华中数控综合实验台实验指导书[1]

数控机床电气控制

实验指导书

张冉

唐山工业职业技术学院

实验一数控综合实验台的部件认识实验

一、实验目的：

1、了解数控机床的加工过程控制原理；

2、认识数控综合实验台部件组成，掌握各部分的主要作用；

3、理解数控机床电气控制系统的组成以及控制原理。

二、实验内容

认识HED-21S数控综合实验台的数控装置、伺服系统、电动刀架、低压电器以及其他组成部件。

三、仪器设备

? HED-21S数控综合实验台一台

四、实验步骤

1、认识实验台的数控装置：

型号：“世纪星”HNC-21TF车床数控装置——武汉华中数控股份有限公司

操作面板：显示区、NC键盘区、机床控制面板区。

?作用：数控机床的大脑——发出控制信号

华中世纪星HNC-21数控装置的接口定义：

XSl —电源接口;

XS2 —外接PC 键盘接;

XS3 —以太网接口；

XS4 —软驱接口；

XS5 — RS232 接口；

XS6 —扩展I ／0 板接口；

XS8 —手持单元接口；

XS9 —主轴控制接口；

XSl0 ，XS11 —输入开关量接口；

XS20 ，XS21 —输出开关量接口；

XS30 ～XS33 —模拟式、脉冲式( 含步进式) 进给轴控制接口；

XS40 ～XS43 ——串行式HSV 一11 型伺服轴控制接口；

( 若使用软驱单元，则XS2 、XS3 、XS4 、XS5 为软驱单元的转接口)

2、认识数控机床的输入/输出装置

作为HNC-21数控装置XS10、XS11、XS20、XS21接口的转接单元。

实验台输入/输出装置采用：

HC5301-8输入接线端子板：含有20位开关量输入端子

HC5301-R继电器板（输出板）：16位开关量输出端子和急停（两位）与超程（两位）端子；

继电器板上集成了八个单刀单开继电器和两个双刀双开继电器，其中8路开关量信号输出用于控制八个单刀单开继电器，剩下8路开关量输出通过接线端子引出，可用来控制器其它电器。

?3、伺服系统

主轴伺服系统：0.55KW三相交流异步电机+ 日立SJ100-007HFE变频器半闭环控制

X轴伺服系统：深圳雷塞M535步进驱动器+雷塞57HS13四相混合式步进电机开环控制

Z轴伺服系统：三洋SANY0 Q交流伺服驱动器+MSMA022A1C伺服电动机

半闭环控制、闭环控制

4、数控机床上的低压电器

?自动开关QF（4个）

?接触器（2个）

?继电器（10个）

?行程开关（6个）

?按钮

?磁粉制动器（1个）

?灭弧器（3个）

?控制变压器（1个）：AC380/AC220V/AC24V

?三相伺服变压器（1个）：AC380/AC200V

?开关电源：AC220V/DC24V

5、其它部件的认识

?电动刀架

?精密十字工作台

?光栅尺

?

