数控综合实验台认识.docx
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数控综合实验台认识
创新与选作实验一华中数控综合实验台认识
实验方案设计2学时，实验方案实施2学时。
一、实验设计参考目标
1．了解数控系统的特点、基本组成和应用。
2．了解数控系统常用部件的原理及作用。
3．熟悉数控系统综合实验台；
4．了解数控系统综合实验台的连接和基本操作。
二、实验设计参考原理
图1-1是华中数控综合实验台外观图，该试验台由数控装置、变频调速主轴及三相异步电动机、交流伺服单元及交流伺服电动机、步进电动机驱动器及步进电动机、测量装置、十字工作台组成。
图1-1华中数控综合实验台外观
1．华中数控综合实验台组成
图1-2是华中数控综合实验台组成框图，图中除电源接口外，其它接口均可选用。
1）数控装置
HNC-21TF数控装置内置嵌入式工业PC机，配置7.7”彩色液晶屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口，内嵌式PLC于一体，可自由选配各种类型的脉冲接口、模拟接口的交流伺服单元或步进电动机驱动器。
HNC-21TF数控装置与其它单元的连接见图1-3。
HNC-21TF数控装置各接口见图1-4。
HNC-21TF数控装置软驱单元接口见图1-5，软驱单元提供3.5”软盘驱动器、RS232接口、PC键盘接口、以太网接口（该接口需要通过转接线才能与数控装置连接使用）。
2）变频调速主轴单元
变频主轴采用西门子MICROMASTER440系列的SE6440-2UD21-5AA0变频器配三相异步电机。
变频器采用矢量控制，三相交流380V电源，功率范围（恒转矩）1.5KW，输入电流（恒转矩）3.9A，最大输出电流（恒转矩）4.0A，两个模拟量输入0～10V，0～20mA或－10～10V，0～20mA。
电机采用普通三相异步电机，功率0.55KW，转速1390r/m。
3）交流伺服驱动单元
交流伺服和交流伺服电机采用松下MINASA系列的MSDA023A1A伺服单
元和MSMA022A1C伺服电动机。
MSDA023A1A与MSMA022A1C构成闭环控制系统，提供位置控制、速度控制、转矩控制三种控制方式（需设置交流伺服参数，并修改相应连线）。
MSMA022A1C为小型小惯量电机，配11线2500P/r增量式码盘，功率200W，额定转速3000r/min，额定转矩0.64Nm。
4）步进驱动单元
步进驱动器和步进电机采用深圳雷塞M535和57HS13。
M535是细分型高性能步进驱动器，适合驱动中小型的任何两相或四相混合式步进电机。
电流控制采用先进的双极性等角度恒力矩技术，每秒两万次的斩波频率。
驱动器侧边装有一排拨码开关组，可以用来选择细分精度，以及设置动态工作电流和静态工作电流。
57HS13是四相混合式步进电机，步进角为1.8度,静转矩1.3Nm,额定相电流2.8A。
5）输入与输出装置
图1-6是HC5301-8开关量输入接线端子板；图1-7是HC5301-R开关量输出继电器板。
图1-6HC5301-8输入端子板接口图
输入接线端子板提供NPN和PNP两种类型开关量信号输入，每块输入接线端子板有20个NPN或PNP开关量信号输入接线端子，最多可接20路NPN或PNP开关量信号输入。
输出继电器板集成八个单刀单投继电器和两个双刀双投继电器,最多可接16路NPN开关量信号输出及急停（两位）与超程（两位）信号，其中8路NPN开关量信号输出用于控制八个单刀单投继电器，剩下的8路NPN开关量信号输出通过接线端子引出，可用来控制其它电器，两个双刀双投继电器可由外部单独
图1-7HC5301-R输出继电器板
XY工作台集成了雷塞57HS13四相混合式步进电机,MSMA022A1C交流伺服电机、光栅尺和笔架。
控制。
6）工作台
机械部分采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台，用于实现目标轨迹和动作。
X轴执行装置采用四相混合式步进电机，步进电机没有传感器，不需要反馈，用于实现开环控制。
Y轴执行装置采用交流伺服电机，交流伺服和交流伺服电机组成一个速度闭环控制系统。
安装在交流伺服电机轴上的增量式码盘充当位置传感器，用于间接测量机械部分的移动距离，构成一个位置半闭环控制系统；也可用安装在十字工作台上的光栅尺直接测量机械部分移动位移，构成一个位置闭环控制系统。
三、实验设备、仪器、工具或材料
1．数控系统综合实验台一套
2．专用连接线一套
3．示波器一台
4．万用表一个
四、实验主要内容设计
1．感性认识华中数控综合实验台各组成部分。
1）数控系统综合实验台各个组成部件、原理及作用。
2）数控系统综合实验台各个组成部件之间的连接
3）各个信号线来源和去向。
2．了解数控系统综合实验台基本操作。
1）数控系统综合实验台上电顺序；
2）HNC-21TF车床数控装置基本操作；
3）进入数控系统，运行演示程序。
五、实验设计注意事项
请注意图1-8~图1-19所示各接口引脚信号及其意义。
引脚号
信号名
说明
1
TX_D1+
发送数据
2
TX_D1-
发送数据
3
RX_D2+
接收数据
4
BI_D3+
空置
5
BI_D3-
空置
6
RX_D2-
接收数据
7
BI_D4+
空置
8
BI_D4-
空置
图1-10以太网接口—XS3
信号名
说明
SA+、SA-
主轴码盘A相位反馈信号
SB+、SB-
主轴码盘B相位反馈信号
SZ+、SZ-
主轴码盘Z脉冲反馈
+5V、GND
DC5V电源
AOUT1、AOUT2
主轴模拟量指令输出
GND
模拟量输出地
图1-15主轴控制接口—XS9
信号名
说明
24VG
外部开关量DC24V电源地
I0～I39
输入开关量
O0～O31
输出开关量
ESTOP1，ESTOP3
急停回路与超程回路的串联的接入端子
OTBS1，OTBS2
超程限位开关的接入端子
图1-16开关量输入接口—XS10、XS11
信号名
说明
24VG
外部开关量DC24V电源地
I0～I39
输入开关量
O0～O31
输出开关量
ESTOP1，ESTOP3
急停回路与超程回路的串联的接入端子
OTBS1，OTBS2
超程限位开关的接入端子
图1-17开关量输出接口—XS10、XS11
六、实验数据、现象参考记录表
序号
实验数据
实验现象
七、实验实施过程思考点
1．数控装置如何组成？
2．画出HED-21S数控系统综合实验台结构框图。
3．HED-21S数控系统综合实验台主要部件有哪些？
各有什么作用？
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