数控电气装配调式仿真帮助文档.docx
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数控电气装配调式仿真帮助文档
第一章斯沃数控电气仿真
1.1功能介绍:
随着数控机床的广泛使用,随之而来的数控机床生产厂家和数控机床使用厂家对数控机床电气、电气安装、故障诊断和维修的技术人才的需求以迫在眉睫。
南京斯沃软件技术为配合学校培养这方面的人才,开发了数控机床调试与维修仿真软件(以下简称数控仿真软件)。
该软件从数控机床电气控制、电气安装、参数调整、故障诊断与维修出发,把握典型数控机床的电气应用特点,可以系统的学到数控机床的电气控制、电气安装、数控系统参数调试、交流伺服电机控制、变频器技术、数控机床维修技术以及PLC编程。
数控仿真软件有以下的功能:
一、对于学电气设计(数控方向)的学生,该软件能使其对机床电气控制有更深入的学习与了解,也可以帮助科研技术人员进一步了解数控机床电气结构进行数控系统的二次开发。
学生在进行电气设计时,可以通过数控仿真软件的电气布局功能亲自进行电气结构的布局,每一个电器元件摆放的位置,使用什么样的电器元件,电气需要什么样的保护。
学生可以检查其设计是否合理,是否存在缺陷,这样学生就能一目了然的看到自己的设计出的机床电气的正确性、合理性。
电气设计好之后再与数控系统和机床本体连接。
通过数控仿真软件的逻辑联系功能,让数控系统发出信号,电器元件相对应的动作,让数控机床做出所需要的运动。
如果电气设计的不合理或有错误,那就可以及时的调整设计,做到事半功倍。
二、通过数控仿真软件可以让学生进一步了解掌握PLC控制。
现在的数控技术都结合了NC和PLC技术,PLC编程是个关键,PLC控制了数控机床的辅助功能,学生根据数控机床的技术要求,来编写PLC的程序,输入到数控仿真软件里,如果PLC程序是正确的,那数控机床的辅助功能都能正常的运行,如果PLC程序出错了,那数控仿真软件就会提示出错以及出错的原因,学生根据软件的提示来修改PLC程序,直到PLC程序完全正确为止。
数控仿真软件提供了多种系统,系统不同,PLC程序也不一样,学生通过仿真软件的学习,可以学到不同的PLC程序以及数控系统与PLC之间的逻辑联系。
三、数控仿真软件提供了多种数控系统,有西门子、法那科、三菱、广数、华中、大森等。
每个数控系统都要进行系统参数的设置,像回参考点的参数设置、数控机床轴参数设置、工作台进给速度的参数设置、螺距补偿参数设置等等。
学生根据数控仿真软件提供的数控系统可以进行各种数控系统参数的调试练习。
还可以学习一种系统在数控车床、数控铣床以及加工中心里的不同的参数调试,让学生走出校门就能动手调试数控系统。
四、变频器调试的学习。
数控仿真软件里有多种变频器,像东元、三菱、富士等一些主流变频器。
变频器是用来控制数控机床主轴转速的,让数控机床实现无级变速。
变频器要实现这个功能要进行变频器的参数设置,数控仿真软件提供了很多种变频器,学生可以很扎实的学习这些参数的设置,了解每个参数的作用。
当学生输入错误的变频器参数后,变频器将不能够做出正确的动作以及给出出错提示,帮助学生学习。
五、驱动控制调试的学习。
驱动分步进和交流伺服,交流伺服又分很多品种像西门子、法那科、三菱等。
对于步进驱动器来说主要是根据步进电机的细分学习到波段开关的拨法,以及数控系统到步进驱动的信号线的接法,步进驱动到步进电机的接线。
交流伺服驱动要进行参数的设置,让学生了解每个参数的作用,输入错误的参数会有什么后果。
交流伺服驱动器接线比较复杂,数控仿真软件都有详细的说明和例子,从系统到交流伺服驱动、交流伺服驱动到交流伺服电机、交流伺服电机到数控系统的接线,每根信号线的含义等都要详细的说明和例子,提高学生的动手能力。