五实验结果记录

HED-21S数控综合实验台部件清单

实验二数控综合实验台电气控制分析实验

一、实验目的

1、使学生掌握电气控制原理图的识别方法和步骤；

2、熟悉数控综合台各个组成部件的电气连接；

3、掌握电动刀架的刀位选择控制线路控制过程。

二、实验内容

1、按照数控综合实验台电气原理图，检查数控系统的接线；

2、上电进行系统测试与调试；

3、以刀架刀位选择线路为重点，分析其电气控制过程以及信号的传递过程，

同时观察实验。

三、仪器设备

? HED-21S数控综合实验台一台工具包综合实验台电气原理图册一本

四、实验步骤

1、首先按照《数控综合实验台电气原理图》，一一检查数控实验台的连线

是否正确；

?（1）主电源电源回路的连接

?（2）数控系统刀架电机的连接

?（3）数控系统继电器和输入输出开关量控制接线的连接

?（4）数控装置和手摇单元的连接

?（5）数控装置和步进电机驱动器、变频器、交流伺服驱动器的连接

?（6）工作台上的电机电源线、反馈电缆及其其它控制信号线的连接

①电源部分

图 1 电源部分接线图

②继电器与输入/输出开关量

图 2 继电器部分接线图

图 3 继电板部分接口

图 4 输入开关量接线图

图 5 输出开关量接线图

③数控装置与手摇单元和光栅尺

图6 手摇单元接线图

图 7 数控装置与光栅尺连接

④数控装置与主轴的连接

图8 数控装置与主轴连接

⑤数控装置与步进驱动单元连接

图9 数控装置与步进驱动单元的连接

⑥数控装置与交流伺服单元的连接

图10 数控系统与交流伺服单元的连接

⑦数控系统刀架的连接

图11 刀架电动部分

?

2、数控系统的调试

?在所有的连接正确后，进行实验台的调试实验

（1）通电

?①按下急停按钮，断开系统中所有空气开关

?②合上空气开关QF1

?③合上空气开关QF4

?④合上空气开关QF3

?⑤合上空气开关QF2

?（2）系统功能检查

①左旋并拔起操作台右上角的“急停”按钮，使系统复位；系统默认进入“手

动”方式，软件操作界面的工作方式变为“手动”。

②按住“+X”或“-X”键(指示灯亮)，X轴应产生正向或负向的连续移动。松

开“+X”或“-X”键(指示灯灭)，X轴即减速运动后停止。以同样的操作方法使用“+Z”、“一Z”键可使Z 轴产生正向或负向的连续移动。

③在手动工作方式下，分别点动X轴、Z轴，使之压限位开关。仔细观察它

们是否能压到限位开关，若到位后压不到限位开关，应立即停止点动；若压到限位开关，仔细观察轴是否立即停止运动，软件操作界面是否出现急停报警，这时一直按压“超程解除”按键，使该轴向相反方向退出超程状态；然后松开“超程解除”按键，若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表示恢复正常，可以继续操作。

检查完X轴、z轴正、负限位开关后，以手动方式将工作台移回中间位置。

④按一下“回零”键，软件操作界面的工作方式变为“回零”。按一下“+X”和

“+Z”键，检查X轴、Z轴是否回参考点。回参考点后，“+X”和“+Z”指示灯应点亮。

⑤在手动工作方式下，按一下“主轴正转”键(指示灯亮)，主轴电动机以参数

设定的转速正转，检查主轴电动机是否运转正常；按住“主轴停止”键，使主轴停止正转。按一下“主轴反转”键(指示灯亮)，主轴电动机以参数设定的转速反转，检查主轴电动机是否运转正常；按住“主轴停止”键，使主轴停止反转。

⑥在手动工作方式下，按一下“刀号选择”键，选择所需的刀号，再按一下“刀

位转换”键，转塔刀架应转动到所选的刀位。

⑦调入一个演示程序，自动运行程序，观察十字工作台的运行情况。

3、电动刀架刀位选择控制回路的分析

①在电气原理图中找出刀架电机的控制回路，并进行简单分析得出KM1、

KM2控制电机的正反转，并检查接触器的线圈、主触点以及辅助触点的接线。?②在电气原理图上，找出控制接触器线圈得失电得是KA4、KA5，并在综合实验台上找出这两个继电器；

