基于FANUC 0i-mate系统的VM1204加工中心电气控制设计.doc

常州机电职业技术学院毕业设计说明书常州机电职业技术学院毕业设计（论文）说明书作 者： 樊添华 学 号： 10761307 系 部： 机械工程系 专 业： 数控设备应用与维护 题 目： 基于fanuc 0i-mate系统的vm1204加工中心电气控制（电气图设计） 起讫日期：2009年9月20日-2010年5月16日 设计论文地点：校外指导者： 杨红霞评阅者： 2010 年 5 月摘 要目前，在企业中工人进行施工时要按照一定的指导标准，这些标准一般以工艺卡的形式出现，特别是在机械装配的工艺上要求特别严格，但有些工艺卡并不是特别适合在工业环境下运作。在我们公司这一点特别在电气方面更能显现出来。针对在电气装配过程中出现的因工艺卡缺陷而导致返工现象严重的问题，本文对vm1204h立式加工中心的电气装调工艺进行了研制。主要是对上电盘以及下电盘以及电盘的进行合理的设计，以及对线路连接进行了工艺研制。在电气连接好后，本文还对通过简明调试完成机床的上电初始化方面进行了说明。通过一系列的设计改制，最终完成了一套电气连接工艺卡。关键词：加工中心 电气 工艺卡目录第1章 引言1. 1 课题简介 51.2 预期成果 51.3 实施思路 61.4 工具及软件81.5 本章小结8第章vm1204h电气控制系统设计2.1 vm1204h控制对象 92.2 oi-mate控制要求 102.3 vm1204h电气系统设计 102.4 电气控制装置设计安装 122.5 本章小结 13第3章 下电盘电气装调工艺3.1 下电盘电气布局设计 143.2 下电盘电气接线过程工艺 173.3 下电盘工序文件研制 203.4 本章小结 21第4章 上电盘电气装调工艺 4.1 上电盘电气布局设计 224.2 上电盘电气接线过程工艺 244.3 上电盘工序文件研制 264.4 本章小结 27第5章 电气调试5.1通电前检查 285.2通电后参数初始化 285.3通电后参数优化 305.4 机床试运行325.5 本章小结 35第6章 课题小结 36致谢 37附表：工艺文件 附表：电气原理图翻译的英语技术资料第1章 引言1.1 课题简介在企业，工人进行施工时要按照一定的指导标准，这些标准一般以工艺卡的形式出现，特别是在机械装配的工艺上要求特别严格，但有些工艺卡并不是特别适合在工业环境下运作。而且在很多机械厂有机械工艺文件、机械作业指导书、但对电气方面的工艺文件要求不是特别严格。针对这种情况，并基于本人的工作环境与工作对象，准备写vm1204h立式加工中心电气控制系统与实现一文。本篇论文主要为了解决电气装调工作中的作业标准和便于流水线生产的问题，这样不仅可以减少工程的返工量，从而增加产品的一次性合格率，而且有了工序卡可以节约用人成本，可以适应大批量生产。作业人员在不需要大量的专业知识情况下可以快速的进行作业。本课题是基于纽威数控设备有限公司的vm1204h立式加工中心为背景，进行电气控制系统的安装与调试。vm1204h立式加工中心是标准型数控加工中心，当然可以加第四轴和客户特别要求的油冷机等。本课题所产生的工序卡在今后的公司扩大规模后进行大规模生产很重要，因为扩大规模需要大批量生产，在培养专业人员各种限制下就需要一套简单易懂又便于操作的工艺文件，所以工序卡和工艺过程卡是本论文的重要成果。