六、电器元件的知识学习。
数控仿真软件的电器库里提供了各种常用低压电器元件图和电器符号图、电器元件的技术参数、各种机床基本控制线路、典型普通机床控制线路、典型数控机床控制线路等。
电器元件都做成了真实照片显示,可以极大提高学生的学习兴趣。
七、数控机床电气布局与装配的学习。
学生根据数控仿真软件提供的各种数控机床的电气图来进行电器元件的布局,机床不同、电气图不同那它的布局也不一样,通过仿真学生就可以了解这方面的知识。
布局好以后就可以进行电器元件的装配和接线。
根据数控机床的电气图进行手工的接线,有数控系统与信号模块的接线,信号模块与低压电器之间的接线,低压电器之间的接线,刀架接线,主轴电机接线,水泵电机接线,各个接近开关的接线,还有机床照明灯、风扇的接线等。
在接错线时系统不提示出错,但是在线全部接好后,数控仿真软件里的机床将不会有任何动作,学生就需要自己动手排查什么地方出了问题,并解决问题。
八、数控机床故障诊断、排查和维修的学习。
当学生接好线,各种参数也全部设置好,数控机床能正确运动以后,老师可以通过网络在学生的数控仿真上进行各种数控机床的设置,让学生自己排查并把问题解决掉。
不同的数控系统、不同的变频器、不同的驱动、不同的电器元件、不同的机床都会有不同的故障。
学生根据故障找出问题在什么地方,如果学生无法解决问题,老师可以通过网络把正确的答案发给学生。
老师也可以通过网络监视学生是如何排查故障的,做到老师和学生的互动。
数控仿真软件提供的故障都是根据实际的数控机床的故障来设置的,做到完全的真实性。
老师通过不断的设置各种不同故障,学生的动手能力很自然的就会得到大幅度提高。
九、各种检测工具的使用。
数控仿真软件提供了各种检测工具,有电笔、三用表、示波器、摇表、激光干涉仪等,当故障发生时,学生可以用这些检测工具来排查故障。
十、数控机床机械结构的学习。
数控仿真软件还提供了机械方面的知识,像主轴的结构,主轴电机的安装位置,编码器的位置,刀架的结构,丝杠的形状和位置,润滑系统,各个接近开关的位置等等,让学生既能掌握数控机床的电气原理也能了解数控机床的机械结构,做到全面发展。
综上所述,数控机床调试与维修仿真软件可以提高学生的学习兴趣,加强学生的实际动手能力,为学生打下一个坚实的基础。
1.2主要界面:
(1)软件主界面
图1.2-1
电气模块
(2)电气模块界面工具条
普通电气实验
变频器实验
伺服实验
冷却实验
非控制元件电气接线实验
信号输入输出实验
总体布局联调
框选
放大
平移
电器库
接线
拾取
远程协助、示教、录制、重放
远程协助开始
远程协助停止
录制参数
录制开始
录制结束
故障设置与诊断
第三章主要电气元件介绍
3.1变频器
3.1.1变频器的意义
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,来实现主轴的无级变速及正反转。
3.1.2变频器的型号
型号有7200CX、7200MA
7200CX型7200MA型
3.2交流伺服驱动器
TSDA15B-TSB301C27H型TSDA30B-TSB102B27H型
数控机床的伺服系统是机床主体和数控系统(CNC)连接环节,是数控机床的重要组成部分。
伺服系统的作用:
他接受来自数控系统的指令信号,经过放大和转换,驱动工作台跟随指令脉冲运动,实现预期的运动,并保证动作的快速和准确。
3.3接触器
TLC10901型CJX2型
接触器是用于远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动切换电器。
其主要控制对象是电动机,也可用于控制其他电力负载,如电热器、电焊机等,接触器不仅能实现远距离集中控制而且操作频率高、控制容量大,并具有低电压释放保护、工作可靠、使用寿命长等优点,是接触器控制系统最重要和最常用的元件之一。
