基于通用数控系统伺服接口的设计

合集下载

基于PLC的伺服系统的运动控制系统设计毕业论文设计

南京化工职业技术学院毕业论文设计题目：基于PLC的伺服系统的运动控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日摘要本文采用运动控制系统，完成三菱电机杯竞赛的关于伺服电机如何实现系统的运动控制系统。

数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计

数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计摘要：数控车床在制造业中起着至关重要的作用。

为了提高生产效率和产品质量，设计一个稳定可靠、精确灵活的二维运动伺服进给系统尤为重要。

本文将针对数控车床工作台的二维运动伺服进给系统进行设计，包括运动控制算法、驱动器选型、传感器选择等方面。

1.引言数控车床是一种以电子技术、计算机技术和车床技术为基础的现代化机床。

它通过运动控制系统实现工作台的运动，可以实现复杂的加工工艺。

二维运动伺服进给系统是数控车床的核心部件之一2.运动控制算法运动控制算法是二维运动伺服进给系统的核心技术之一、常用的运动控制算法包括PID控制算法、自适应控制算法等。

PID控制算法是一种经典的，应用广泛的控制算法，它根据测量值与期望值的差异计算出控制量，并对系统进行修正。

自适应控制算法则是根据系统的参数变化自动地调整控制参数。

在设计二维运动伺服进给系统时需要根据实际情况选择合适的控制算法。

3.驱动器选型驱动器是实现工作台运动的关键部件，它将控制信号转换为电力信号，驱动电机工作。

在选择驱动器时需要考虑工作台的负载情况、速度要求和精度要求等因素。

常用的驱动器有直流伺服驱动器、交流伺服驱动器和步进驱动器等。

在设计二维运动伺服进给系统时需要根据实际情况选择合适的驱动器。

4.传感器选择传感器可以实现对工作台位置、速度和负载等参数的测量，是二维运动伺服进给系统的重要组成部分。

根据需要可以选择位置传感器、速度传感器和负载传感器等。

常用的位置传感器有编码器、激光干涉仪等，速度传感器有霍尔传感器、光电传感器等，负载传感器有压力传感器、力传感器等。

在设计二维运动伺服进给系统时需要根据实际需求选择合适的传感器。

5.结论设计一个稳定可靠、精确灵活的二维运动伺服进给系统对于提高数控车床的加工精度、提高生产效率具有重要意义。

本文针对数控车床工作台的二维运动伺服进给系统进行了详细的设计，包括运动控制算法、驱动器选型、传感器选择等方面。

CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计

__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。

数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。

在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。

然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。

在根据已确定传动比来确定带传动。

通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。

选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。

最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。

然后完成伺服系统的设计。

在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。

设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。

通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。

设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。

关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。

简易数控车床纵向伺服进给系统的设计

ｓｋｓｒｗｔｒｕｈａｃａｓｄｃｌｒｔｎｗｅｌｅｒｆｍｅｅｅｔｃｌｅｇｎｅｉｇａｄａｏｓｕｔｅｉｌｗｙｔｅｐａｋｂｘｉｃｅｏｇｌｓｅｅｅａｉｈｅａｒｔｌｃｒａｎｉｅｒｎｎｒｕｅｎｔａｍｏｈｒｗｔｓｉａａｈｌｎｏｌｈｏｇｏｈｉｈｐｔａｒｕａｈｒｔｅｔｒｌｎｈａｓｏｃｒｙｏｔｔｅｏｎｅｇｗｙ．ｌｅｔ
为了实现机床所要求的精度，用一级齿轮减速，采并用双片薄齿轮错齿法消除间隙。为保证一定的传动精度
Ｋｅｏｄｎｍｅｉａｏｎｒｌｌｔｅ；ｅｇｈｙｅｖｔａｓｓｉｎｓｓｅ；ｅｉｎｙｗｒｓ：ｕｒｃｌｃｔｏａｈｒｌｎｔｗａｓｓｒｏ；ｒｎｍｉｓｏｙｔｍｄｓｇ
Ｏ引言
随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新速度越来越快，杂形状的零件越来越多，度要复精
ＰＡＮｎｇ，ＤｏＬＶｎｔｎＤｏｇｅｇ
ＡｂｔａｔＴｓｓｗｉｈｔｅｎｓｒｃ：ｈｅｉｔｈｕｍｅｉａｏｔｏａｈｒｌｎｔｒｃｌｃｎｒｌｌｔｅｅｇｈｗａｅｖｅｉｎｏｈｙｔｍｏｉｉｅｍａｎｙｉｃｕｄｓａｎｙｓｓｒｏｄｓｇｆｔｅｓｓｅｆｒｍａｎｌｎｉｌｎｌｅｕｍｂｒｅ
方案。

