實驗指導(dǎo)書綜合實驗臺

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1、數(shù)控技術(shù)綜合實驗 實 驗 指 導(dǎo) 書、南昌大學(xué)機電工程學(xué)院2010-6-10目錄 實驗內(nèi) 容頁碼實驗一系統(tǒng)的接線2實驗二數(shù)控機床的基本操作與基本概念7實驗三數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試（NC部分）10實驗四故障設(shè)置與診斷、排除故障（綜合實驗）16 實驗一 系統(tǒng)的接線11 實驗?zāi)康模毫私釴NC-R1C數(shù)控機床綜合實驗臺的組成和電纜連接；掌握西門子802C Baseline系統(tǒng)的構(gòu)成12 實驗裝置： NNC-R1C數(shù)控機床綜合實驗臺由八塊控制演示板和一臺數(shù)控車床組成。其控制演示板各部分的組成如下：1） 系統(tǒng)面板模塊2） 數(shù)控裝置模塊3） 換刀模塊4） 電器模塊5） 輸入/輸出模塊6） 主軸模塊7） 進給模塊實驗臺

2、外部模塊接插連線一覽表模塊名稱端子名稱到達模塊名稱到達端子名稱導(dǎo)線顏色數(shù)控裝置+/-10V主軸2紅G主軸5黑換刀+24電源電源+紅GND電源電源-黑CW上I/OQ0.4 常開上黃CW下I/OQ0.4 常開下黃CCW上I/OQ0.5 常開上黃CCW下I/OQ0.5 常開下黃1I/OI1.0黃2I/OI1.1黃3I/OI1.2黃4I/OI1.3黃5I/OI1.4黃6I/OI1.5黃I/OI1.7進給伺服準備好左黃紅色電源端子電源電源+紅黑色電源端子電源電源-黑主軸STFI/OQ0.0常開上黃STRI/OQ0.1常開上黃SDI/OQ0.0常開下黃SDI/OQ0.1常開下黃進給伺復(fù)準備好右電源電源+紅

3、紅色電源端子電源電源+紅黑色電源端子電源電源-黑 注意：當(dāng)上述接線正確連接，實驗臺才能正常運行。紅色和黑色線為直流電源線請謹慎接插，避免出錯，否則可能導(dǎo)致元器件的損壞。1.3 實驗步驟：1) 802C Baseline系統(tǒng)構(gòu)成見圖1-3。802C Baseline系統(tǒng)可控制23個交流伺服電機軸和一個開環(huán)主軸（為變頻器）。802C Baseline 由下列各部分組成：操作面板（OP 020）、機床面板（MCP）、NC單元帶有全部接口、輸入輸出（DI/O）48輸入 16輸出圖1-3 802C Baseline系統(tǒng)構(gòu)成2) 掌握西門子802C Baseline系統(tǒng)的接線系統(tǒng)連線.見圖1-4：圖1-4

4、 系統(tǒng)連線、數(shù)控系統(tǒng)工作電源X1L+ 接直流24V, M接24V地。DC.24V由外部提供。演示板上的電源已連接好。當(dāng)合上電源總開關(guān)QS1和QS4,將24V電源開關(guān)撥到ON,數(shù)控系統(tǒng)得電。、X7為交流伺服電機驅(qū)動信號和模擬主軸控制輸出（50芯）。其各腳號見表一。表一：X6為主軸編碼器輸入（15芯）。其各腳號定義見表二。表二：來自主軸編碼器的信號接入演示板下方的15芯插座X6上，它經(jīng)故障設(shè)置接至X6藍色框中的相應(yīng)檢測端子，再接入系統(tǒng)。見圖1-5： 編碼器 15芯針插座X6 故障設(shè)置 檢測端子 系統(tǒng) 圖1-5編碼器輸入、X20高速輸入接口。其各腳號定義見表三：表三：X20： 高速輸入接口 接線端子