接触器种类很多,按其主触头通过电流的种类,可分为交流接触器和直流接触器,机床控制上以交流接触器应用最为广泛。
(一)交流接触器
交流接触器常用于远距离接通和分断电压至1140V、电流至630A的交流电路,以及频繁控制交流电动机。
由电磁系统、触头系统、灭弧装置、弹簧和支架底座等部分组成。
1.电磁系统交流接触器的电磁系统采用交流电磁机构,当线圈通电后,衔铁在电磁吸力的作用下,克服复位弹簧的反力与铁心吸合,带动触头动作,从而接通或断开相应电路。
当线圈断电后,动作过程与上述相反。
2.触头系统根据用途不同,接触器的触头可分为主触头和辅助触头。
主触头用以通断电流较大的主电路,一般由三对动合触头组成;辅助触头用于通断小电流的控制电路,由动合和动断触头成对组成。
3.灭弧装置接触器用于通断大电流电路,通常采用电动力灭弧、纵缝灭弧和金属栅片灭弧。
(1)电动力灭弧当触头断开时,在断口中产生电弧,根据右手螺旋定则,产生磁场,此时,电弧可以看做一载流导体,又根据电动力左手定则,对电弧产生电动力,将电弧拉断,从而起到灭弧作用。
(2)纵缝灭弧纵缝灭弧是依靠磁场产生的电动力将电弧拉入用耐弧材料制成的狭缝中,以加快电弧冷却,达到灭弧的目的。
(3)栅片灭弧当电器的触头分开时,所产生的电弧在电动力的作用下被拉入一组静止的金属片中。
这组金属片称为栅片,是互相绝缘的。
电弧进入栅片后被分割成数股,并被冷却以达到灭弧目的。
4.其他部分其他部分包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧片、传动机构、接线柱和外壳等。
接触器的额定电压是指主触头的额定电压,额定电流是指主触头的额定电流。
常用交流接触器的型号有TLC10901、CJX2等系列。
(二)接触器的使用
在选用接触器时,应遵循以下原则。
①根据被接通或分断的电流种类选择接触器类型。
②接触器的额定电压≥主电路的额定电压。
③接触器线圈的额定电压(有36V,110V或127V,220V,380V四种)必须与接入此线圈的控制电路的额定电压相等。
④接触器触头数量和种类应满足主电路和控制线路的需要。
⑤接触器的额定电流应等于或稍大于负载额定电流。
3.4断路器
1.低压断路器即低压自动开关,又称低压空气开关或自动空气断路器。
它相当于闸刀开关、熔断电压继电器等在的组合,是一种既有手动开关作用,又能进行欠压、失压、过载、短路保护的电器开关的主触头是靠操作机构手动或电动合闸的,并由自由脱扣机构将主触头锁在合闸位置上。
过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联失脱扣器的线圈与电路并联。
当电路发生短路或严重过载时,过电流脱扣器的衔铁被吸合,使自由脱扣机构动作。
当电路过载时,热脱扣器的热元件产生的热量增加,使双金属片向上弯曲,推动自由脱扣机构动作。
当电路失压时,失压脱扣器的衔铁释放,也使自由脱扣机构动作。
分励脱扣器则作为远距离控制分断电路之用。
2.机床上常用的自动开关DZ47-63、DZ108-20系列。
适用于交流电压500V,直流电压220V以下的电路中,作不频繁地接通和断开电路用。
选择自动开关时,其额定电压和额定电流应不小于电路正常工作的电压和电流。
热脱扣器及过电流脱扣器整定电流与负载额定电流一致。
3.电器符号
3.5继电器模块
XA-350
信号模块
数控程序发出的刀具信号通过模块来控制强电,使刀架选择数控操作工所需要
的刀具.还有主轴旋转信号让主轴根据数控操作工所需要的的转速旋转以及机床接
近开关和各个轴的回零开关发出的位置信号通过模块反馈给数控系统,让系统发出
相对应的信号使机床作出对应的动作.