数控设备伺服进给装置及控制系统设计

（．ｅａｔｅｔｆｍｎｇｍｎｎｉｅｒｇＺｅｇｈｕＵｉｒｔ，Ｚｅｇｈｕ４００；１Ｄｐｒｎａａｅｔｇｎｅｉｈｎｚｏｎｖｓｙｈｎｚｏ５０１ｍｏｅｅｎｅｉ２ＣｌｇＭｅａｉｌｎｌｔｎｎｉｅｎｏｌｅｅｏｃｎａｄＥｅｒｉＥｇｎｒｇ，ＣａｇｈｎＵｉｒｔｏＳｉｃｎｅｈｏｇ，Ｃａｇｈｎ１０２ｆｈｃａｃｏｃｅｉｈｎｃｕｎｅｉｃｎｅｄＴｃｎｌｙｈｎｃｕ３０２ｖｓｙｆｅａｏ
具有通用性强、可移植性好等优点，这为旧设备的数控化改造和新设备的开发提供了新的思路。
关键词：自动进给；滚珠丝杠；伺服电机；伺服控制卡中图分类号：Ｔ＂１０５２文献标识码：Ａ文章编号：１７９７（０７２— ０９— ３６２— ８０２０）００００
Ｄｅｉｎｏｅｖｅｄ —ｉｖｃｎｔｎｒｌＳｓｅｏｓｇｎＳｒｏＦｅ — ｎＤｉｅａｄＩｓＣｏｔｏｙｔｍｆｒＮＣａｈｎｒｅＭｃｉｅｙ
ＷＡＮＧｕｎｉＬＵｚｏ，ＹＵｅｇｉ，ＬＵｉｕＣｈｌ，ＹｕｈｕＺｈｎｌｎＩＺｈｈａ
—
ｍｏｏｒｆｅｔｒｆｅｄ—ｉｅｉｅｗａｉｅｏｏｎｄｖｃｓｇｖｎｔｏ．Ｔｈｏｇｒｃｉａｐｌｃｔｏｈｅｄｖｃｎｏｔｏ —ｓｓｅｒｕｈｐａｔｃｌａｐｉａｉｎ，ｔｅｉｅａｄｃｎｒｌｙｔｍ