5、腳號信號說明腳號信號說明1RDY1使能2.16HI_42RDY2使能2.27HI_53HI_1參考點脈沖X軸8HI_64HI_2參考點脈沖Y軸9M24V地5HI_3參考點脈沖Z軸10M24V地注：NC使能后，內(nèi)部使能繼電器觸點閉合，即使能2.1和使能2.2導(dǎo)通來自接近開關(guān)的參考點脈沖信號（9芯孔插座）接入演示板下方的9芯針插座X20上，它經(jīng)故障設(shè)置接至X20藍色框中的相應(yīng)端子，再接入系統(tǒng)。見圖1-6： - 接近開關(guān) 9芯針插座X20 故障設(shè)置 檢測端子 系統(tǒng) 圖1-6 高速輸入實驗二 數(shù)控機床的基本操作與基本概念2.1 實驗?zāi)康模菏煜げ僮鲄^(qū)域及最重要的軟件功能和簡單的操作2.2 實驗裝置：數(shù)控

6、實驗臺及機床2.3 實驗步驟：1) 熟悉操作區(qū)域 控制器中的基本功能可以劃分為以下幾個操作區(qū)域： 圖31 SINUMERIK 802C Baseline操作區(qū)域操作區(qū)域更換 操作加工顯示鍵可以直接進入加工操作區(qū)； 使用“區(qū)域轉(zhuǎn)換”鍵可從任何操作區(qū)域返回主菜單；連續(xù)按兩次后又回到以前的操作；系統(tǒng)開機后首先進入“加工”操作區(qū)；保護級 可以通過設(shè)定口令字對系統(tǒng)資料的輸入和修改進行保護；用戶可以在菜單“顯示機床資料”診斷操作區(qū)修改保護級；缺省設(shè)定：保護級3(操作員)；默認設(shè)置密碼:customer在下面的菜單中，輸入和修改資料取決于所設(shè)定的保護級； 刀具補償 零點偏置 設(shè)定資料 RS232設(shè)定2) 熟

7、悉重要的軟件功能圖32 3) 簡單操作（回參考點）：、按機床控制面板上的“參考點”鍵，啟動回參考點運行。在回參考點窗口 (圖2-1)中顯示該坐標軸是否必須回參考點 坐標軸未回參考點坐標軸已經(jīng)到達參考點、按機床控制面板上的坐標軸方向鍵“+X”，使X軸回參考點。、按機床控制面板上的坐標軸方向鍵“+Z”，使Z軸回參考點。如果選擇了錯誤的回參考點方向（例如-X，-Z），不會產(chǎn)生運動。4) 簡單操作(對刀)：(見實驗十一)G54G57 可設(shè)定的零點偏置G158 可編程的零點偏置G500 取消可設(shè)定的零點偏置5) 簡單操作（輸入新程序）6) 簡單操作（編程加工）實驗三 數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試（NC部分）3.1實驗?zāi)?/p>

8、的：通過坐標參數(shù)調(diào)試使機床的坐標軸運動符合精度與速度要求.3.2試驗裝置：數(shù)控實驗臺和機床3.3實驗步驟：1） 802C Baseline坐標參數(shù)調(diào)試最重要的三個參數(shù) 設(shè)定：30130=2 ，30240=3 ，34200=2 按下軟鍵“診斷” “機床數(shù)據(jù)”，出現(xiàn)圖5-1 所示 圖5-1 按下軟鍵“軸數(shù)據(jù)”，打開軸數(shù)據(jù)窗口。按“”，出現(xiàn)圖5-2。 圖5-2 用軟鍵“軸+”“軸-”選擇相應(yīng)的坐標軸。首先選X軸。 按動操作面板上的“光標向上”或“光標向下”鍵，將光標移至30130，輸入數(shù)值2，按黃色的“回車/輸入鍵”。按動“光標向下”鍵，移動光標至30240，輸入數(shù)值3，按黃色的“回車/輸入鍵”。