3.6灭弧器
3TX1-31A03型
灭弧电容
由一只电容与电阻串联组成,用环氧树脂(或塑壳)封装组成谐振电路,有效的熄灭接触器触点在切断时所产生的电弧,用来保护触头不受电弧灼伤.除了灭弧电容外还有其他几种灭弧方式:
有电动力灭弧;纵缝灭弧;栅片灭弧;磁吹灭弧.
3.7开关电源
S-201-24型A-70-24型
开关电源
它是一种电子变压器其性能稳定,体积小,功率大,因而克服了传统的硅钢片变压器的体积大,笨重,价格高的缺点.输入电压220V,输出电压为24V、12V、5V
3.8变压器
单相变压器的结构与普通变压器一样,分初级绕组和次级绕组。
一般在机床电器中,原绕组上输入380V交流电压,在次级绕组上得到需要的电压,比如供给工作台快速运动电机,机床润滑泵电机,照明等使用。
有中间抽头的单相变压器在次级绕组上分出几种不同大小的电压,供不同部件使用,常用的有给驱动的中压如220V,80V,36V,低压给开关电源的24V,12V,5V等。
有屏蔽的双绕组单相变压器较一般单相变压器在强弱电抗干扰上优越。
单相变压器符号三相变压器符号
3.9步进驱动器
步进驱动器
它通常由放大器和执行机构等部分组成在数控机床上,步进驱动器的作用主要有两个方面:
一是使坐标轴按照数控装置给定的速度运行;二是使坐标轴按照数控装置给定的位置定位.
WZM-3H110MS型
3.10继电器
TP614X型
(一)继电器的作用
继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件,它实际上是一种可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。
(二)继电器的种类
常用的继电器主要有电磁式继电器、干簧式继电器、磁保持湿簧式继电器、步进继电器和固态继电器等。
电磁式继电器又分为交流电磁继电器、直流电磁继电器、大电流电磁继电器、小型电磁继电器、常开型电磁继电器、常闭型电磁继电器极化继电器、双稳态继电器、逆流继电器、缓吸继电器、缓放继电器、快速继电器等多种。
固态继电器又分为直流型固态继电器、交流型固态继电器、功率固态继电器、高灵敏度固态继电器、多功能开关型固态继电器、固态时间继电器、参数固态继电器、无源固态温度继电器、双向传输固态继电器等。
3.11刹车电阻
C703090009-7.5
在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传统系统中,当电动机所传动的位能负载下放时,电动机将可能处于再生发电制动状态;或当电动机从高速到低速(含停车)减速时,频率可以突减,但因电机的机械惯性,电机可能处于再生发电状态,传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能,通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。
此时的逆变器处于整流状态。
这时,如果变频器中没采取消耗能量的措施,这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。
如果当制动过快或机械负载为提升机类时,这部分能量就可能对变频器带来损坏,所以这部分能量我们就应该考虑考虑了。
利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电机的再生电能的方式称为能耗制动。
其优点是构造简单;对电网无污染(与回馈制动作比较),成本低廉;缺点是运行效率低,特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大。
一般在通用变频器中,小功率变频器(22kW以下)内置有了刹车单元,只需外加刹车电阻。
大功率变频器(22kW以上)就需外置刹车单元、刹车电阻了。
第四章SIEMENS802C系统手册
4.1SINUMERIK802Cbaseline的组成
SINUMERIK802Cbaseline是一种微处理数字控制系统,用于控制带伺服驱动的经济型机床。
SINUMERIK802Cbaseline是一种集成的数控系统。
图4.1-1
图4.1-2
面板划分:
SINUMERIK802Cbaseline具有集成式操作面板,分为三大区:
LCD显示区,NC键盘区和机床控制面板区域。
图4.1-3
图4.1-4
图4.1-5接口布置
4.2SINUMERIK802Cbaseline的安装及拆卸
安装步骤:
由于SINUMERIK802Cbaseline是集成型的控制系统,因此可以很方便地安装和拆卸
1.将系统固定在机床控制站
2.使用8个M4X16的安装螺钉拧紧,螺钉的最大扭距为1.5Nm.