数控车床伺服进给系统设计

Ｐ＝ａｒｒｍ／
２２滚珠丝杠副载荷及转速计算．这里的载荷及转速是指，滚珠丝杠的当量载荷Ｆ与当量转速．当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等，可按下列公式计算：
作ｆｒ０嵩－５，，．口人助工师主从机实实教方研誓期昊－６０）宁市，理程，要事械习训学面究ｊＣ２９－男ｆ营，１８ｆ：奥。２ｔ￣１１日吴（矶买．毅力饼头罕圆咒
Ｆ一＝Ｆ进拾＋Ｆｉ
（）４
则Ｆｒｏ＝＝２００． —２ｏ４８Ｎ．故Ｆ－０＋４８ｏ．￣
＇’ ：
一１３８Ｎ３
２２Ｐｈ
堡二堡！一坚± 二
”
（）５
则ｎ一
－２８ｒｍｉ．０／ｎ
吴奥嵩
数控车床伺服进给系统设计
８７
Ｆ：
ｍ
±
３
（）２
假设刀架重量１０ｋ，溜板重量２ｇ０ｇＯｋ，电机重量１０ｋ０ｇ
Ｆ＝ｇｉ
・
（）３
式中，为滚动摩擦系数，取，．０，则Ｆｉ．０ ×（０＋２）０．．＝００４＝Ｏ０４ｉ００ ×１＝４８Ｎ
１伺服进给系统主要技术参数
（）进给运动行程．Ｘ轴：３０ｍｍ；Ｚ轴：９０ｍｍ．１５５（）进给速度范围．Ｘ轴：１０２～５００ｍｍ／ｎｍｉ；Ｚ轴：１０～６００ｍｍ／ｎｍｉ．（）快速移动速度．Ｘ轴：１ｍｉ；Ｚ轴：１ｍｉ．３２ｍ／ｎ２ｍ／ｎ（）最大进给力．Ｘ轴：２００Ｎ；Ｚ轴：５００Ｎ．４００（）定位精度．Ｘ轴：００４ｒｍ／０５．０ａ３０ｍｍ；Ｚ轴：００４ｒｍ／０．０ａ３０ｍｍ．（）重复定位精度．Ｘ轴：００２ｍｍ／０６．０３０ｍｍ；ｚ轴：００２ｍｍ／０．０３０ｍｍ．（）横向滑板上刀架重量：１０ｋ．７０ｇ２数控车床伺服进给系统ｘ轴设计２１确定滚珠丝杠导程Ｐ．ｈ

数控机床的位置伺服系统设计

ＡｂｓｒｃｔＴｈｐｓｔｏｓｌｏｓｓｅｔａ：ｅｏｉｉｎｅ＇ｙｔｍｉＵＳＳｖｔＥＳＴＤｂｍｏｌｔｐｅｍｏｅＣＰＵｓｒｃｕｒｕｓｄｕｅｙｒｔｕｔｅ
，
，
ｍａｎｙｆｒｉｌｏ
校正。
—— 丁Ｌ＿＿１
竺
Ｈ．竺
一
一ｊ卜＿
ｌ
图１系统硬件框图
（）位置环设计。位置控制环在整个控制系统中举足轻１重，也是三个控制环中最为复杂的控制环。其内容包括位置控加速功能等。设计采用ＩＴＬ７１ＮＥ８５Ｈ作为ＣＵ，Ｐ位置环控制程序固化在８５Ｈ内部４７１Ｋ字节的ＥＲＭ中，ＰＯ主要完成位置伺服系统的控制。伺服接口电路采用高精度的１４位ＤＡ转化／
ＺＨＡＯＹ－ｕｎａｊａ
（ｈ州ｖｃｗｎｉｈｓｈｏｏｙａｉ，ＨｎｎＰｏｉｅＪｕｎＨｅａ５６０Ｃｉａｔｅｏ￣ｄｈｃｏｌｆＪｕｎＣｔｅａｒｎ，ｉａ，ｎｎ４４５，ｈｎ）ｇｉｙｖｃｙ
第３８卷第１期・术学
Ｖｏ１Ｎｏ．．３８１
湖
南
农
机
２０１１年１月
Ｊａ．０１１ｎ２
ＨＵＮＡＮＡＧＲＣＵＬＩＴＵＲＡＣＨＩＡＬＭＮＥＲＹ
数控机床的位置伺服系统设计
赵亚娟
（河南省济源市第一职业高中，河南济源４４５）５６０
服系统驱动机械执行部分，最终实现精确的进给运动。服系伺统实际上是一种高精度的位置跟踪与定位系统。伺服系统的性能决定了数控机床的许多性能。因此提高进给伺服系统的动态特性与静态特性的品质是人们始终追求的目标。