?③查找电路图上控制KA4、KA5的回路，并在实验台上查找实物；

?④分析输出信号的来源；

?⑤绘制刀架控制回路的信号传递总图。

4、刀架刀位选择线路的控制过程

?按下刀位选择按键，选择不同的刀号，再按一下刀位转换按键，观察KA4、KA5的指示灯，KM1、KM2、刀架的动作情况并记录。

5、关机

?①按下急停按钮

?②断开空气开关QF2

?③合上空气开关QF3

?④合上空气开关QF4

?⑤合上空气开关QF1

五、实验结果记录

1、记录上电后按下操作面板上控制按键时，机床的动作情况。

2、绘制电动刀架电气原理图

3、绘制电动刀架的信号传递总图。

实验三数控综合实验台电气故障设置与分析实验

一、实验目的

1、使学生掌握电气控制原理图的识别方法和识图步骤；

2、熟悉数控综合台各个组成部件的电气连线；

3、掌握数控机床电气故障的设置与分析的方法。

二、实验内容

1、按照数控综合实验台电气原理图，检查数控系统的接线；

2、上电进行系统测试与调试；

3、在数控综合实验台上设置典型故障，观察实验现象，并分析故障原因得

出重要的结论。

4、将实验台的连线恢复原样，开机检查工作台是否能正常工作，若能关机，

整理实验结果。

三、仪器设备

? HED-21S数控综合实验台一台工具包综合实验台电气原理图册一本

四、实验步骤

1、首先按照《数控综合实验台电气原理图》，一一检查数控实验台的连线

是否正确；

?（1）主电源电源回路的连接

?（2）数控系统刀架电机的连接

?（3）数控系统继电器和输入输出开关量控制接线的连接

?（4）数控装置和手摇单元的连接

?（5）数控装置和步进电机驱动器、变频器、交流伺服驱动器的连接?（6）工作台上的电机电源线、反馈电缆及其它控制信号线的连接

?2、数控系统的调试

?在所有的连接正确后，进行实验台的调试实验

?（1）通电

?①按下急停按钮，断开系统中所有空气开关

?②合上空气开关QF1

?③合上空气开关QF4

?④合上空气开关QF3

?⑤合上空气开关QF2

?（2）系统功能检查

?①拔起急停按钮，系统复位；

?②按压+X，-X，+Z，-Z按键，检查工作台X、Z轴是否正常进给；

?③按下回零按钮，再按下+X，+Z，检查是否回到参考点；

?④主轴功能检查——主轴正、反转与停止，检查主轴是否正常工作；

?⑤刀号选择按钮，选择所需的刀号，再按刀位转换按键，检查刀架是否正常工作，能否准确换刀；

?⑥调入或编写一个演示程序自动运行，观察十字工作台的运动情况。

3、设置典型故障

?在系统运行正常，实验台各个部件运行正常情况下，进行一些常见的故障现象的设置实验，记下设置故障后的故障现象，并得出相应的结论分析，在设置故障的过程中，首先根据电气原理图中的连线图，找出实物，然后在断电的情况下拆线，用绝缘胶带将电线包裹，开机观察故障现象并做相应的记录，然后断电并将线接好，再进行下一个故障的设置。

4、在设置完故障后，将实验台的连线恢复原样，开机进行功能测试。

5、在实验台一切正常的情况下，关机

?①按下急停按钮

?②断开空气开关QF2

?③合上空气开关QF3

?④合上空气开关QF4

?⑤合上空气开关QF1，整理实验结果。

五、实验结果记录

注意：做实验时注意安全，不要将电源线裸露在外，拆下的电线要用绝缘胶带进行包裹，不允许带电拆装电线

实验四数控综合实验台PLC编程与调试实验

一、实验目的

1、了解标准PLC基本原理和结构；

2、能够熟练修改标准PLC各个输入输出点及PLC所提供的各项功能；

3、了解用C语言编写PLC程序的方法，掌握数控系统PLC调试方法。

二、实验内容

1、主轴档位及PLC输出点定义实验；

2、主轴转速的调整；

3、刀架信号输入点定义。

4、用实验台所带的乒乓开关控制主轴的正反转。

5、将机床信号输入口XS10的输入电缆代替接口XS11

6、自动润滑功能的设定

7、华中数控PLC程序的编写及其编译

8、简单程序的编写与调试

三、仪器设备

? HED-21S数控综合实验台一台工具包万用表 PC键盘一个

四、相关知识

（1）I／O信号与X／Y的对应关系

在“PMC系统参数”选项中给各部件(部件20、部件21、部件22)中的输入、输出开关量分配占用的X、Y地址，即确定接口中各I／O信号与X／Y的对应关系。

如图1所示：将部件21中的开关量输入信号设置为“输入模块0”，共30组，则占用X [00]～X[29]；将部件20中的开关量输入信号设置为“输入模块1”，共16组，则占用X[30]～X [45]；输入开关量总组数即为30+16=46组。

