黄石使用手册铣正文802S.docx
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黄石使用手册铣正文802S
NIM-2000型数控系统综合实验装置
使用说明与实验指导书
南京第二机床厂
第一章、NIM—2000型数控系统综合实验装置简介
第二章、实验实习项目
第三章、资料附件
第一章NIM—2000数控系统综合实验装置简介
一、产品简介：
1、NIM-2000数控系统综合实验装置是用于培养学生掌握数控机床的编程方法、数控机床电气设计、安装、调试、维修、故障诊断等实际动手能力的一套实用的实验实习装置。
数控系统综合实验装置模块化设计，便于组合和扩展，也便于检查和调试，利用该装置可以使学员掌握数控机床电气组成、控制原理、电气设计方法，元器件的选择原则，能够掌握数控机床电气布局、安装、电气调试等方法，能够模拟工业生产过程，达到工业生产现场实习效果。
不仅可按照推荐的方式进行设计、安装、调试，也可根据各自情况对课程设置的要求，自行设计、组合安装、调试。
更好地培养学生的动手能力和分析能力，该装置也可帮助科研技术人员进一步了解数控机床电气结构和进行数控机床系统的二次开发提供了条件。
2、NIM—2000型数控系统综合实验装置中，主要的器件都选已用于工业
控制的工控产品，NIM-2000数控系统选用西门子802S等；步进驱动选用典型两相八拍或四相八拍电源驱动；主轴调速选用日本SANKENSVS—152变频器和FR—U120三菱变频器以及N2系列台安变频器等都是进口的高性能、高质量的三相异步电机调速装置.
二、产品组成部分：
NIM-2000数控系统综合实验装置是由数控车铣床系统（H）、电源控制（A）、
信号控制板（C）、进给控制板（E）、主轴调速板（B）、输入控制板（D）、
中间控制板（F）以及刀架控制板（G）等八块实验板组成该装置的控制部分；
执行件由步进电机、主轴电机、刀架电机以及编码器等组成。
基本综合了数控
机床主要的电器。
（1）数控车铣床数控系统可以是西门子802S、FR-3M等具有代表性的数控系统。
（2）输入控制板是用钮子开关、传感器（接近开关）等模拟数控机床现场信号输入。
（3）信号控制板是把数控系统输入输出信号对应引置实验板。
（4）中间控制板主要是把数控系统输出信号进行中间逻辑转换，信号放大等作用的相关电气控制。
（5）电源控制板主要对各主要电器所需电源进行分配、保护，它们是开关电源、数控系统、变压器、步进驱动、变频器等。
（6）步进驱动板主要是驱动步进电机的控制器，它接收数控系统的脉冲信号，经环行分配及信号放大驱动步进电机。
该驱动器及电机选用工程用90驱动和电机，接口通用性强。
该驱动器可直接控制CK0630等数控机床步进电机。
（7）变频器板主要用于主轴调速，它接收数控系统输出信号，经变频放大后驱动主轴电机达到对异步电机方向和无级调速控制。
该变频器选用台湾名牌台安N2系列变频器，另外车床实验中还用到光电编码器，用于加工螺纹控制。
（8）刀架控制板主要是车床专用自动加工换刀实验板，工作原理是控制直流电机或异步电机，本实验装置提供单相电机控制的四工位刀架方式。
注：
在铣床控制系统的综合实验装置中是不需要刀架电机和刀架控制板。
三、NIM-2000数控系统综合实验装置简介
I、数控系统综合实验装置主要集中安装展示了车铣床电气控制系统的主要部件：
数控车铣床系统、主轴变频调速系统、（两）三轴步进驱动器、三相异步电机、步进电机及刀架电机，布局图如图一：
图一、NIM—2000型数控系统综合实验装置组成框图
（1）数控系统（西门子802S车床系统）（H）
（2）电源控制板（A）
（3）主轴调速板（B）
（4）信号控制板（C）
（5）输入控制板（D）
（6）进给驱动板（E）
（7）中间控制板（F）
（1）数控系统简介
西门子802S是专为低端CNC机床市场开发的经济型CNC控制系统。
该系统结构紧凑，在安装时只需少量的配置数据就可以使系统快速方便地与机床匹配。
简单而友好的编程保证了生产的快速进行。
系统可带两（三）个进给轴，系统采用带脉冲及方向信号的步进驱动接口，数控系统输出一个0~+/-10V的接口。