1.2 预期成果纽威数控装备有限公司工序号：pro.no:工序名称：pro.name:主管审定issued by机床名称part namevm1204h立式加工中心电气图号part no:接线简图工步号：1共 页第 页工步号：2图1-1工序卡本文将研制上电盘工序卡一份、下电盘工序卡一份、（工序卡格式见图1-1）纽威数控装备有限公司接续工序号文档编号：file.no:文件名称：file.name:vm1204电气装调工艺设计日期文件密级后续工序号审核日期文件版本共 页第 页批准日期工艺状态工序编号no:工序名称工序内容 端子图主管工程师工步事项额定工作量工具线型端子图001120021 2 图1-2工艺过程卡根据工序卡的内容还将研制上电盘工艺过程卡一份、下电盘工艺过程卡一份、（工艺过程卡格式见图1-2）。电气原理图一份、电气控制板（电盘）设计一份、电器元件布局图一份等一系列工艺文件及图纸作为最终论文的成果，具体的电气原理图内容以及工序卡、工艺过程卡内容见附表。1.3 实施思路本篇论文首先根据系统的供电要求进行电路设计，比如fanuc要求ac200v供电电源，所以要用变压器提供ac200v电源。系统电源要求单独提供，比如系统24v电源和一些感应开关、电磁阀的24v电源要分开。然后再根据机床的控制项目进行电路设计，vm1204h控制的项目有主轴电机、三个伺服电机、一个atc电机、一个刀库电机、一个冷却电机、一个冲屑电机、一个排屑电机、一个中心出水电机、一个提升泵、一个润滑泵、一个电器柜空调等。根据这些设备进行电气原理图的设计。电气原理图设计完成以后，要设计电气控制板，这里又叫电盘。根据安装需要，分为上电盘和下电盘两块（电盘布局见图1-3）。根据电气原理图和布局图还要制作一套上电盘工序卡和上电盘工艺过程卡，下电盘工序卡和下电盘工艺过程卡。因为要大批量生产和熟练化考虑应该设计一套接线标准，所以工序卡很重要。工序卡要把电盘的整个接线反映出来，而且要考虑一个电盘要多少道工序，出于施工人员和整个时间成本考虑，vm 1204h 工序可以分成20道工序，这样流水线生产就需要20个施工人员。图1-3 电盘布局要围绕工序卡以及工艺过程卡的要求去实施。主要对基本的电气控制板（电盘）电路的连接进行详细说明。对上电气控制电路板（上电盘）的电源模块、主轴模块、伺服模块、i/o模块、开关电源模块的接口进行说明，并对其接线具体路线进行图示说明。对下电气控制电路板（下电盘）的空气开关部分、继电器模块部分、接触器部分、端子排部分、分线器接口部分等进行简单介绍，并在工序卡中绘制具体的接线图。在电气控制板（电盘）元器件的布局中要考虑到分层的要求，vm1204h上电气控制电路板（上电盘）是一些模块布局，模块的顺序由系统要求而定。vm1204h下电气控制电路板（下电盘）分为三个层次，第一层是由继电器模块和分线器、还有四个空气开关组成，第二层是由四个空气开关和九个接触器、八个灭弧器、一个电源总开关组成，第三层是由端子排、四个熔断器、四个单触点空气开关组成。在布局元器件时要考虑走线的简便美观、元器件与线槽之间要保持一定的距离。1.4 工具及软件在论文设计的过程中对接线进行绘图时，要熟练应用auto cad软件和word文档软件。在接线的具体操作过程中，会用到一些常用的电工工具：斜口钳（见图1-4）、压线钳（见图1-5）、一字螺丝刀、十字螺丝刀（见图1-6）、尖嘴钳（见图1-7）、活动扳手（见图1-8）、剪线钳（见图1-9）、内六角扳手、剥线钳、液压钳、电工胶带、电工刀、号码打印机、线槽剪、卡规剪、电烙铁、手枪钻等。图1-6螺丝刀图1-5 压线钳图1-7尖嘴钳图1-4斜口钳图1-9剪线钳图1-8活动扳手1.5 本章小结本章主要对课题进行了简单的介绍和说明，也对课题的背景、性质、范围以及重要性进行了描述。