基于MCS-51单片机的数控系统接口技术设计

随着数控机床的发展，控机床在模具、空、天等行业的广码器反馈信号（床用）ＩＯ口：用８７作为键盘，示器接口，数航航车／采２９显识泛应用，产品更新周期进一步缩短，工质量要求越来越高，件越别键盘按键信号，显示器自动扫描。成键盘输入和ＬＤ显示控在加零对完Ｅ来越复杂等情况下，计算机与数控机床联结起来，现高效的数据将实制两种功能（盘最多可有８８个键）；为使系统地址统一，采用键 × 交换或高一级的控制管理，根本上提高数控机床的执行效率。控７Ｌ１８译码器对系统所扩展的芯片进行译码寻址．由８３从数４Ｓ３并０１对各机床作为典型点机电一体化产品，适用范围越来越广泛．经济轴步进电机进行环形分配（可由环形分配器进行硬件环分），指其而亦其型数控机床以自身极佳的性能价格比得到广泛的应用。数控机床作令信号经光电隔离和功率放大后驱动各轴。
本系统采用步进电机作为驱动元件，进电机采用脉冲方式工件协调工作等，括系统的初始化、令处理循环、件加工程序的步包命零

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

课程设计题目伺服电机驱动器计算机接口设计基于通用数控系统的伺服接口设计学院工学院专业机械设计制造及其自动化班级2012卓越工程师学生学号指导教师二〇一四年十二月二十六日摘要数控伺服系统是根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。

数控伺服系统是以机械位置或角度作为控制量的自动控制系统，在数控机床、机器人系统中，由伺服系统接收控制指令经变换和传递放大,转化为伺服电动机驱动机械部件的高精度运动。

数控伺服系统通常控制系统提供C语言函数库和Windows动态链接库，实现复杂的控制功能。

伺服电机驱动器控制接口能够将控制函数与自己控制系统所需的数据处理，界面显示等联系在一起。

控制接口包括通用的计算机接口（如PS2 USB VGA LAN）以及运动控制专用接口，可以实现普通PC机的所有基本功能，是一种理想的方案。

伺服电机可以用驱动器控制两路甚至多路电机，可以实现机床的各种功能。

伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。

一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

国内外伺服控制器的水平主要体现在三个方面：硬件方案、核心控制算法以及应用软件功能。

国内的伺服控制器所采用的硬件平台和国外产品没有太大的差距。

国内伺服控制器的差距主要体现在控制算法和二次开发平台的易用性方面。

尤其是在全数字化的高性能伺服驱动技术方面还有很大差距，已经成为我国发展高性能数控系统产业的“瓶颈”问题。

国外的产品提供了比较好的产品升级功能及良好的软件开发环境，降低了对开发人员的要求，在一定程度上促进了产品的市场推广。

同时提供了丰富的通讯接口可以方便的与其他设备进行数据交互，人性化好。

关键词：机电系统；伺服接口；数控系统；接口设计目录摘要 (1)前言 (3)1数控车床系统原理结构框图 (4)1.1 数控系统各个组成部分的功能 (4)1.2 数控系统各个组成部分的接口特性 (5)1.3数控系统电气原理图 (6)2.计算机控制电路的设计 (6)2.1伺服驱动器的电路分析 (6)2.1.1光电耦合电路 (6)2.1.2光电耦合电路的工作原理 (7)2.1.3伺服驱动器的接线端 (7)2.2位置指令输出信号的控制电路的设计 (8)2.2.1位置指令输出信号控制机的接线端 (8)2.2.1差分驱动器 (8)2.3计算机与伺服驱动器的连接 (9)2.3.1计算机与伺服驱动器的连接方法 (9)3.控制信号及反馈信号的分析 (9)3.1计算机数控装置控制信号的输出及反馈信号的输入 (9)3.2伺服驱动器的控制信号 (10)3.3光电编码器角位移信号 (11)结论 (13)参考文献 (14)前言随着现代技术与先进电子元器件的发展，交流伺服系统在现代工业生产中获得了广泛的应用。

伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。

一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器作为控制的核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。