9、按下軟鍵“搜索”，出現(xiàn)圖5-3 圖5-3 輸入要查詢的機床數(shù)據(jù)號“34200”，按下“確認”。光標立即定位到所要查詢的機床數(shù)據(jù)34200上。輸入設(shè)定值2，按下黃色的“回車輸入鍵”。 按軟件“軸+”，選擇Z軸。重復(fù)-。 機床數(shù)據(jù)的生效條件是： PO(Power On) 系統(tǒng)上電時參數(shù)生效； RE(Reset) 系統(tǒng)復(fù)位時參數(shù)生效； CF(Configguration) 按“數(shù)據(jù)生效”軟菜單鍵參數(shù)生效； IM(Immediate) 立即生效。 因為30130、30240、24200的生效條件都是PO,因此，要重新上電。 按軟鍵“調(diào)試” “調(diào)試開關(guān)” “NC”(選擇正常上電啟動)“確認”。系統(tǒng)重新上

10、電。說明： 30240=0 模擬 =2 標準編碼器 =3 用步進電機控制的編碼器 30130=0 模擬 =1 方波編碼器 =2 步進電機控制 如果設(shè)定30240=0，30130=0，則移動坐標軸時，僅屏幕坐標數(shù)值變化，而實際坐標軸不動。2）設(shè)定傳動系統(tǒng)的機械參數(shù)（X軸、Z軸）設(shè)定下列參數(shù)：31020=1600；同時設(shè)定31400。步進電機步距角1.8度,建議采用8細分，則:360/1.8*8（16細分同理則：3601.816，31020和31400應(yīng)設(shè)為3200）31400=1600；電機每轉(zhuǎn)的步數(shù)，單位是：每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)IPR.31030=4；絲杠螺距，單位：mm。31050=1；31060=1

11、；即31050/31060=1/1=1，減速比為1。說明：以上設(shè)定的操作步驟，參考實驗4.3先設(shè)定X軸參數(shù)，再設(shè)定Z軸參數(shù)。下面其它參數(shù)設(shè)定的操作步驟與此相同，不再贅述。設(shè)定相關(guān)的速度（X軸、Z軸）32000=1000；最大軸速度G00；32010=1000；點動快速；32020=600；點動速度；32260=1500；電機額定轉(zhuǎn)速；36200=2200；坐標速度極限。系統(tǒng)重新上電。按軟鍵“調(diào)試” “調(diào)試開關(guān)” “NC”(選擇正常上電啟動)“確認”。系統(tǒng)重新上電。系統(tǒng)上電時自動計算：（1500/60）轉(zhuǎn)/秒*1600脈沖/每轉(zhuǎn)=40000脈沖/秒檢查31350，參數(shù)為40000。輸入監(jiān)控頻率（

12、X軸、Z軸）36300=120000；步進頻率極限。3）坐標動態(tài)特性調(diào)試系統(tǒng)的另一獨特功能是對坐標的動態(tài)特性進行優(yōu)化。利用點動方式測試進給軸的動態(tài)特性，設(shè)定各坐標的最高速度，并選擇合適的加速度曲線。圖5-4設(shè)定動態(tài)調(diào)整參數(shù)(X軸、Z軸) 32300=0.4；最大加速度； 35220=0.3；速度轉(zhuǎn)折點； 35230=0.4；速度衰減系數(shù)。4）調(diào)試參考點邏輯 802C Baseline系統(tǒng)的很多功能都建立在參考點的基礎(chǔ)上。自動方式和MDA方式只有在機床返回參考點后才能進行操作。方向間隙補償和絲杠螺距誤差補償也只有在返回參考點后才生效。綜合實驗臺上回參考點配置如圖5-5所示：圖5-5在坐標軸側(cè)有減

13、速開關(guān)，在絲杠端有一接近開關(guān)（絲杠每轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個脈沖）。減速開關(guān)接到I/O的輸入，接近開關(guān)接到系統(tǒng)的高速輸入口(X20)。該方式可高速尋找減速開關(guān)，然后低速尋找接近開關(guān)。圖5-6為有減速開關(guān)，且接近開關(guān)在減速開關(guān)之前。（34050=0） 其中：Vc尋找減速擋塊速度（34020） Vm尋找接近開關(guān)信號速度（34040） Vp參考點定位速度（34070） Rv參考點偏移（34080，34090） Rk參考點坐標（34100） 圖5-65） 設(shè)定回參考點參數(shù)（X軸、Z軸）34000=1； 減速開關(guān)有效；34020=800； 尋找減速開關(guān)速度；34060=20； 尋找接近開關(guān)的最大距離；34040=30