特别对预期的成果进行了详细介绍，讲解了工序卡、工艺过程卡的制作过程，实施的思路是按照工艺文件的步骤进行的。最后还提到论文所用到的软件和常用工具。第2章 vm1204h电气控制系统设计2.1 vm1204h控制对象图2-3 冷却电机、润滑泵、冲屑电机、排屑电机图2-2 x轴伺服电机、y轴伺服电机、z轴伺服电机图2-1主轴伺服电机vm1204h控制的对象有由主轴伺服电机控制的主轴电机，主轴电机采用fanuc的aii8/10000系列。主轴电机有三个接口，一个接口是从主轴伺服tb2模块接出来的电源接口、一个是主轴编码器反馈接口、还有一个是主轴风扇电源接口，风扇电源是从qf10下接线端接出来的。由双轴伺服模块控制的x轴、y轴伺服电机，x轴、y轴电机采用的是fanucaif/3000系列，由单轴伺服模块控制的z轴伺服电机，z轴电机采用的是fanucaif22b/3000系列。x轴伺服电机有两个接口，一个是电机电源线接口，这个接口接双轴伺服模块的tb2接口，另一个接口是x轴电机编码器反馈接口，这个接口接双轴伺服模块的jf1接口。y轴伺服电机有两个接口，一个是电机电源线接口，这个接口接双轴伺服模块的tb2接口，另一个接口是y轴电机编码器反馈接口，这个接口接双轴伺服模块的jf2接口。z轴伺服电机有三个接口，一个是电机电源线接口，这个接口接单轴伺服模块的tb2接口，另一个接口是z轴电机编码器反馈接口，这个接口接单轴伺服模块的jf1接口，还有一个是z轴抱闸线，这个接口出来的线接下电盘的端子排上5号和2号端子。 控制对象还有采用昆山北距的atc电机、昆山北距的刀库电机、意大利贝德龙的cp150冷却电机、意大利贝德龙cp190冲屑电机、烟台众力的排屑电机、中心出水电机、提升泵、南京贝奇尔润滑泵、电器柜空调等，上图2-3列出了部分电机。2.2 oi-mate控制要求fanuc 0i-mate 控制系统与其外部设备要求的控制电源ac200v电源、直流24v电源，所以要求在电气设计时要加一个ac200v变压器和开关电源。如图2-4所示的是变压器的接线图。图2-5是开关电源的接线图。图2-4 变压器接线图图2-5 开关电源的接线注意：通电前,断开所有断路器，用万用表测量各个电压( 交流200v，直流24v)正常之后，再依次接通系统24v, 伺服控制电源(psm)200v, 24v(ai)。最后接通伺服主回路电源（3 相200v）。当电源模块正常工作后由电源模块提供的直流300v电源通过直流母线提供给主轴伺服模块、双轴伺服模块、单轴伺服模块所需的电源。因为开关电源要求的输入端是ac220v电源，所以在设计电气原理图时要设计用一个变压器提供给开关电源ac220v电源。2.3 vm1204h电气系统设计vm124h电气系统的设计是基于vm1204h所控制的对象。vm1204h控制的对象有主轴电机、伺服电机、atc电机、刀库电机、冷却电机、冲屑电机、排屑电机、中心出水电机、提升泵、润滑泵、电器柜空调等。主轴电机是通过主轴伺服单元控制的，伺服电机时通过双轴伺服、单轴伺服模块控制的，其余的电机是通过下电盘与系统之间的信息交换进行控制的。所以这里主要考虑系统和上电盘、下电盘以及外部设备之间的电路连接关系。上电盘电盘与下电盘之间主要是上电盘的开关电源供电与下电盘的控制伺服急停和电源模块的mcc电路的设计。vm1204h电气系统与外部设备的基本电缆连接如下：图2-6 vm1204h电气系统与外部设备的基本电缆连接 伺服放大器机床操作台手脉主轴电机伺服电机系统与伺服放大器之间电源模块之间通过电缆连接进行数据交换，系统给电源模块与伺服放大器指令同时伺服模块也要有反馈信息给系统。