将部件21中的开关量输出信号设置为“输出模块0”，共28组，则占用Y[00]～Y[27]；将部件22中的开关量输出信号设置为“输出模块1”，共2组，则占用Y[28]～Y[29]；将部件20中的开关量输出信号设置为“输出模块2”，共8组，则占用Y[30]～Y[37]；输出开关量总组数即为28+2+8=38组。

在“PMC系统参数”选项中所涉及的部件号与“硬件配置参数”选项中的部件号是一致的。

输入／输出开关量每8位一组，占用一个字节。例如HNC-21TF数控装置XS1O接口的I0～I7开关量输入信号占用X [00]组，IO对应于X [00]的第0位、I1对应于X [OO]的第1位……。按以上参数设置，I／O开关量与X／Y 的对应关系见表2。

图1 PMC系统参数中关于输入/输出开关量的设置（2）I/O（输入/输出）开关量的接口

在系统程序、PLC程序中，机床输入的开关量信号定义为X(即各接口中的I信号)，输出到机床的开关量信号定义为Y(即各接口中的O信号)。

将各个接口(HNC-21TF本地、远程I／O端子板)中的I／0(输入／输出)开关量定义为系统程序中的X、Y变量，需要通过设置参数中的“硬件配置参数”

选项和“PMC系统参数”选项来实现。

表2 I／O开关量与X／Y的对应关系

(一般设为部件20、部件21、部件22)，如图2所示。

、主轴模拟电压指令输出的过程为：PLC程序通过计算给出数字量，再将数字量通过转换用的硬件电路转化为模拟电压。PLC程序处理的是数字量，共16位，占用两个字节，即两组输出信号。因此，主轴模拟电压指令也作为开关量输出信号处理。

图2硬件配置参数中关于输入/输出开关量的设置

五、实验步骤

1、开机进入PLC配置界面，开始主轴档位及输出点定义实验，自动换档

为Y，本配置界面定义的输出点才有效，在变频换档或手动换档为Y时，应关闭此菜单选项中的所有输出点。

? 2、主轴转速的调节

?主轴转速是通过变频器与PLC中的相关参数来进行控制，标准PLC中的主轴转速设定参数，主要包括：电机最大转速。设定所有速度上限、实测电机上限/下限。

3、刀架信号输入点定义

?（1）在标准PLC的刀库配置界面中对刀具输入点进行定义，在位编辑行对应的编辑框中输入-1表示该输入点无效。在刀号输入点编辑框中输入“1”表示对应的输入点在此刀位中有效，为“0”表示对应的输入点在此刀位中无效。?（2）当前系统刀架主持刀具总数为4把，输入的组为第1组，输入的有效为4位，分别是X1.1、X1.2、X1.3、X1.4。