该系统还具有RS232通讯接口、用于接收参考点信号端子排、可以连接手轮、输入输出I/O端子，最多可以控制64入和64出PLC逻辑编程。
具体功能可以参见802S手册。
（2）电源控制板简介：
该电源控制板主要是对各主要器件所需电源进行分配和保护。
QF0-------为总电源开关保护
QF1-------为开关电源保护
QF2-------为数控系统保护
QF3-------为数控系统和变频器保护
FU1-------为开关电源1#输出DC24V直流保护，其中有电压时信号指示，用于I/O24V电源。
FU2-------为开关电源1#输出DC5V直流保护，其中有电压时信号指示
FU3-------为开关电源2#输出DC24V直流保护，其中有电压时信号指示，电源专门用于CNC系统电源。
KM0-------为交流接触器，线圈电压AC220V，作驱动部分电源通断用。
TR1--------为步进驱动电源所需电压提供的变压器，原级输入AC220V，次级
输出AC80V。
KA0-------为让用户自行设计控制电路，中间继电器线圈电压为DC24V
SB1-------电气控制用钥匙开关
SB2-------电气控制用急停开关
该面板上还提供一个电源板AC220V电源输入插座，便于用户使用。
用户通过该实验板
可以很清楚地了解数控车铣床主要基本的机床电器组成和控制。
（3）输入控制板
该实验板主要提供车铣床中常见的数控系统输入信号：
主要有T1~T8最多八把换刀信号，X、Y、Z三轴回零信号，三轴超程信号，同时实验板上还提供了八个PNP型传感器，以便于更真实模拟现场机床信号，各信号变化状态都可以由机床信号指示灯显示，直观明了，该信号灯都选用工业用优质信号灯。
在实验板上提供了故障专用开关组SW1，主要用于设置模拟机床故障点。
（4）信号控制板
该信号板把常见的数控车铣床数控系统输入输出信号都对应引入到电路板上，输入信号主要有：
急停、减速、超程解除等，X、Y、Z三轴回零信号，三轴正负超程信号、编码器输入，其中编码器所用+5V电源为CNC输出电源。
输出信号主要有：
主轴调速模拟信号，主轴换档，刀架电机控制正反（车床用）、冷却泵，润滑泵，辅助输出，进给控制最多四个轴控制。
在实验板上提供了故障专用设置区，开关组SW2~SW5，主要用于设置模拟机床故障点。
具体故障设置如表（序号从左向右）。
开关组
1
2
3
4
5
6
SW2
X0
I0.0
I0.7
I0.2
I1.5
I1.6
SW3
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.5
Q1.0
SW4
P1
D1
E1
EN1
DN1
PN1
SW5
A
/A
Z
/Z
SW
BS
（5）中间控制板
该中间控制板提供了12个直流24V中间继电器K1~K12，中间为公共电源，可方便用户使用。
该电路板主要是在数控系统输出控制中起信号放大、逻辑电平转换控制用。
在实验板上提供了故障专用开关组SW8，主要用于设置模拟机床故障点用户可以扩展，具体故障设置如表（序号从左向右）
开关组
1
2
3
4
5
6
SW8
K1
K2
K3
K9
K8
K7
（6）进给驱动板
该实验板提供了两（三）轴步进驱动装置，各轴把输入输出信号分别引入到实验板，一目了然，全开放式设计，可根据提供的资料设计、接线、调试。
该步进电机驱动电源独立设计。
步进驱动是二相八拍恒流斩波方式，电机是混合式步进电机，各轴驱动具有电流保护功能，相电流可调，工作电压为AC80V/4A，50HZ/60HZ，由于输入电压为AC80V，因此须加一个变压器TC220/80V，步进输出接执行件步进电机，输入信号为CP脉冲，CW/CCW为电机方向控制信号，HOLD为强电使能，ERR为步进驱动故障触点输出。
在实验板上提供了故障专用开关组SW6，主要用于设置模拟机床故障点。
具体故障设置如表（序号从左向右）
开关组
1
2
3
4
5
6
SW6
CP+
CW/CCW+
HOLD+
A相
步进驱动接口一般使用示意如图：
图二、步进驱动一般使用接线示意图
（7）主轴调速板
