数控系统的连接与调试实训 2

苏州市职业大学

实训报告

名称数控系统的连接与调试实训

2013年6月10日至2013年6月14日共1周

学院(部) 机电工程学院

班级

姓名

学院(部)负责人

系主任

指导教师

目录

1.NC加工中心综合（DS-RMD-A）实训台简介 (2)

1.1实验台的组成 (2)

1.2演示台的组成 (4)

1.3移动电柜 (4)

2.SINUMERIK 828D 系统与外围设备连接 (5)

2.1 SINUMERIK 828D系统介绍 (5)

2.2 SINUMERIK828D 系统软件的组成 (6)

2.3 SINUMERIK828D 系统与外围设备连接 (7)

3. 伺服驱动系统的连接 (9)

3.1伺服驱动系统组成 (9)

3.2伺服放大系统的连接 (11)

4.主轴驱动系统的连接 (13)

4.1主轴驱动系统的组成 (13)

4.2主轴驱动系统的连接 (14)

5.I/O模块与外围电路的连接............................................ (16)

5.1 I/O模块介绍 (16)

5.2 I/O模块与外围电路的连接 (18)

小结 (19)

参考文献 (20)

1.NC加工中心综合（DS-RMD-A）实训台简介

DS-RMD-A加工中心调试维修实训台由3部分组成：演示台、试验台、移动电柜（选件)，下面分别对各组成部分做介绍。

SINUMERIK 828D 数控系统介绍

828D有PPU240/241（基本型）、PPU260/261（标准型）、PPU280/281（高性能型）三种型号：本实验台采用PPU240/241（基本型）如图1所示：

图1 PPU240/241（基本型）

828D机床控制面板MCP 483 与PPU 水平版配合使用（机械式按钮）如图2所示

图2 MCP控制面板

1.1实验台的组成

实验台由8块模块组成。其控制演示图如图3所示：

图3 实验台

各板块名称与功能如下：

①SINUMERIK 828D系统面板控制单元

SINUMERIK 828D系统面板控制单元集成了人机界面（HMI）、数控系统（CNC）和可编程逻辑控制器(PLC)。

②驱动器演示版

驱动器演示版安装了SINNAMICS S120 书本型驱动模块、介绍了驱动的硬件连接和接口信号、

③电器板块

电器板块主要展示了机床启动的电气控制线路和控制示意图，介绍了828D系统，进给伺服和主轴变频器的上点过程。

④数控装置板块

数控装置板块是显示系统和驱动，驱动和电机以及其他机床部件的连接示意图。

⑤故障设置板

⑥输入输出演示版：

⑦主轴板块

主轴板块上是欧瑞F2000-M变频器及其控制端子和连接。

⑧电源

此板是整个实验台AC220V和输入输出演示版DC24V 的电源快关。

1.2演示台的组成

演示台各部件的名称如下图4所示：

图4 演示台

①刀库

②主轴电机

③进及轴

④工作台

1.3移动电柜

如图5所示

图5 移动电柜

2.SINUMERIK 828D 系统与外围设备连接

2.1 SINUMERIK 828D系统介绍

数控系统（CNC）一般由三大部分组成：一、HMI人机界面部分，主要负责数控系统的屏幕显示及数控键盘的控制；二、NCK数控核心部分，主要负责数控系统的整体协调控制，位置和插补的控制；PLC可编程控制部分，主要负责数控系统的所有逻辑运算控制。三部分之间又是相互密切联系的。

SINUMERIK 828D BASIC M 是杰出的铣床控制系统，结构紧凑，集显示器、CNC 键盘和数控系统于一体。少量的接口和电缆确保了系统使用的方便可靠。操作面板采用压铸镁合金制造，坚固耐用。即使在恶劣的工作条件下，SINUMERIK 828D BASIC M 仍能保持良好的运行状态。由于摒弃了风扇、硬盘和备用电池等易耗部件，SINUMERIK 828D BASIC M 完全免维护。采用先进的NV-RAM技术，即使在长期停机后，加工程