?（3）刀架的正转为Y0.3，反转为Y0.4，如果PLC这样配置，编译后系统正常运行。

?（4）此时刀架运转正常，将PLC的刀架正反转输出信号Y0.3、Y0.4进行互换，重新编译后，运行刀架有什么现象记录下来分析原因；

?（5）将电断开，把输入接线板的刀架刀位信号X1.3、X1.4的输入位置向后平移两个点，重新上电进行换刀操作，有什么现象，分析原因。

4、用实验台所带的乒乓开关控制主轴正反转

（1）进入车床标准PLC的编辑状态，按键ALK+K进入PLC配置界面；

（2）找到主轴正反转的输入点定义，并把它分别更改成X0.6、X0.7；

（3）这是退出PLC后编译，观察利用乒乓开关控制主轴正反转的实验现象，并分析原因。

5、将机床信号输入口XS10的输入电缆代替XS11

将机床的输入口XS上的输入电缆接口接到XS11上面，然后通过更改标准PLC的输入点进行调节。

（1）将PLC的输入点定义栏的各输入点记下，查出其对应的DB25插头的管脚号；

（2）查出XS11和XS10相同管脚号对应的输入点；

（3）进入标准PLC的编辑界面，将PLC的输入点定义栏更改为XS11各对应的输入点；

（4）退出PLC进行编译，然后进入系统检查系统是否正常运行。

6、自动润滑功能的设定

（1）进入PLC编辑状态，定义自动润滑开的输出信号点位Y0.6；

（2）退出PLC并进行重新编译；

7、华中数控PLC程序的编写及其编译

（1）在DOS环境下，进入数控软件系统的PLC目录；C：\HNC-21tf\PLC

（2）敲入C：\HNC-21tf\plc>edit 1.cld

(3)在数控系统的PLC目录下，修改M.BAT。

（4）运行M.BAT文件，系统就会对PLC的源文件进行编译。

（5）PLC源程序编译后，将产生一个DOS可执行的.com文件。

8、简单PLC程序的编写

进入系统文件PLC目录，利用DOS命令EDIT新建一个源程序文件1.cpp，源程序编写如下：

# pragma inline

#inclu de “plc.h”

Void init (void) { }

Void plc1 (void)

{ if (X[31]&0X40)

Y[31]!=0X40;

}

Void plc 2 (void) { }

把编好的程序进行编译，把生成的程序加载到数控系统文件中，进入系统，按下循环启动按键，观察出现的现象。

六、实验结果记录

运行上述程序后，按下循环启动键后的现象。

七、思考题

如果按下循环启动键后，电亮进给保持灯，如果松开，则灯熄灭，如果按下进给保持灯按键，电亮循环启动灯。如果松开，则灯熄灭。如何让编写PLC 程序可实现此功能。

实验五步进电动机调试及使用实验

一、实验目的

1、熟悉步进电机运行原理及其驱动系统的连接；

2、掌握步进电机性能特性及其调试的基本方法。

二、实验内容

1、世纪星HNC-21TF配步进电机的参数设置；

2、M535步进电机驱动器参数设置；

3、步进电机绕组的并联与串联接法实验；

4、测定步进电机的空载启动频率；

5、设置步进驱动器典型故障并分析原因。

三、仪器设备

? HED-21S数控综合实验台一台工具包数控实验台电气原理图

四、实验步骤

1、数控系统与步进电机的连接

各引脚定义：CP+ 、CP- ——单脉冲方式时，正反转的运行脉冲，接M535步进驱动器的PUL+、PUL-

DIR+、DIR- ——单脉冲方式时，正、反转的方向脉冲。

? 2、HNC-21TF数控系统的参数设置

?按表一对步进电机有关参数进行设置，按表二设置硬件参数。

3、M535步进电机驱动器参数设置

?（1）步进电机驱动器细分数的设定

?本驱动器提供1-256细分，在步进电机步距角不能满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动步进电机，根据表三，对驱动器所采用的细分数进行设定，拨码开关5、6、7、8可以选择细分数。

（2）步进电机驱动器电流选择

拨码开关1、2、3可以选择驱动器的电流大小，表四是拨码开关不同状态对应相电流大小。

（3）半流功能测试

步进电机由于静止时的相电流很大，所以驱动器提供半流功能，其作用是党步进电机驱动器如果一定时间内没有接收到脉冲，那么它会自动将电机的相电流减小为原来的一半，防止驱动器过热，M535驱动器的SW4开关拨至OFF，半流功能开；将拨码开关拨至ON，半流功能关。