系统通过伺服放大器来控制主轴电机和伺服电机。主轴模块和伺服放大器模块也是通过电缆对电机进行控制，同时电机要有反馈信息给伺服放大器。机床操作台提供人机交流的界面，可以通过手脉进行手动进给下控制机床的运动。系统和上电盘的双轴、单轴伺服放大器是通过光纤cop10a、cop10b电缆进行通信，系统通过ja7a、ja7b电缆和上电盘的主轴伺服放大器进行通信。系统通过jd1a与上电盘i/o单元的jd1b接口进行通信。系统和操作面板上的软键的连接电缆是通过系统背面的cn2接口。系统上的ca55接口连接mdi单元的ck1接口。系统要正常工作必须提供直流24v电源，这个电源是通过上电盘的开关电源接入到系统控制单元的cp1接口。2.4 电气控制装置设计安装图2-7 cnc控制单元与伺服单元的接线电气控制装置的安装条件特别重要，首先要考虑到安装环境，环境又分为电柜外部的环境要求以及cnc与伺服单元的安装要求。然后要考虑到cnc控制单元的电源容量。因为电气控制装置通过电柜里的各个空气开关、接触器、继电器等控制外部设备的，所以电气柜安装条件也很重要。电气柜内装上两块电气控制板，上面一块称为上电气控制板，简称上电盘（下文统一用该术语），下面一块称为下电气控制板，简称下电盘（下文统一用该术语）。上电盘主要安装电源模块、主轴及进给轴驱动模块、开关电源、i/o模块等。下电盘主要安装继电器模块、分线器、空气开关、接触器、灭弧器、电源总开关、接线端子排、熔断器、单级空气开关等。1、 机床电气柜的设计与安装条件在设计电气柜时要符合一定的环境条件，另外必须考虑crt屏幕的电磁干扰，预防噪声和维修方便。电气柜的设计必须符合如下条件：电气柜必须是全封闭的，必须有效的防治灰尘、冷却液、和有机溶液的进入，还必须考虑伺服放大器和伺服变压器的安装：在空气入口处使用空气过滤器；将换气扇安装在空气不能直接吹到单元的地方；控制气流以保证灰尘和冷却液不能进入空气入口。设计电气柜时，需考虑当电气柜内温度上升时，必须保证柜内和柜外的温度差不超过10c。一个封闭的电气柜必须安装以保证内部空气的循环。风扇需作调整以保证空气以0.5m/s的速度流过每一个安装单元的表面。为了使空气流动更容易，应该在每一个单元之间以及单元和电柜的内壁之间留出100mm的空间。必须在电缆口以及电气柜的门上使用密封材料，以保证电柜的密封。因为crt单元使用大约11kv的电压，空气中的灰尘很容易聚集，如果电气柜密封不够充分，灰尘就会穿过缝隙而附着在单元上。这可能引起单元的绝缘效果恶化。尽管显示器有防尘的前面板，显示单元还是必须安装在冷却液不能直接喷射到的地方。噪声必须降低，由于机床和cnc单元的尺寸在减小，在电柜内，产生噪声的元件就有可能安装在对噪声比较敏感的元件旁边。cnc单元在设计时已经考虑到尽量降低噪声，并且防止噪声向cnc单元的传送。单元在电气柜内部的安装和排列必须考虑检查和维修的方便。crt 显示器有可能受外部电磁干扰而使显示图像变得扭曲。必须仔细考虑电磁辐射元件的安装。如果将电磁辐射元件（如变压器、风扇电机、电磁接触器、线圈和继电器）安装在显示器附近，显示器的显示就会受到影响。为了防止这种情况的发生，一般要将电磁元件和显示器之间保持至少300mm 的距离。如果crt 与电磁元件之间不能保证300mm的间距，以通过调整电磁元件的方向来降低其对显示屏幕的影响。磁场强度不是一成不变的，它通常会因为多个电磁元件的相互作用而增强，为此，简单地靠保持电磁元件和显示器之间300mm的距离有可能消除不了显示屏幕的影响。