序仍能完好保存。卓越的8.4 TFT 彩色显示器和集成全尺寸键盘使SINUMERIK 828D BASIC M 操作便捷。键盘按键灵敏，加工程序输入轻松快捷。全图形化用户界面于快捷键相结合，使您的操作得心应手。

2.2 SINUMERIK828D 系统软件的组成

PPU的前面板是10.4英寸TFT LCD,CF卡插槽，系统和横排、竖排系统软件。后面板有一系列接口。如图6所示：

图6 PPU

X1 3芯端子式插座（插座上已表标明24v、0v和PE）X100、X101和102 DriveCliQ高速驱动接口

X130 工厂以太网接口

X135 USB外设接口

X140 RS232接口

注:PPUXX.2 的X22共有14针，第7针是接地号。PPUXX.1 的X22共有12针，第5针是接地号。接线时注意！

X132 数字I/O Sinamacis高速输入输出接口

X242 数字I/O NC高速输入输出接口

X252 数字I/O NC高速输入输出接口

PN1 Profinet接口（连接MCP、PP72/48D PN）

PN2 Profinet接口(PPU240/241没有此接口)

T1、T2和T3 模拟量输出测量接口

M 模拟量输出测量接口地

2.3 SINUMERIK828D 系统与外围设备连接

如图7所示根据系统与外围设备连接图分组连接：

手绘图

3. 伺服驱动系统的连接

3.1伺服驱动系统组成

1）伺服电机如图8所示

型号：1FX7042-2AF71-1RG1

参数：IO 2.2A N MAX 9000/min

IN 2A nN 3000/min

图8 伺服电机

工作原理：电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反

馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

2）驱动器图9所示

图9 驱动器

①电源模块：输入 3AC 380V--480V 50/60HZ

输出 600V 8.3A 5KW

包含整流和滤波部分，将三相工频交流电变成直流母线电压600V输出，直流母线通过两根铜排将电源模块和功率模块挂接起来。在电动机运行时，将电网380V 三相交流电整流成直流600V,由直流母线挂接到功率模块。

②双轴驱动器：输入 DC600V

输出 3AC 400V 3A

双轴步进电机驱动器是一个步进驱动器将信号进行处理再转移至到两台步进马达，接收来自主控制箱的信号，然后将信号进行处理再转移至马达以及和马达有关的感应器,并且将马达的工作情况反馈至主控制箱。

③单轴驱动器：输入 DC600V

输出 3AC 400V 3A

单轴驱动器就是一个步进驱动器将信号进行处理再转移至到一台步进马达，接收来自主控制箱的信号，然后将信号进行处理再转移至马达以及和马达有关的感应器,并且将马达的。

工作原理：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。

3.2伺服放大系统的连接

如图10所根据伺服放大系统的连接图分组连接

手绘图

4.主轴驱动系统的连接

4.1主轴驱动系统的组成

1）变频器（伟创）如图11所示

图11 变频器型号：AC60-T3-001G/015P

输入电源：3 380V 50/60HZ

G型机输出：11KV 25A 0.00-400.0HZ

P型机输出：15KV 32A 0.00-400.0HZ

工作原理：该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电

（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。

2）主轴电动机如图12所示

图12 主轴电动机

输入：220V 25A 800W 133--400HZ

转速：8000——24000r/min

工作原理：电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，因此可以把电主轴看做一台高速电动机。定子通过冷却套固定在主轴箱体孔内，形成一个完整的主轴单元，通电后转子直接带动主轴运转。

4.2主轴驱动系统的连接

如图13所示根据驱动系统的连接图分组连接

手绘图

5. I/O模块与外围电路的连接

5.1 I/O模块介绍

1）机床控制面板MCP如图14所示

图14 机床控制面板

注：PN表示以太网接口，C表示机械式按键。

828D 机床控制面板的按键布局正面（MCP483C PN 为例）

○1急停快关②预留快关的安装位置③复位④程序控制⑤操作方式选择⑥用户自定义键T1-T15 ⑦手动操作键R1-R15 ⑧带倍率快关的主轴控制⑨带倍率快关的进给轴控制⑩钥匙快关