4、步进电机绕组的并联与串联接法实验

步进驱动器是两相驱动器，利用两相驱动器来控制四相步进电机，可以将四相步进电机的绕组线圈两两进行并联或串联，当作两相电机进行使用。

现将串联接法改为并联接法：

（1）将电机绕组端子A+、C-并在一起接到驱动器A+端子上；

（2）将电机绕组端子A-、C+并在一起接到驱动器A-端子上；

（3）将电机绕组端子B+、D-并在一起接到驱动器B+端子上；

（4）将电机绕组端子B-、D+-并在一起接到驱动器B-端子上。

5、测定步进电机的空载启动频率

启动频率是指电机在不丢步，不堵转的情况下能够瞬时启动的最大频率，测试的方法如下：

（1）设置X轴的加减速时间常数为2，并将快移与加工速度分别设为6000、5000；

（2）在步进电机轴处作一标记，由世纪星设置步进整数转的位移和速度，让步进电机空载启动；

（3）步进电机处于静止状态下，启动旋转一圈后停止，从轴标记判断步进电机是否失步活出现堵转现象。

（4）在工作台上增加一定负载没，按上述步骤测定步进电机的空载起动频率。

（5）将步进电机驱动器的电流减为原来的1/3，再按上述步骤测定空载频率，比较三次的区别。

6、设置典型故障并分析原因

步进电机主要故障及诊断如表五所示。

五、实验结果记录

实验六交流伺服系统调试及使用实验

一、实验目的

1、熟悉交流伺服系统的构成及原理以及伺服电机、驱动器、数控系统的连接；

2、掌握交流伺服电机及驱动器的性能与特性。

3、熟悉交流伺服系统的动态特性及其基本参数调整。

二、实验内容

1、数控系统与交流伺服驱动器的连接；

2、世纪星HNC-21TF配伺服驱动时的参数设置；

3、伺服驱动器的调节与参数设置；

4、交流伺服驱动器典型故障并分析原因。

三、仪器设备

? HED-21S数控综合实验台一台工具包数控实验台电气原理图

四、实验步骤

1、数控系统与交流伺服驱动装置的连接

各引脚定义：CN1——伺服允许信号、数控控制信号、伺服准备好信号

R、S、T ——伺服强电

r、t——工作电源

CNC：U、V、W——驱动器电源输出端子 PE——接地端子

CN2——脉冲编码器反馈信号接线端子

? 2、HNC-21TF配伺服驱动时的参数设置

?按表一对伺服电机有关参数设置坐标轴参数，按表二设置硬件参数。

3、伺服驱动器的调节实验

实验台所选用的三洋驱动器操作面板有五个按键，其功能如下表三所示，可以通过这五个按键来进行参数的修改和调试。

?（1）空载下调试及运行

?为了判断伺服驱动系统的功能是否正常，可以直接利用伺服驱动器对电机进行控制，实验台的Z轴采用的交流伺服电机，可以完成此项功能的调试。

表三按键功能表

?

? ①按下MODE 键显示测试模式，然后选择页面屏幕

，通过上下键来增加和减少数值。

②按下WR 键1秒钟，显示起初的屏幕显示，当按下MODE 键，返回页面选择屏幕。当再次按下MODE 键，转换到下一组模式。 ③监控模式各页码说明如表四。

（2）通过修改伺服驱动器的通用参数，改变驱动器的运动性能

注意：在做实验时如果发生Z 轴啸叫、抖动或其他不良情况，请务必将急停拍下或将伺服电机强电断路，然后将参数恢复，以防损坏设备。 ?

<1> PA000 位置比例增益

①设定位置环调节器的比例增益。

②设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小，但数值太大可能会引起震荡或超调。

③参数数值由具体的伺服系统型号和负载确定。

更改驱动器的位置比例增益，让系统以固定的频率给驱动器发送脉冲，既让Z 轴以一个固定的速度运行，然后选择系统跟踪误差显示模式，记录下来运行稳

<2> PA002 速度比例增益

①设定速度调节器的比例增益。

②设置值越大，增益越高，刚度越大，参数数值由具体的伺服系统型号和负载确定，一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。

③在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。

更改驱动器的速度比例增益，让系统以固定的频率给驱动器发送脉冲，既让Z轴以一个固定的速度运行，然后选择系统跟踪误差显示模式，记录下来运行稳定时的跟踪误差值。填入下表六

<3> PA003 速度积分时间常数

①设定速度调节器的积分时间常数。

②设置值越大，积分时间越快，参数数值由具体的伺服系统型号和负载确定，一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。

③在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。

更改驱动器的速度比例增益，让系统以固定的频率给驱动器发送脉冲，既让Z轴以一个固定的速度运行，然后选择系统跟踪误差显示模式，记录下来运行稳定时的跟踪误差值。填入下表七：