也就是说如果不能保持足够距离或者在保证足够距离后，显示器图像仍有扭曲时，就要使用电磁防护罩覆盖屏幕。2、 控制单元的安装控制单元包括一个塑料外壳，风扇，和pcb 底板。空气由控制单元底部进入，通过安装在顶部的风扇排出，下图中预留的空间（a，b）必须留出，以保证空气的流动。同时还应在单元前部和顶部留出足够的空间以便在必要时方便地更换电路板和风扇。pcb 底板，安装在机架的后面；在机架的左侧还有另一个连接器，这个连接器是用来测试控制器，以及其他用途的连接。为它预留的空间如下图中的（c）。备用插座处理空间2.5本章小结本章主要对vm1204h进行简单的介绍，特别对vm1204h控制对象以及 oi-mate控制要求进行了简单的叙述，还对vm1204h电气系统设计电气控制装置设计安装进行了说明。对安装要求的环境以及安装中所要注意的地方都一一给予说明。对电气控制的装置的安装设计是根据fanuc 0i mate 控制系统的要求进行设计的，安装条件符合系统需要的电源以及外部的环境，噪声、屏蔽、防干扰等等。第3章 下电盘电气装调工艺3.1 下电盘电器布局设计图3-1下电盘分层结构下电盘主要安装空气开关、继电器模块、接触器、灭弧器、分线器、端子等等。通过三层次分层结构将这些元器件紧密合理的分开，其结构要便于接线又要层次分明。通过计算，下电盘长1150mm，宽700mm,其中线槽的边界到电盘的边界距离为5mm。下电盘的线槽外围用的是80mm，内部用的是50mm，其中层与层之间用的是50mm的线槽。上图3-1是下电盘具体的分层结构布局：为方便接线，将第一层称a，第二层称b、c，第三层称d。左边线槽称h1，右边槽称h2，最上面的线槽称h3，第二层线槽称h4，第三层线槽称h5，最后一层称 h6。图3-2下电盘第一层结构下电盘的分层结构是出于接线习惯和参考电器标准要求而设计的。其中第一层为继电器模块，分线器模块和qf1-qf4四个空气开关。其中继电器模块主要接入的信号为润滑泵通电检测、水箱液位检测、主轴风扇通电检测、冷却通电检测、冲屑通电检测、中心出水通电检测、提升泵通电检测、压差检测等等。分线器接入的信号控制有系统准备好、紧急停止、主轴松刀指示灯、主轴松刀按钮、空调通电检测、润滑液面低、空气压力低、刀库计数、atc原点确认、atc刹车确认、主轴松刀确认、主轴拉刀确认、扣刀确认、回刀确认、急停控制、刀库原点、手轮倍率、手轮轴选折等等。qf1控制atc电机，qf2控制刀库电机、qf3控制冷却电机、qf4控制冲屑电机。图3-3下电盘第二层结构第二层为空气开关qf5-qf7、qf10、qf20、接触器km1-km9、灭弧器rc1-rc8。其中qf5控制排屑电机、qf6控制中心出水泵、qf7控制提升泵、qf10控制主轴风扇电机、qf20为电源总开关。接触器km1控制atc电机、km2、km3控制刀库电机正反转、km4控制冷却电机、km5控制冲屑电机、km6、km7控制排屑电机正反转、km8控制中心出水泵、km9控制提升泵、rc1-rc8分别为各接触器输出端灭弧。第三层是端子排和熔断器fu1、fu3-fu5，单级空气开关qf11-qf14。端子排上有10个大端子和50个小端子。端子从左到右都有标号即端子号，每个端子号即为接对应导线的线号。从左到右的端子号为：pe、l11、l12、l13、u1、v1、图3-3下电盘第三层结构w1、u2、v2、w2、u3、v3、w3、u4、v4、w4、u5、v5、w5、u6、v6、w6、u7、v7、w7、200r、200s、200t、200、200、202、205、230、231、232、2、2、2、5、6、7、7、8、12、14、15、16、30、31、13。