(shù)說明（1）部件HNC-21數(shù)控裝置中的各種控制接口或功能單元（2）主菜單與子菜單

在某一個菜單中用Enter鍵選中某項后，出現(xiàn)另一個菜單，則前者稱主菜單后者稱子菜單，菜單可以分為兩種彈出式菜單和圖形按鍵式菜單第56頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（3）參數(shù)樹

各級參數(shù)組成參數(shù)樹。（4）邏輯軸X、Y、Z、A、B、C、U、V、W。在某一通道中，邏輯軸不可同名。在不同通道中，邏輯軸可以同名。第57頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五二、華中數(shù)控系統(tǒng)主要參數(shù)的詳解1．系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)主要是對系統(tǒng)軟件所工作的環(huán)境進行設置，對本系統(tǒng)所具有的功能進行選擇，正確設置系統(tǒng)參數(shù)是正常運行系統(tǒng)的前提條件。2．通道參數(shù)指定分配給某通道的有效邏輯軸名（X、Y、Z、A、B、C、U、V、W）、以及與之對應的實際軸號（0-15）。實際軸號在系統(tǒng)中最多只能分配一次。3．軸參數(shù)4．軸補償參數(shù)第58頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五5．硬件配置參數(shù)硬件配置參數(shù)可以看作是系統(tǒng)內(nèi)部所有硬件設備的清單：共可配置32個部件（部件0～部件31）。主要包括每個進給軸的硬件配置參數(shù)、輸入輸出模塊硬件配置參數(shù)以及主軸、手搖等其他部件的硬件配置參數(shù)，每個部件包含五個參數(shù)。第59頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（1）部件型號

指定接口板卡的型號。（2）標識值

值為0，13，15，31，32，41，42，45，46，49。標識外部設備的型號。通過更改參數(shù)值，對外部設備的型號進行設定。（3）地址

指定外部設備占用的地址，在數(shù)控裝置中，有可能采用多塊板卡，不同的板卡，應該具有一個相應的地址，外部設備占用的地址設置不同，所對應的內(nèi)部板卡也不同。（4）配置[0]值為0～255。（5）配置[1]暫未使用第60頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五6．PMC系統(tǒng)參數(shù)PMC系統(tǒng)參數(shù)對PLC的輸入輸出模塊接口進行定義。7．PMC用戶參數(shù)PMC用戶參數(shù)共有100組，為P[0]～P[99]。在PLC編程中調(diào)用，并由PLC程序定義其含義。用以實現(xiàn)不改變PLC源程序，而通過改用戶參數(shù)的方法來調(diào)整一些PLC控制的過程參數(shù)，來適應現(xiàn)場要求。8．外部報警信息共有16個外部報警信息，用戶可以在PLC編程中定義其報警條件，并在此設置報警信息內(nèi)容。9．DNC參數(shù)第61頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五三、參數(shù)查看與設置操作第62頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五四、參數(shù)備份操作第63頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五五、輸入、修改權限口令和其他操作1．輸入權限口令數(shù)控裝置的運行，嚴格依賴于系統(tǒng)參數(shù)的設置，因此，對參數(shù)修改設置了權限，在系統(tǒng)內(nèi)部只能修改部分參數(shù)，要想對所有參數(shù)進行修改，則需要退出系統(tǒng)，在系統(tǒng)的外部進行修改。在HNC-21/22數(shù)控裝置中設置了三種級別的權限，即：數(shù)控廠家、機床廠家、用戶。數(shù)控機床在最終用戶處安裝調(diào)試后，一般不需要修改參數(shù)。第64頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五在特殊情況下，如需要修改參數(shù)，首先應輸入?yún)?shù)修改的權限口令，2．修改權限口令第65頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五第66頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五3．參數(shù)設置為出廠值在參數(shù)設置、修改過程中，按F5鍵，圖形顯示窗口所選中的參數(shù)值，將被設置為出廠值。參數(shù)恢復前值在參數(shù)設置、修改過程中，按F6鍵，圖形顯示窗口所選中的參數(shù)值，將被恢復為修改前的值。第67頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五任務五：PLC在HNC-21/22數(shù)控系統(tǒng)中的應用任務的學習目標1．能陳述標準PLC基本原理和結構；2．能熟練修改標準PLC系統(tǒng)的各個輸入輸出點；3．能應用正確的方法對PLC系統(tǒng)進行調(diào)試。第68頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五理論與技能要點一、華中數(shù)控內(nèi)置式PLC基本原理1．可編程控制器的工作原理可編程控制器（PLC）是計算機技術與自動控制技術有機結合的一種通用工業(yè)控制器。計算機數(shù)控裝置（CNC）和PLC協(xié)調(diào)配合，共同完成數(shù)控機床的控制。第69頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五2．可編程控制器的類型用于數(shù)控機床的PLC一般分為兩類：一類是CNC的生產(chǎn)廠家為實現(xiàn)數(shù)控機床的順序控制而將CNC和PLC綜合起來設計，PLC是CNC的一部分，其中的PLC稱為內(nèi)裝型（或集成型）PLC；另一類是以獨立專業(yè)化的PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品來實現(xiàn)順序控制系統(tǒng)，這種類型的PLC稱為獨立型（或外裝型）PLC。第70頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五內(nèi)裝型PLC與CNC間的信息傳送在CNC內(nèi)部實現(xiàn)，PLC與機床（MachineTool，簡稱MT）間信息的傳送則通過CNC的輸入/輸出接口電路來實現(xiàn)。一般這種類型的PLC不能獨立工作，它只是CNC向PLC功能的擴展，兩者是不能分離的。獨立型PLC可采用不同廠家的產(chǎn)品，這使用戶有選擇的余地，可選擇自己熟悉的產(chǎn)品；而且功能易于擴展和變更。獨立型PLC和CNC是通過輸入/輸出接口連接的。第71頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五3．華中數(shù)控內(nèi)置式PLC基本原理圖3-37華中數(shù)控世紀星內(nèi)置式PLC的邏輯結構華中數(shù)控內(nèi)置式PLC采用C語言編程，具有靈活、高效、使用方便等特點。華中數(shù)控系統(tǒng)的PLC為內(nèi)置式PLC，其邏輯結構如圖3-37所示。第72頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五X、Y寄存器會隨不同的數(shù)控機床而有所不同，主要和實際的機床輸入/輸出開關信號（如限位開關、控制面板開關等）有關。但X、Y寄存器一旦定義好，軟件就不能更改其寄存器各位的定義；如果要更改，必須更改相應的硬件接口或接線端子。R寄存器是PLC內(nèi)部的中間寄存器，可由PLC軟件任意使用。如果是梯形圖編程，則R0000到R1999為用戶自定義；R200到R767為系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)用。G、F寄存器由數(shù)控系統(tǒng)與PLC事先約定好的，PLC硬件和軟件都不能更改其寄存器各位（bit）的定義。P寄存器可由PLC程序與機床用戶任意自行定義。第73頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五4．華中數(shù)控內(nèi)置式PLC的軟件結構及其運行原理華中數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)置式PLC采用C語言編寫，和一般C語言程序一樣，程序必須提供main（）函數(shù)，用戶編寫內(nèi)置式PLC的C語言程序必須提供如下系統(tǒng)函數(shù)定義及系統(tǒng)變量值。第74頁，共80頁，2023年，2月20日，星期五（1）函數(shù)init()是用戶PLC程序的初始化函數(shù)，系統(tǒng)將只在初始化時調(diào)用該函數(shù)一次。該函數(shù)一般設置系統(tǒng)M、S、B、T等輔助功能的響應函數(shù)及系統(tǒng)復位的初始化工作。（