变频调速器是通过改变电源频率从而改变电机转速，N2-201-M变频器可带负载0.75KW以下，输入控制模拟信号为1~5V、0~10V、4~20mA电压，强电输入220V，同时若有故障可报警输出，强电输出U、V、W控制三相电机，建议电机绕组接成三角形。
在实验板上提供了故障专用开关组SW7，主要用于设置模拟机床故障点。
具体故障设置如表（序号从左向右）
开关组
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
SW7
FWD
REV
SP1
SP2
SP3
RES
COM
+
P
-
变频器使用接线图如下：
图三、变频器接线示意图
II、执行机构简介。
1、实验装置接口位置图
从背后看：
各接口插座管脚和功能
J1：
X轴步进电机
管脚
1
2
3
4
功能
A
/A
B
/B
J2：
Y轴伺服电机
管脚
1
2
3
4
功能
A
/A
B
/B
J3：
Z轴伺服电机
管脚
1
2
3
4
功能
A
/A
B
/B
J4：
主轴伺服电机
管脚
1
2
3
4
功能
PE
U
V
W
3、执行台后视图：
J1：
X轴伺服电机
管脚
1
2
3
4
功能
A
/A
B
/B
J2：
Y轴伺服电机
管脚
1
2
3
4
功能
A
/A
B
/B
J3：
Z轴伺服电机
管脚
1
2
3
4
功能
A
/A
B
/B
J4：
主轴伺服电机
管脚
1
2
3
4
功能
PE
U
V
W
第二章实验实习项目
实验一NIM-2000数控系统综合实验装置电源控制实验
实习预习
了解机床电器的使用和一般电器基本知识，了解数控机床主电气组成。
熟悉实验装置结构
一、实习目的
了解掌握数控车铣床电源分布控制及电气设计基本方法，掌握机床电器元件的选择、电气设计方法、布线与调试方法。
理解机床电器在数控机床电气中的作用。
二、实习材料
1）实验装置电源控制板
2）专用接插件
3）万用表
三、实验步骤
1）根据提供实验参考图，自行设计机床主电气图。
图四数控机床电气组成电源控制原理图
2）根据提供的专用接插件连线。
自行复查连线。
注意提供的中间继电器（KA0）HH54P线圈工作电压为DC24V。
3）断开所有空气开关，经指导教师检查认可后，方可准备通电。
4）首先接上220V插座，合上QF0，用万用表测试QF1、QF2、QF3的进线端是否有220V电压。
5）合上QF1，测量开关电源输入电压及输出电压是否分别为220V和+24V。
6）合上QF2，测量开关电源输入电压及输出电压是否分别为220V和+24V。
7）分别合上FU1、FU2、FU3，对应的电源指示灯应该亮。
8）合上QF3，打开SB1钥匙开关，控制的中间继电器应吸合，对应控制的交流接触器吸合，用万用表测量变压器的原级和次级电压。
9）关闭钥匙，断开QF3、QF2、QF1、QF0、FU1、FU2、FU3。
10）整理接线，写出实验报告。
实验二实验装置数控系统操作、接口、编程实验
实验预习
阅读802S简明安装调试手册、操作编程手册，了解802S数控系统使用及接口信号。
一、实验目的
熟悉802S数控系统的操作、接口信号的意义、编程等。
二、实验器材
1）802S数控系统
2）综合实验装置电源控制板（A）
3）综合实验装置信号控制板（C）
4）综合实验装置输入控制板（D）
5）万用表
6）专用接插件
三、实验步骤
A）802S数控系统
1）根据提供的数控系统电源给定、输入输出接口电气参考图（图五），把相关输入信号接至数控系统接口信号控制板。
2）802S系统主要常用信号为
开关量输入信号：
X100/X101
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
功能
X+限位
Z+限位
X减速
Z减速
X-限位
Z-限位
备用
急停按钮
备注
序号
9
10
11
12
13
14
15
16
功能
主轴低档
主轴高档
Y+限位
Y减速
Y-限位
备用
超程解除
驱动好
备注
高速输入信号（X20）
序号
1
2
3
4
功能
X0
Y0
Z0
备注
回零信号
根据接线原理图，信号控制板中输入信号中“M24”端必须接I/O电源的0V端.