200号2号7号等多个端子的要用短接端子短接。单级空气开关qf11控制ac220电源、qf12控制开关电源的ac220v、qf13控制润滑泵、qf14控制电气柜空调。下电盘电气安装工艺过程：1.、根据下电盘的尺寸以及需要安装的电器元件，将下电盘分成三层，每一层之间都有线槽隔开，层与层之间的线槽是50mm，边界线槽是80mm 。因为下电盘通过四个10mm的通孔配合机床本身的螺纹孔固定的，所以设计时要考虑孔与元器件之间是否有干涉，因为电盘整体尺寸的限制，所以通孔在线槽背面，即放上线槽会把通孔挡住，所以安装元器件时要先把通孔打好。2、每个元器件的背面有卡槽，元器件就是通过卡槽固定在电盘上的。所以配电盘首先做的就是把卡轨和线槽安装起来。根据下电盘的分层，下电盘需要两个980mm长的80mm和50mm宽的线槽。还需要690mm长80 mm宽的线槽两个和长145mm宽50 mm的线槽一个。3、线槽要根据电盘上的螺纹孔自己打孔，线槽安装好后，要安装卡轨。卡轨长根据线槽之间实际距离而定。当卡轨安装好后，要把元器件正确的安装到卡轨上。安装的顺序没有特别要求，但要遵循便于接线以及要考虑便于以后维修人员进行元器件的识别。第一层从左到右依次是继电器模块、分线器、空气开关qf1-qf4。第二层从左到右依次是qf5-qf7、qf10、km1、rc1、km2、km3、rc2、km4、rc4、km5、rc5、km6、km7、rc6、km8、rc7、km9、rc8以及电源总开关qf20。第三层从左到右依次是大号端子10个、小号端子50个、fu1、fu3、fu4、fu5、单级空气开关qf11-qf14。4、把元器件安装好后，把标记号放在每个端子上，用短接端子把相同号的端子短接起来。端子排上的标记号从左到右依次是pe、l1、l2、l3、 l11、l12、l13、l21、l22、l23、l11、l12、l13、u1、v1、w1、u2、v2、w2、u3、v3、w3、u4、v4、w4、u5、v5、w5、u6、v6、w6、u7、v7、w7、200r、200s、200t、200、202、205、230、231、232、2、5、6、7、8、12、14、15、16、17、30、31等。5、将空气开关的整定值按照电气原理图上的要求进行设定，将熔断丝放入相对应的熔断器里。6、安装好后进行备线连接电路3.2 下电盘电气接线过程工艺下电盘接线是按照强电部分、控制电路部分接线，也可以按照内部标准的黑线、红线、蓝线进行连接。在接线过程中要熟练应用常用的电工工具，比如：压线钳、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、剪线钳、针形端子压线钳、活动扳手、内六角扳手、一字螺丝刀、十字螺丝刀电工刀下电盘的具体接线过程工艺见附表工序卡，以下是典型接线步骤：图3-4 下电盘第一步接线图第一步：备线3根，一端接在端子排上标号为l1、l2、l3的端子，另一端线号为l1、l2、l3的导线接至qf20的上接线端，如图3-4。第二步：将线号为l11、l12、l13的导线从qf20出来接至端子排和qf1。图3-5 下电盘强电部分接线例图第六步：将l11、l12、l13导线从qf4出来接至qf5的进线端。第二十二步：将端子上l11的线接至fu1进线端。第二十三步：从fu1出来的线号为301的线接至三相变压器上，因为变压器并不在电盘上，故拉出301这根线即可。