14、0； 尋找零脈沖速度；34070=200； 參考點定位速度；34010=0； 減速開關(guān)方向 正；34050=0； 接近開關(guān)方向 正。系統(tǒng)重新上電。按“+X”使X軸回參考點。按“+Z”使Z軸回參考點。為進一步理解所設(shè)定參數(shù)，可選做以下實驗：實驗步驟：設(shè)定34000=0；減速開關(guān)無效。按“復(fù)位”鍵，使設(shè)定的所有參數(shù)有效?；貐⒖键c操作，觀察現(xiàn)在是如何回參考點的，為何不正確。將34000恢復(fù)為1。6) 設(shè)定坐標的軟限位。設(shè)定36100=-1； 軸負向軟限位值；36110=200；軸正向軟限位值；按“復(fù)位”鍵，使設(shè)定參數(shù)有效為進一步理解所設(shè)參數(shù)，可選做以下實驗：實驗步驟：設(shè)定34100=0；參考點位置值

15、； 36100=-5；軸負向軟限位值； 36110=5；軸正向軟限位值；按“復(fù)位”鍵，使設(shè)定的參數(shù)有效。手動方式。移動坐標軸。出現(xiàn)010621報警號按軟鍵“診斷”，閱讀故障說明?；謴?fù)34100=50，36100=-1，36110=200。7)主軸參數(shù)調(diào)試設(shè)定：30130=1，有10V模擬量輸出；30200=1，主軸有編碼器反饋；因為主軸安裝了編碼器，因而下列主軸參數(shù)應(yīng)設(shè)定：30240=2，主軸帶測量系統(tǒng)；31020=1000，編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)；32260=2800，主軸額定轉(zhuǎn)速；36200=2600，最大主軸監(jiān)控速度。設(shè)定：36300=500000，主軸監(jiān)控頻率。系統(tǒng)重新上電，使設(shè)定參數(shù)有效。

16、按軟鍵“調(diào)試” “調(diào)試開關(guān)” “NC” “確認”。系統(tǒng)重新上電。8)數(shù)據(jù)保護在各項機床資料調(diào)試完畢后，必須關(guān)閉口令并進行資料存儲。這樣在數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)被破壞時，可迅速恢復(fù)資料。關(guān)閉口令：按軟鍵“調(diào)試” “” “關(guān)閉口令”機內(nèi)資料存儲 在各項機床資料調(diào)試完畢后，必須關(guān)閉口令并進行資料存儲！這樣在數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)被破壞時，可迅速恢復(fù)資料。 操作過程： 機床數(shù)據(jù)、設(shè)定數(shù)據(jù)、加工程序、絲杠螺距補償數(shù)據(jù)等被儲存于永久內(nèi)存中，通過選擇調(diào)試開關(guān)中位置3即選擇軟菜單項的“按存儲數(shù)據(jù)上電啟動”可恢復(fù)資料。機外數(shù)據(jù)保護通過RS232接口（利用WINPCIN通訊軟件）將系統(tǒng)各種資料備份到外部計算機中，是最可靠的數(shù)據(jù)保護措