系统的拆卸:
注意:
安装之前,在机床控制面板上可以配备急停开关。
如果不使用这个开关,请用随机附上的自动粘贴板封住面板上的开口。
请按照相反的顺序拆卸系统。
图4.2-1
保护品质和保护等级保护等级按照IEC536中I级要求
不需要接地端子PE
防异物及防水保护:
按照IEC529规范
对CNC要求正面按IP54等级,背面按IP00等级。
图4.2-2
4.3接口和电缆
图4.3-1
4.4各个部件的连接
图4.4-1
4.4.1数字输入端的连接(X100…X105)
插座引脚分配数字输入接口
插座名称:
X100,X101,X102,X103,X104,X105,
IN
插座类型:
10芯接线端子
X100
引脚
信号
类型
1
n.c.
2
DI0
DI
3
DI1
DI
4
DI2
DI
5
DI3
DI
6
DI4
DI
7
DI5
DI
8
DI6
DI
9
DI7
DI
10
M
VI
表1
X101
引脚
信号
类型
1
n.c.
2
DI8
DI
3
DI9
DI
4
DI10
DI
5
DI11
DI
6
DI12
DI
7
DI13
DI
8
DI14
DI
9
DI15
DI
10
M
VI
表2
4.4.2数字输出端的连接(X200…X201)
插座引脚分配数字输出接口
插座名称:
X200,X200OUT
插座类型:
10芯接线端子
X200
引脚
信号
类型
1
1P24.
VI
2
DO0/CW
O
3
DO1/CCW
O
4
DO2
O
5
DO3
O
6
DO4
O
7
DO5
O
8
DO6
O
9
DO7
O
10
M
VI
X201
引脚
信号
类型
1
2P24.
VI
2
DO8
O
3
DO9
O
4
DO10
O
5
DO11
O
6
DO12
O
7
DO13
O
8
DO14
O
9
DO15
O
10
M
VI
信号说明:
D00…D015数字输出0…15,最大电流500mA
D00/CW数字输出0/单级主轴,顺时针方向,最大电流500mA
D01/CCW数字输出1/单极主轴,逆时针方向,最大电流500mA
1P24,M数字输出0…7供电
2P24,M数字输出8…15供电
信号类型:
VI电压输入
4.5CNC电源(X1)
接线端子供给CNC的24VDC负载电源接到接线端子X1上。
负载供电特性24V直流电作为低压电源必须具有可靠的电隔离特性。
负载电源电气参数
端子
1
PE
PE
2
M
接地
3
P24
DC24V
接线端子X1端子分配
4.6CNC装置上的LED显示和操作部件
操作和LED状态显示在CNC的正面面板上有三个LED指示灯。
图4.6-1
操作面板和用户接口
ERR(红色)系统故障此灯亮表示CNC出故障
POK(绿色)电源上电灯亮表示电源正常供电
DIA(黄色)诊断该灯显示不同的诊断状态,正常状态时闪烁频率为1:
1。
4.7输入输出定义
输入信号说明
X100
用于车床
用于铣床
I0.0
硬限位X+
硬限位X+
I0.1
硬限位Z+
硬限位Z+
I0.2
X参考点开关
X参考点开关
I0.3
Z参考点开关
Z参考点开关
I0.4
硬限位X-1)
硬限位X-1)
I0.5
硬限位Z-1)
硬限位Z-1)
I0.6
过载(611馈入模块的T52)
过载(611馈入模块的T52)
I0.7
急停按钮
急停按钮
X101
I1.0
刀架信号T1
主轴低档到位信号
