第二章 数控技术第二章补充材料

一． IPC5313并行输入 / 输出接口卡基本参数：四个已经设计好的口地址：0X150,0X151,0X152,0X153, 0X 表示是用16进制数表示。

每个口地址有8根数据线：0x150口：1，2，3……8号数据线，9，10号地线内部连接在一起，为1，2，3，4，5，6，7，8号数据线的地线；0x151口：11，12，13……18号数据线，19，20号地线内部连接，为该数据现的地线，0x152口：21，22，23……28号数据线，29，30号地线内部连接，为该数据现的地线，0x153口：31，32，33……38号数据线，39，40号地线内部连接，为该数据现的地线。

各个口的8条数据线依次分别对应8位数据位：D7，D6，D5，D4，D3，D2，D1，D0。

编程时按位控制，这8位数据位分别对应8条数据线，控制外设。

IPC5313 并行输入 输出卡二 . 计算机持续信号、脉冲信号控制强电原理、测试与故障维修图2-1 计算机持续信号控制强电方案（a）主电路图 （b）控制电路 （c）计算机接口电路（1）如图2-1-5所示为主电路、控制电路和计算机接口电路图，计算机向D1、D2引脚发出低电平，再向D0引脚发出高电平，则直流继电器线圈J1带电，J2、J3不带电，常开触点J2、J3断开，J1闭合，交流接触器KM1线圈带电，其常开触点闭合，电机M正转。

（2）计算机向D0、D2引脚发出低电平，再向D1引脚发出高电平，则直流继电器线圈J1和J3不带电，常开触点J1断开，而线圈J2带电，常开触点J2闭合，交流接触器KM2线圈带电，其常开触点闭合，电机M反转。

（3）计算机向D0、D1发出低电平，向D2发出高电平，则直流继电器线圈J1、J2不带电，J3带电，常开触点J1、J2均断开，交流接触器KM1和KM2线圈均不带电，其常开触点断开，电机M停转。

持续信号控制若仅仅为了控制电机通断电，J3就没有必要接，若还有其他互锁等控制，就接上J3,数控系统设计上充分为用户提供多功能需求。

按上述三种情况计算机向D0、D1发出信号后，一直保持不变才能保证电机运行状态不变，即叫持续信号控制方案。

数控机床上计算机用持续信号控制主轴电机正转指令M03、反转指令M04、停转指令M05，其原理就是如图2-1所述的原理。

三. 计算机脉冲信号控制强电方案（1）主电路如图2-1（a），控制电路和计算机接口电路如图2-2(a)(b)所示，计算机向D1、D2引脚发出低电平后，再向D0引脚发出高电平，则直流继电器线圈J2、J3不带电，而J1带电，常开触点J1闭合，交流接触器KM1线圈带电，其辅助常开触点自锁，主触点KM1闭合，电机M正转，这时再向D0位发出低电平，芯片和J1均不带电，但因自锁电机一直正转。

（2）计算机向D0、D1位发出低电平，再向D2位发出高电平，则直流继电器线圈J1、J2不带电，而J3带电，常闭触点J3断开，交流接触器KM1、KM2线圈不带电，电机M停转。

（3）计算机向D 2、D 0发出低电平，向D 1位发出高电平，常闭触点J3和常开触点J2闭合，交流接触器KM2线圈带电，辅助常开触点KM2自锁，电机M 反转，计算机再向D 2位发出低电平，芯片和线圈J2均失电，但因自锁电机一直反转。

J1和J2互锁，控制程序又互锁，按上述三种情况计算机向D 0、D 1、D 2位发出高电平后，电机运转又发低电平并且时间很短，电机运行状态不变，即叫脉冲信号控制方案。

四. 采用过零型固态继电器、交流接触器的计算机控制强电原理与故障维修如图2-4所示，固态继电器输入端接入0V，输出端就断开；输入端接入3～32V 直流电压，输出端就导通可以接通高达380V 的交流电压，输入端接入3～32V 由计算机控制实现，即实现了计算机控制强电，D0 D1 D2引脚8是+24V 的地，也是计算机口地址的地，即D 0、D 1 的地ULN200312 34 56 7 81615 14 13 12 11 10 9J1+24VJ2J3图2-3 固态继电器输入3－32V主电路如图2-1（a）,控制电路和计算机接口电路原理如图2-4所示，工作原理如下： 计算机向D1位发出低电平，向D0位发出高电平，固态继电器SSR1的输出端导通，交流接触器线圈KM1带电，主触点KM1闭合，电机正转；计算机向D0位发出低电平，向D1位发出高电平，固态继电器SSR2输出端导通，交流接触器线圈KM2带电，主触点KM2闭合，电机反转；计算机向D1、、、D0位都发出低电平，固态继电器SSR1、SSR2输出端都不导通，交流接触器线圈KM1、KM2不带电，电机停转。

如图2-5所示，对小功率电动机，可以直接用固态继电器输出端接通三相交流电实现对电机的控制。

计算机向D0、、D1、、D2位发出低电平，再向D3、、D4、、D5位发出高电平，则固态继电器输出端SSR0、SSR1、SSR2不导通，SSR3、SSR4、SSR5导通电机正转；计算机向D3、、D4、D5位发出低电平，再向D0、、D1、、D2位发出高电平，则固态继电器输出端SSR3、SSR4、SSR5不导通，SSR0、SSR1、SSR2导通电机反转；计算机向D0、、D1、、D2、、D3、、D4、、D5位发出低电平，则固态继电器输出端SSR0、SSR1、SSR2、SSR3、SSR4、SSR5都不导通，电机停转。