17、施。必要時可通過計算機重新加載各項資料。將系統(tǒng)的“試車資料”備份文件到光盤中提供給最終用戶（機床或設(shè)備的使用者）以便在極端情況下迅速恢復(fù)出廠時的資料。注意：只有機床制造廠可使用調(diào)試開關(guān)位置1或軟菜單的“按缺省數(shù)據(jù)上電啟動”。 機床制造商一定告知最終用戶千萬不要改變調(diào)試開關(guān)的位置，否則會將機床制造商設(shè)定的數(shù)據(jù)清除！實驗四 故障設(shè)置與診斷、排除（綜合實驗）4.1實驗?zāi)康模弘娖餮菔景宓南嚓P(guān)故障設(shè)置4.2 試驗裝置:數(shù)控實驗臺4.3 實驗步驟： 1) 換刀的相關(guān)故障（注意：實驗臺故障設(shè)置的撥碼開關(guān)4、5、6、7為信號接通，其他均為信號斷開，即故障設(shè)置） 故障現(xiàn)象：手動不能正常換刀 實驗準備：MD145

18、10(0)=3；將換刀模塊演示板的故障與設(shè)置撥碼開關(guān)2設(shè)置為“0”按“點動”鍵，選擇手動方式。按“手動換刀”鍵，刀盤不旋轉(zhuǎn)。檢查MD14512(8)的參數(shù)相應(yīng)位是否為“1”，如果不是，將其設(shè)定為“1”。按“手動換刀”鍵，刀盤仍然不旋轉(zhuǎn)。檢查MD14510(0)的參數(shù)是否為“4”或“6”，因為刀架刀位數(shù)只允許輸入4工位或6工位，其它數(shù)值均被認為無效。此處設(shè)定為“6”按一下“手動換刀”鍵，刀盤旋轉(zhuǎn)一個刀位，但不能轉(zhuǎn)換“2”號刀。檢查換刀模塊演示板的撥碼開關(guān)2是否為4或5、6、7，如果不是，按動撥碼開關(guān)的“+”和“-”，改變撥碼開關(guān)的值為4或5、6、7，使其接通。按一下“手動換刀”鍵，刀盤旋轉(zhuǎn)一個刀

19、位，且每個刀位都能到達。 故障現(xiàn)象：自動不能正確換刀 實驗準備：刪除刀具為只有三把刀（T1、T2、T3）；將換刀模塊演示板的故障設(shè)置撥碼開關(guān)3設(shè)為“0”在MDA方式，鍵入”T3” 按“確認” 按“數(shù)控啟動”。刀架一直在轉(zhuǎn)始終找不著刀位。將換刀模塊演示板的故障設(shè)置撥碼開關(guān)3設(shè)為“4或5、6、7”刀架停在3號刀位。在MDA方式，鍵入”T5” 按“確認” 按“數(shù)控啟動”。系統(tǒng)報警，提示非法刀號。按軟鍵“參數(shù)” 按“刀具補償” 按“” 按“新刀具”。輸入5號刀按“確認”。在MDA方式，鍵入”T5” 按“確認” 按“數(shù)控啟動”。報警號消除，刀盤旋轉(zhuǎn)至5號刀位。換刀板的故障碼及所對應(yīng)的故障內(nèi)容1-刀位信號

20、12-刀位信號23-刀位信號34-刀位信號45-刀位信號56-刀位信號62) 系統(tǒng)模塊演示板的相關(guān)硬件故障A-撥碼開關(guān)設(shè)置為0。即斷開編碼器A相。屏幕出現(xiàn)“025000”報警號（編碼器硬件故障）刪除條件是“系統(tǒng)控制器斷電再通電”檢查系統(tǒng)模塊演示板的撥碼開關(guān)A-、B-是否為4或5、6、7。如果不是，按動撥碼開關(guān)的“+”和“-”，改變撥碼開關(guān)的值為4或5、6、7，使其接通。按軟鍵“調(diào)試” “調(diào)試開關(guān)” “NC” “確認”。系統(tǒng)重新上電。系統(tǒng)模塊的故障碼及所對應(yīng)的故障內(nèi)容A- -編碼器 A相B- -編碼器 B相Z- -編碼器 零脈沖信號3) 主軸模塊演示板的相關(guān)硬件故障實驗準備：將主軸模塊演示板的故