开关量输出信号
X200/X201
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
功能
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
备注
主轴正转
主轴反转
冷却
润滑
备用
备用
卡盘夹紧
卡盘松开
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
功能
Q1.0
Q1.1
Q1.2
Q1.3
Q1.4
Q1.5
Q1.6
Q1.7
备注
主轴低档
主轴高档
备用
主轴抱闸释放
主轴制动
备用
备用
备用
进给轴信号
X7
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
功能
P1
D1
E1
P2
D2
E2
P3
D3
E3
备注
X轴脉冲
X轴方向
X轴使能
Z轴脉冲
Z轴方向
Z轴使能
Z轴脉冲
Z轴方向
Z轴使能
序号
1
2
3
4
5
6
4
5
6
功能
PN1
DN1
EN1
PN2
DN2
EN2
PN3
DN3
EN3
备注
X轴脉冲
X轴方向
X轴使能
Z轴脉冲
Z轴方向
Z轴使能
Z轴脉冲
Z轴方向
Z轴使能
其中Pn和PNn、Dn和DNn、En和ENn分别为RS422信号。
主轴模拟输出
X7
序号
1
2
3
4
功能
AO4
AGND
SE4.1
SE4.2
备注
0~+/-10V
主轴使能
编码器信号
X6
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
功能
A
/A
B
/B
Z
/Z
+5V
0V
备注
A向脉冲
A反向脉冲
B向脉冲
B反向脉冲
Z向脉冲
Z反向脉冲
编码器电源（系统电源输出）
系统工作电源
X1
序号
1
2
3
4
功能
PE
M
L
M
备注
系统地
电源地
电源正24V
电源地
3）把电源控制板上的+24V电源用接插件连至输入控制板、信号控制板+24V电源插座。
注意电源正负极性，把检查连线无误后，先后合上QF0、FU1、FU3、QF2，这时电源控制板上的+24V电源指示灯亮，数控系统工作，数控系统后盖板上的指示灯应亮，数控系统显示器应有字符显示。
4）根据上述表格信号要求，将输入控制板输入信号对应连至信号控制板。
5）根据提供的802S系统相关资料，和本书介绍，熟悉系统控制面板及各种控制按钮的功能。
6）熟悉802S系统信号控制的I/O接口情况，了解输入输出原理，各接插件X1、X20、X100、X101、X200、X201、X6、X7接口电特性使用情况。
7）熟悉802S系统基本操作，参考提供802S系统操作手册。
8）熟悉802S系统基本编程，编程指令参考802S系统编程与操作
9）断开QF2、FU3、FU1、QF1、QF0空气开关，最后断开电源总开关。
整理工具。
10）写出实验报告。
实验三数控系统输入输出接口操作实验
实验预习
了解802S接口基本知识，了解802S基本操作方法，了解数控机床基本动作原理
一、实验目的
通过该实验，了解各接口信号的电特性，输入输出信号作用。
加深系统操作理解。
二、实验器材
NIM-2000型数控系统综合实验装置
三、实验步骤
1、根据前面介绍的步骤，把I/O接口的电源加入相应的接插件，把I/O电源的+24V分别接入至1P24（+24V）、2P24（+24V）、1M2（0V）4、2M24（0V）、L-（0V），千万注意电源极性。
2、把输入信号电路板的X、Z轴回零、减速、驱动好等模拟开关接入信号控制板的X20和X100/X101相应插座。
不要忘记M24为I/O接口电源的0V。
3、把输入信号模拟板（D）、信号控制板（C）上的拨码开关设置成“ON”。
4、操作802S系统：
1）手动运行进给轴。
在手动方式，按下X、Z轴运动方向键，显示屏幕会有数字变化。
2）X、Z轴分别回参考点，连续按下+X键，依次合上X轴减速信号，再断开，再合上X轴零位信号，这时，显示屏上显示X轴参考点到位符号。
再回Z轴零点，方法同X轴。
3）主轴运行。
在手动操作方式下，按下主轴正转按钮，主轴正转信号灯点亮，按下反转，反转信号灯点亮，按下主轴停止，主轴正反转灯熄灭。
4）MDA方式编程。
可以在该方式下编制含“M03S100”程序段。
运行程序，用万用表测试V+和AGND端有无输出电压。
注意万用表用10V直流档。
5）在手动方式下，观察主轴电机运行时主轴速度显示情况。
实验四数控系统控制步进电机实验
实验预习
了解802S数控系统使用及接口，步进电机的使用说明书。
一、实验目的
掌握802S数控系统、步进驱动及电机的应用，布线与调试方法。
二、实验器材
1）802S数控系统一套