功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。

功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。

经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。

功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。

整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。

本说明书重点对基于通用数控系统的伺服接口设计进行介绍。

首先，先概述一下数控车床系统原理及结构，对各部分的功能及接口特性加以说明,对信号流向加以分析。

其次，根据机电系统功能要求，完成电气控制设计，并画出电气控制电路原理图。

另外，分析计算机数控装置的输出控制信号、反馈输入信号；分析伺服驱动器的控制信号，绘制计算机数控装置与伺服控制器系统接线图。

分析数控装置控制信号的特征（脉冲+方向），以及伺服电动机的光电编码器角位移信号的特点，说明电动机转向变化时，角位移编码器A、 B 相位变化，控制命令（脉冲+方向）和位移反馈信号（频率、相位）的对应关系。

最后，总结一下这次课程设计的成果。

1数控车床系统原理结构框图1.1 数控系统各个组成部分的功能在输入电源和交流伺服驱动单元之间必须安装断路器和交流接触器，断路器、接触器不仅是作为驱动单元的电源开关，同时还对电源起保护作用；还应有隔离变压器、滤波器。

a.断路器及接触器（必需设备）（1）断路器是一种可以自动切断故障线路的保护开关，具有电路过载、短路、欠压保护功能。

驱动单元本身有150％，30min 的过载能力，为了充分发挥驱动单元的过载能力。

(2)安装交流接触器，通过电气保护电路控制驱动装置的电源接通和关断，可以在系统故障时，迅速切断驱动装置的电源，有效保证了故障进一步的扩大。

b.三相交流滤波器（推荐设备）三相交流滤波器是一种无源低通滤波器，滤波频段在10kHz～30MHz 之间，用来抑制驱动单元电源端发出的高频噪声干扰。

一般情况可以不安装，当驱动单元产生的高频噪声干扰影响到用户使用环境中其它设备的正常工作时，建议安装。

c.隔离变压器（必需设备）使用隔离变压器给伺服单元供电，可以减少伺服单元受电源、电磁场干扰的可能性。

隔离变压器的选型，应根据驱动装置的额定容量、负荷率及占载率来确定：伺服电动机功率≥1kW 时必须采用三相隔离变压器供电；单个轴时，以隔离变压器容量≥伺服电动机功率×80％为宜，用户可在伺服电动机功率的70％至100％之间选择隔离变压器容量；两个轴以上时，以隔离变压器容量≥总伺服电动机功率×70％为宜，用户可在总伺服电动机功率的60％至80％之间选择隔离变压器容量。

d.伺服驱动器伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。

一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。

功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。

经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM 电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。

功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。

整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

e.编码器编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。

按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。

绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

1.2 数控系统各个组成部分的接口特性（1）驱动单元的电机编码器接口CN2 是25 孔式插座，制作连接线用的连接应该是25 针式插头。

（2）驱动单元的控制信号接口CN1 是44 针式插座，制作控制线用的连接器该是44 孔式插座。

（3）VCMD+（CN1-17）/ VCMD-（CN1-1）为速度指令输入端，最大接收10V 直流电压信号，端口输入阻抗为15K Ω。

（4）伺服单元无24V 电源输出，开关量信号输入时需要在外部配备24V 使用电源。

规格要求：DC15V ～24V ， 100mA 以上。

建议与输出电路使用同一电源。

COM ＋（CN1-38/39）为输入点公共端，DG （CN1-32/33）为输出点的公共端。

1.3数控系统电气原理图2.计算机控制电路的设计本次主要针对位置指令输入信号计算机的控制电路设计，位置指令输入信号电路在伺服驱动器的接线端子分别为+PULS 、-PULS 、+SIGN 、-SIGN 。

2.1伺服驱动器的电路分析2.1.1光电耦合电路光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。

它由发光源和受光器两部分组成。

把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。

发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。

它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。

目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。

光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。

输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。

这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。

由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。

（外形有金属圆壳封装，塑封双列直插等）。

2.1.2光电耦合电路的工作原理当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发红光，光敏元件受到光照后产生电流，电路导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，电路不通。

对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。