通过修改参数，观察电机的运行性能，观察什么请况下电机出现抖动、啸叫、超调，在参数不同的情况下，电机运转时观察坐标的变化情况，系统跟踪误差的大小，回零时的不同现象，将电机调节到比较理想状态，电机动作时的不同现象。

<4>下面根据下表八对伺服电机进行调试，把观察到的工作台的运行状态，伺服电机的运行及系统的状态填入表八：

4、设置典型故障并分析原因

步进电机主要故障及诊断如表九、十所示。在设置完故障后，将其恢复到原始状态。

五、实验结果记录

1、伺服驱动器的调节实验结果记录

根据实验现象，将表五、六、七、八填好。

2、故障设置实验结果记录

实验七变频调速系统的构成、调整及使用实验

一、实验目的

1、熟悉异步电动机、变频器的控制原理以及与控制系统的连接方法；

2、了解变频器数字操作键盘的使用和参数设置的方法，变频器常见功能

的测试。

3、掌握主轴伺服系统常见故障的诊断方法。

二、实验内容

1、数控系统与主轴变频器的连接；

2、SJ100变频器面板的认识实验；

3、变频器与三相异步电动机的控制实验；

4、主轴伺服驱动器典型故障并分析原因。

三、仪器设备

? HED-21S数控综合实验台一台工具包数控实验台电气原理图

四、相关知识

变频调速的控制原理：

根据电机学的理论，交流电动机的转速n为：

若均匀地改变定子供电频率，则可以平滑地改变电动机的同步转速，从而得到范围宽、精度高的优良调速性能。

旋转磁场以同步转速切割定子绕组时，在每相绕组中产生的感应电动势为：式中：——定子每相绕组有效匝数；

——每极磁通量；

——定子相电压。

因此

分析上式可知：如在变频调速中，只保持定子电压，不变，则主磁通的大小将随的改变而发生变化。在一般电动机中，中。值通常是在额定电压的运行条件下确定的，为了充分地利用电动机铁心，都把磁通量选取在接近磁饱和的数值上。如果在调速过程中，频率从工频往下调，则上升，将导致铁心过饱和而使励磁电流迅速上升，铁心过热，功率因数下降，电动机带负载能力降低。

因此，必须在降低频率的同时，降低电压，以保持不变。这就是所谓的恒磁通变频调速。因此，交流电动机的变频调速控制兼有调频和调压的功能。

并且，根据电动机所带负载的特性，有恒转矩调速、恒最大转矩调速、恒功率调速几种控制方式。

五、实验步骤

1、数控系统与主轴伺服系统的连接

2、SJ100变频器面板的认识实验

?（1）操作面板的各个按键的作用定义如下：

? RUN——给变频器提供一个运行的指令，按此键可以启动电动机的运转，前提是变频器处在键盘控制方式下。

? STOP——给变频器提供一个停止运行的指令，按此键可以停止电动机的运转，前提是变频器处在键盘控制方式下。

? FUN——功能键，修改变频器时，可以选择参数模式以及在设置参数时使用。?▲——修改参数时增大参数值。

?▼——修改参数时减小参数值

? STR——可以对变频器的修改参数进行保存

?电位器——操作者可以通过电位器来改变变频器的输入模拟电压指令（2）变频器常见功能参数

日立变频器参数主要分为：

D组——监视功能参数

F组——主要常用参数

A组——标准功能的设定

B组——微调功能参数

C组——智能段子功能

H组——电机相关参数设置及无传感器矢量功能参数设置。

3、变频器与三相异步电机的控制实验

日立变频器的三种控制方式

（1）手操键盘给定：

这种方式是通过变频器的操作键盘以及变频器自身提供的控制参数来对变频器进行控制，具体操作步骤如下：

①将参数A01设为02、A02设为02；

②通过▲或▼键改变参数F01的参数值（变频器的频率给定）来增加或减少

给定频率；

③完成上述步骤后，变频器进入待命状态，按RUN键，电动机运转；

④按STOP/RESET键，停止电动机；

⑤设置参数F04的参数值为00或01改变电动机的旋转方向；

⑥按RUN键，电动机运转，但方向已经改变。

（2）电位器给定：