2）数控系统综合实验装置电源控制板一套
3）数控系统综合实验装置输入控制板一套
4）数控系统综合实验装置信号控制板一套
5）数控系统综合实验装置进给驱动板一套
6）步进电机两套
7）万用表一个
三、实验步骤
A）802S数控系统
1、根据提供的实验参考图接线。
（图七）
2、接线过程中要注意的问题：
A）信号控制板上的信号P1和PN1分别接至步进驱动板的Xcp+端和-端。
同样道理，D1和DN1分别接至Xdir的+端和–端，E1和EN1分别接至hold+端和-端。
B）从驱动板输出A、B、C、D接线至电机示意图的A、B、C、D。
注意A、C为A相，B、D为B相绕组。
相位不能反。
3、参考实验一的调试步骤，首先调试电源控制板。
先后合上QF0、QF2、QF1、FU1、FU3、QF3，检查各自电压是否正确，若不正确，立即断电检查，等检查正确后，再通电试验。
4、测试驱动板上交流输入电压是否为AC80V。
调试上，检查各自电压是否正确，若不正确，立即断电检查，等检查正确后，再通电试验。
5、根据实验三操作步骤，观察显示屏变化情况。
1）手动运行进给轴。
在手动方式，按下X、Z轴运动方向键，显示屏幕会有数字变化。
同时步进电机运转。
2）X、Z轴分别回参考点，连续按下+X键，依次合上X轴减速信号，再断开，再合上X轴零位信号，这时，显示屏上显示X轴参考点到位符号。
再回Z轴零点，方法同X轴。
这时观察电机速度变化情况。
3）MDA方式编程。
可以在该方式下编制含“N10G94G00X300Z200F1000”程序段。
运行程序，观察步进电机运行情况。
6、进给控制。
在手动情况下，用进给倍率+和进给倍率—键设定进给速度，再运转X、Z轴，观察电机运转速度和屏幕数字变化情况。
在指导老师同意情况下，修改参数32020，数字设定成3000和1000，再运行进给轴，观察电机速度变化情况，该参数为JOG运行速度设置。
在增量运行方式，按一次该按键，增量变化一个数量级，循环变化（X1、X10、X100、X1000）单位为微米，再按X轴和Z轴，观察电机运行速度变化。
7、根据操作手册，编制程序。
可编制一个小程序。
先进行程序模拟加工
N10G94G01X100Z100F1000
N20G01X-100Z-100F1000
N30G01X200Z200F300
N40G00X0Z0
N50M02
8、根据前面介绍，依次给进给轴电机回参考点。
再按AUTO（自动加工）即可进行自动操作功能。
运行编制的程序，观察步进电机运行情况。
9、若程序正常进行，在步进电机正常运行当中。
若合上任一超程开关，观察步进电机运行变化及屏幕变化情况。
10、断开钥匙，断开QF3、QF3、QF1、QF0空气开关。
11、整理导线，写出实验报告。
实验五数控系统控制变频器进行异步电机调速实验
实验预习
了解802S数控系统使用及接口情况，N2系列变频器使用说明书。
一、实验目的。
掌握数控系统、变频器的应用。
掌握变频调速电气的设计、布线与调试。
二、实验器材
1）802S数控系统一套
2）数控系统综合实验装置电源控制板一套
3）数控系统综合实验装置输入控制板一套
4）数控系统综合实验装置信号控制板一套
5）数控系统综合实验装置中间控制板一套
6）数控系统综合实验装置主轴调速板一套
7）主电机一台
8）万用表
9）接插件
三、实验步骤
A）变频器实验
1、利用综合实验装置主轴调速板进行变频器的实验。
根据提供的变频器接线参考图九和变频器电源使用说明书，设置参数和相应连线。
变频器主要有四种使用方式：
1）利用变频器操作面板控制异步电机。
（a）按FUN键，再按⇓⇑键至3，再按READ键，再按⇓⇑键把运转模式设置成0000表示运转模式为正转和反转。
再按ENTER键，设置完成。
（b）按同样的方式，把FUN10设置成0，把FUN11设置成1。
（c）可以利用变频器面板启动和停止控制异步电机，转速由变频器操作面板上的电位器控制
2）利用变频器操作面板的启动和停止按钮，利用综合实验装置主轴调速上
的电位器来控制电机运行。
（a）按FUN键，再按⇓⇑键至3，再按READ键，再按⇓⇑键把运转模式设置成0000，表示运转模式为正转和反转。
再按ENTER键，设置完成。
按同样的方式，把FUN10设置成0，把FUN11设置成2。
按变频器操作面板正转按钮，这时电机为正转，按反转按钮，这时电机为反转。
若不一致，可任意调换电机输出线。
（b）旋动电位器，这时应发现电机转速加快，且变频器数码显示频率升高。
3）利用变频器操作面板的电位器，利用实验装置主轴调速板上正转和反
转按钮。
（a）按FUN键，再按⇓⇑键至3
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