21、障撥碼開關(guān)2設(shè)為“0”，即斷開模擬電壓+/-10V端按“MDA” 鍵入“M03S500” 按“回車/輸入”鍵按“數(shù)控啟動”鍵。主軸不運轉(zhuǎn)，觀察I/O模塊演示板的Q0.0（主軸正轉(zhuǎn)信號）的紅色指示燈是否亮，亮著表示正轉(zhuǎn)有效。檢查主軸模塊演示板的撥碼開關(guān)2是否為4或5、6、7，如果不是，按動撥碼開關(guān)的“+”和“-”，改變撥碼開關(guān)的值為4或5、6、7，使其接通。重復(fù)步驟，主軸運轉(zhuǎn)。 實驗準備：變頻器的P79=1，設(shè)為變頻器內(nèi)部控制方式。按“自動方式” 鍵入“M03S500” 按“回車/輸入”鍵按“數(shù)控啟動”鍵。主軸不運轉(zhuǎn)，觀察I/O模塊演示板的Q0.0（主軸正轉(zhuǎn)信號）的紅色指示燈是否亮，亮著表示正轉(zhuǎn)

22、有效。檢查主軸模塊演示板的撥碼開關(guān)2，STF，STR是否為4或5、6、7，如果不是，按動撥碼開關(guān)的“+”和“-”，改變撥碼開關(guān)的值為4或5、6、7，使其接通。重復(fù)步驟。如果主軸模塊演示板的撥碼開關(guān)的值都為4或5、6、7，表示硬件連接正確，此時就要考慮變頻器的設(shè)置問題。按實驗7檢查變頻器的設(shè)置。重復(fù)步驟，主軸正確運轉(zhuǎn)。主軸模塊的故障碼及所對應(yīng)的故障內(nèi)容2 -系統(tǒng)模擬電壓給定到變頻器STF -主軸正轉(zhuǎn)控制信號STR -主軸反轉(zhuǎn)控制信號RH -主軸高速控制信號4) 進給模塊演示板的相關(guān)硬件故障 實驗準備：故障設(shè)置1（P3）設(shè)置為“0”，故障設(shè)置為“0”，使其斷開。按“點動”，選擇手動方式。按+Z和-

23、Z,只能屏幕模擬，Z軸不運動。檢查進給模塊演示板的撥碼開關(guān)的1（P3,Z軸脈沖正）是否為4或5、6、7，如果不是，按動撥碼開關(guān)的“+”和“-”，改變撥碼開關(guān)的值為4或5、6、7，使其接通。按+Z,Z軸正方向移動。按-Z,Z軸還是正方向移動。檢查進給模塊演示板的撥碼開關(guān)6（D3,Z軸方向正）是否為4或5、6、7，如果不是，按動撥碼開關(guān)的“+”和“-”，改變撥碼開關(guān)的值為4或5、6、7，使其接通。按-Z，Z軸負方向移動。模塊的故障碼及所對應(yīng)的故障內(nèi)容 1-Z軸脈沖 2-Z軸方向6) I/O模塊演示板的相關(guān)硬件故障將I/O模塊演示板下方的開關(guān)打到“面板”。合上開關(guān)I1.0(X+限位)，屏幕出現(xiàn)021

24、614報警號。按軟鍵“診斷”，看故障原因。按“復(fù)位”鍵不能消除。因為故障（X+限位）沒有排除。斷開I1.0。按“復(fù)位”鍵，報警消除。合上I1.1、I1.2或I1.3，重復(fù)步驟-I/O模塊的故障碼及所對應(yīng)的故障內(nèi)容I0.0-刀位信號1（來自機床側(cè)刀架）I0.1-刀位信號2（來自機床側(cè)刀架）I0.2-刀位信號3（來自機床側(cè)刀架）I0.3-刀位信號4（來自機床側(cè)刀架）I0.4-刀位信號5（來自機床側(cè)刀架）I0.5-刀位信號6（來自機床側(cè)刀架）I0.6-變頻器報警信號I0.7-急停信號I1.0-X-限位I1.1-Z+限位I1.2-X+限位I1.3-Z-限位I1.4-X參考點的減速開關(guān)I1.5-Z參考點的減速開關(guān)I1.6-電機過載