I1.1
刀架信号T2
主轴高档到位信号
I1.2
刀架信号T3
硬限位Y+
I1.3
刀架信号T4
Y参考点开关
I1.4
刀架信号T5
硬限位Y-
I1.5
刀架信号T6
无定义
I1.6
超程释放信号(用于超程链)
超程释放信号(用于超程链)
I1.7
就绪信号(611U馈入模块的T72)
就绪信号(611U馈入模块的T72)
X102-X105
在实例程序中未定义
在实例程序中未定义
输出信号说明
X200
用于车床
用于铣床
Q0.0
主轴正转CW
主轴正转CW
Q0.1
主轴反转CCW
主轴反转CCW
Q0.2
冷却控制输出
冷却控制输出
Q0.3
润滑输出
润滑输出
Q0.4
刀架正转CW
无定义
Q0.5
刀架反转CCW
无定义
Q0.6
卡盘卡紧
卡盘卡紧
Q0.7
卡盘放松
卡盘放松
X201
Q1.0
无定义
主轴低档输出
Q1.1
无定义
主轴高档输出
Q1.2
无定义
无定义
Q1.3
电机抱闸释放
电机抱闸释放
Q1.4
主轴制动
主轴制动
Q1.5
馈入模块端子T48
馈入模块端子T48
Q1.6
馈入模块端子T63
馈入模块端子T63
Q1.7
馈入模块端子T64
馈入模块端子T64
4.8用户键定义
用户键描述
键号
用于车床
用于铣床
K1
驱动器使能或禁止
驱动器使能或禁止
K2
卡盘卡紧或放松
卡盘卡紧或放松
K3
无定义
无定义
K4
手动换刀
无定义
K5
手动润滑启动或停止
手动润滑启动或停止
K6
手动冷却启动或停止
手动冷却启动或停止
K7
自定义
自定义
K8
自定义
自定义
K9
自定义
自定义
K10
自定义
自定义
K11
自定义
自定义
K12
自定义
自定义
指示灯
用于车床
用于铣床
LED1
驱动器已使能
驱动器已使能
LED2
卡盘卡紧或放松
刀具卡紧或放松
LED3
无定义
无定义
LED4
正在换刀
无定义
LED5
正在润滑
正在润滑
LED6
正在冷却
正在冷却
LED7
自定义
自定义
LED8
自定义
自定义
LED9
自定义
自定义
LED10
自定义
自定义
LED11
自定义
自定义
LED12
自定义
自定义
图4.8-1机床控制面板区域
用户自定义插条SINUMERIK802S/Cbaseline随机提供用户自定义插条,用户不仅可以直接使用随机提供的用户自定义插条,而且还可以自己制作插条用于不同场合的应用。
用户键K1-K12以及点动键K22-K30均可以由用户根据具体使用的功能面命名。
图4.8-2K键序号
5.4数控车床附件
5.4.1主轴电机:
YVP132S1-2
大部分生产机械采用异步电动机作为原动机与其他旋转电机一样,异步电动机也是由定子和转子两大部分组成。
异步电动机的种类规格很多,按照转子结构类型分为笼型异步电动机,绕线型异步电动机两大类。
笼型异步电动机因结构简单,制造方便运行可靠而得到广泛应用。
交流电机的符号
绕线型异步电动机因可能在转子电路中串接电阻而使运行性能得以改善。
5.4.2步进电机:
J10BYG3501
J10BYG3501型
步进电动机是一种将脉冲信号变换成相应的角位移(或线位移)的电磁装置,是一种特殊的电动机。
一般电动机都是连续转动的,而步进电动机则有定位和运转两种基本状态,当有脉冲输入肘步进电动
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