2) 828D 机床控制面板的背面（MCP483C PN 为例）图15所示

图15 机床控制背面

○1接地端子○2进给倍率X30 ○3主轴倍率X31 ○4PROFINET接口X20/X21 ○5急停快关的安装位置○6预留按钮快关的安装位置○7用户专用的输入接口（X51、X52、X55）和输出接口(X53、X54) ○8盖板⑨以太网电缆固定座○10指示灯○11拨码快关S2 ○12保留电源接口○13保留电源接口○14X10

3) 输入输出模块PP72/48D 如图16所示

PP72/48D PN是一种基于PROFINET网络的电气元件，可提供72个数字输入和48个数字输出。每个模块具有三个独立的50芯插槽，每个插槽中包括了24位数字量输入和16位数字量输出（输出的驱动能力为0.25安培，同时系数为1）。

图16 输入输出模块

1、4开关是开启状态，9、10是固定开启，1、4开启后地址就是9。另外在I/O模块后面也有

这种模块，上面7是开启状态，9、10同样是固定开启，7开启后地址就是64。只有地址是9和64后，这两者之间才能建立关系，进行输入输出的连通。

纯数字量输入输出模块PP72/48D PN如图17所示

配套件：1、50芯扁平电缆

2、50芯扁平电缆端子转换器

图17 PP72/48D模块结构图

5.2 I/O模块与外围电路的连接

如图18所示

图18 模块与外围电路连接

小结

在这一周的实训中，通过老师给我们理论知识的讲解，更重要的是对我们实际操作的指导，让我在这一周的时间中对于数控系统的调试与安装有了更加深入的了解与兴趣。在实操中，因为机床有限，老师将我们分为3个小组，在每个小组中选一名组长，负责对其它组员的工作分配。老师在每讲完一个项目之后都会让我们进行相应的实操的测试以加深我们对所要掌握知识的认识。经过这些项目的实训后自己也总结了下有关机床连接与调试方面的一些经验。

虽然在理论的学习当中有时会觉得很孤燥无味，但回头一想，其实理论与实际都是同等重要的，它们相辅相成，彼此都离不开。如果认为理论即使学不好，在实际应用也不会有太大影响，那么，等到在实际操作中很可能就会遇到连简单的东西都不知道从何下手的境遇。因此，只有理论知识学扎实了，才能在实际操作当中更好地去运用。

勤奋就是要发奋努力、不畏艰难。唐代思想家韩愈有句名言：业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。优良的学业是辛勤汗水的结晶，成就只有通过刻苦的学习和拼搏才能获得。马克思说过：“在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。”求实就是脚踏实地，求真务实，谦虚谨慎、介骄介躁、对知识的掌握要弄通弄懂，对技术的掌握要严守规范、严谨细致、精益求精。一个人的力量是有限的，团结合作的力量是无穷的，通过对各个项目的加工让我明白：一粒沙虽小，但无数粒却能汇成无限的沙漠；水滴虽小，却你汇成辽阔的海洋；你的一个思想、一个方法，他的一个思想和方法，相互交流互换就有了两个思想和方法，当今社会竞争日益激烈，而我们现在就应该学会与他人合作。

当然，在实训过程中，我们也收获了快乐、与同学的快乐、与老师的快乐。因为每当自己或自己和同学完成了一个项目时，或多或少有些欣慰，会感到开心，休息时和老师的交流也是一种快乐。其次就是我们态度问题如果我们没有一个好态度去对待工作就是我们的能力再高也很难得到认可，就是态度决定一切。

由衷感谢学校和老师给我这个磨练自己和完善自己的机会。