六. 基于电隔离器、直流继电器的计算机控制强电原理与故障维修对小功率三相交流电机，可以用图2-6所示的用直流继电器的常开触点控制电机的方案，计算机向 D1位发低电平后，再向D0发出高电平，则直流继电器线圈J2不带电，J1带电，直流继电器的常开触点J1闭合，电机M正转。

计算机向D0发出低电平，向D1位发出高电平，常开触点J2闭合，电机一直反转。

计算机向D0、D1位发出低电平，则直流继电器线圈J1、J2不带电，电机M停转。

七 传感器控制强电八 传感器信号读入计算机1. 行程开关信号读入计算机见图2-10 光电式传感器12 3S220V～220V灯泡现场实验照片（a） (b) (c) (d)34D0的地SL图2-10 行程开关信号读入计算机如图2-10所示，D 0为计算机并行输入卡（芯片）的数据位，SL 断开和闭合时，D 0位状态在TTL 电平的0、+5V 变化，计算机CPU 通过程序即可分辨出SL 的状态。

2. 光电式传感器信号采用分压法读入计算机见图2-11如图2-11所示，将负载设置为两个电阻R 1=1.4K、R 2=2K，有物体靠近传感器时，R 1电压5V、R 2电压7V,当没有物体靠近传感器时，R 1、、R 2电压均为0V。

3. 光电式传感器信号采用光电隔离法读入计算机见图2-1212 312 3图2-14 A44E910型霍耳传感器信号读入CPU 光电隔离法接口电路棕色 ＋12V兰色 ＋12的地 黑色D 0R 1 R 2图2-11 G18-3A10NA 型光电式接近开关信号读入计算机分压法接口电路图图2-12 G18-3A10NA 型光电式接近开关信号读入CPU 光电隔离法接口电路图V的地 千欧D 0如图2-12为用TLP521光电隔离器做接口电路的G18-3A10NA 型光电式接近开关信号读入CPU 接口电路图，其他同分压法完全一样。

4. 霍尔传感器信号采用分压法和光电隔离法读入计算机见图2-13、图2-14九．关于电机控制电路手动控制改为计算机控制的思路用前述讲的ULN2003,ULN2803元件的计算机控制原理，把手动控制的按钮的常开触点改为计算机控制的直流继电器的常开触点；把手动控制的按钮的常闭触点改为计算机控制的直流继电器的常闭触点；就完成了手动控制改为计算机控制了，即数控化改造。

关于普通机床数控改造动力伺服系统设计改造思路十．关于变频器计算机控制设计改造L1，L2，L3接三相电源三根火线，U,V,W 接电机三个接线端。

变频器控制端：2K 可变电阻R1. 什么是计算机接口电路？在开发数控系统时，我们常做的接口电路是指哪部分工作？2. 数控机床控制系统常包括哪两部分？其定义是什么？各比喻成什么容易理解？3. 图3所示，光电式传感器外接电压10－30V，当有物体靠近传感器时该电压加到负载上；当没有物体靠近传感器时负载电压为0，今外接电压取16V，设计传感器与并行输入/输出卡的接口电路，用计算机程序判断是否有物体靠近传感器？4．对3题，用计算机检测有没有物体靠近传感器，采用分压法和TLP521设计接口电路，并分析有没有物体靠近传感器时，接口电路的电压变化情况。

5．下图为用计算机控制三相交流电机的接口电路原理图，回答如下问题：① 说明上图使电机运转的计算机控制原理。

② 该方案又能分出哪两个控制电机正转、反转、停转的方案？画图论述这两个方案的原理，优缺点。

③ 在ISO 代码中M03为主轴正转指令，M05为主轴停转指令，说明对上图M03，M05的意义。

④ 在ISO 代码中M04为主轴反转指令，用上图接口电路的同一个口地址的D1为能否实现电机翻转？ ⑤ 中间继电器线圈的额定电压多大？⑥ 二极管D 的作用是什么？简要论述之。

⑦ 上图TLP521的作用是什么？TLP521与三极管、电阻R2的作用常用什么芯片代替？ ⑧ 如果出现电机不运转了，试说明检查分析故障源的思路。

6. 光电耦合器的作用是( 避免强电对弱电产生干扰 )。

7. 光电耦合器隔离是( ① )。

① 避免强电对计算机弱电产生干扰 ② 避免弱电对强电产生干扰③ 避免强电与若电互相产生干扰 ④ 以上说法都不对 8. 当强电对弱电产生干扰时( ① )。

① 数控系统的计算机就不能正常工作 ② 数控系统控制的步进电机的输出特性变坏，在空载时仍能正常工作 ③ 数控系统的计算机仍能工作，只是加工效率降低 ④以上说法都不对 9． 数控机床电气控制常用固态继电器，是否有光电隔离？与5题方案相比，有何优点？10．设计电路，用3题图所示光电式传感器和固态继电器，控制交流220V 灯亮的电路，有物体靠近传感器时灯亮；没有物体靠近时灯灭。

11. 山东兴玉机械科技有限公司（去实习）数控龙门刨床用的是电磁式传感器，若用光电式的可以吗？为什么？该传感器符号如3题图一样，用TLP521设计接口电路图，把传感器信号读入计算机。

本章重点难点：TLP521 ULN2003 ULN2803光电隔离器原理使用，动力伺服系统控制5个方案，4种传感器原理，使用。

本章参考文献：1. 用一个传感器协调数控牛头刨床的运动 现代机械 2001年3期 赵庆志,杨慕升,孙启本 2．S1-500型数控车床数控改造及电气控制设计原理 机械制造与自动化 2003年2期 孙长杰,赵庆志,李明学,周加红 3．1PC5313型32位并行输入／输出双向TTL 电平并行接口板的使用 机床电器 1997年1期 杨慕升; 赵庆志兰色，负极10－30V 的地 10－30V3题图。