第二十四步：从变压器出来的线号为201的线接至qf11和qf12。图3-6 下电盘控制部分电源接线例图第二十五步：把从qf11出来的线号为202的线接至端子上的202。第二十六步：将qf12出来的线号为203的线接至开关电源，因为电盘上没有开关电源，所以只要把这根线拉出来即可，外部线路由总装人员完成。第五十六步：将从fu5出来的6号导线接至端子排上和两个ka1的常开触点的一端。第六十一步：将从继电器模块24n接口出来的线号为n24的导线接至分线器b01接口和接触器km4、km5、km8、km9的常开接口上。第六十二步：将从km4常开触点出来的614号导线接至继电器模块的a09接口。第六十三步：将从km5常开触点出来的615号导线接至继电器模块的b09接口。图3-7 下电盘控制信号部分接线例图第六十四步：将从km8常开触点出来的616号导线接至继电器模块的a10接口。第六十五步：将从km9常开触点出来的617号导线接至继电器模块的b10接口。第六十六步：将从分线器的a16接口出来的530号导线接至继电器模块的ka2线圈接口。第六十七步：将从分线器的b16接口出来的531号导线接至继电器模块的ka3线圈接口。- 42 -3.3 下电盘工序文件研制为了能在工作中简明直接地将接线过程应用到实践当中，工序文件是很好的形式。工序文件需要每道工序的工序号，工序名称，以及配置接线简图，而且配有相应的工步，使过程更简单直观。如下图3-8所示：纽威数控装备有限公司工序号：pro.no:工序名称：pro.name:主管审定issued by机床名称part namevm1204h立式加工中心电气图号part no:接线简图工步号：1共 页第 页工步号：2图3-8 工序卡工序卡是根据电气原理图进行工序设计的，工序卡上要有工序号，每一道工序要有工序名称，把每一道工序涉及的接线简图绘制出来，然后涉及每一道工序所需要的工步。比如第一道工序的工序号为001，工序名称为电源总开关、atc电机开关电源的接线，图3-9为第一道工序接线简图：图3-9 第一道工序接线简图第一道工序分为三个工步：1、备线9根，剥两端线，分别套线号为l1、l2、l3 、l11、l12、l13、l11、l12、l13并压紧导线两端端子。2、将线号为l1、l2、l3 导线从d区的标有l1、l2、l3的端子上接线端出来经过h5、h2、h4接至c区qf20的三个上接线端。3、将从c区qf20下接线端出来的线号为l11、l12、l13的六根导线，每两根线号相同的导线同时拧紧，然后将三根线号为l11、l12、l13的导线接至d区的标有l11、l12、l13的端子上接线端，剩下三根接到a区的qf1的三个上接线端。3.4 本章小结本章主要写了下电盘电气布局设计、下电盘电气接线过程工艺和下电盘工序文件研制。其中对布局设计各个元器件所控制的项目进行了说明以及各个元器件所在的方位进行了说明。对工序文件研制只是进行简单的说明，因为这部分内容将作为成果附表在论文最后，所以在此只是简单的说明一下制作的过程。本章特别对工艺过程的步骤进行详细说明，这些工步是制作工序卡的依据，也是正确连接下电盘的关键步骤。第4章 上电盘电气装调工艺 41 上电盘电气布局设计图4-1 上电盘布局图上电盘相对于下电盘而言接线比较简单，因为上电盘所用的都是模块的接口电路，基本上都是成品电缆，这些成品电缆是系统和模块的附件。上电盘主要安装电源模块、主轴伺服模块、双轴伺服模块、单轴伺服模块、i/o模块以及开关电源。如下图4-1是上电盘布局图：电源模块（如图4-2）是提供各伺服模块正常工作的电源。当正常工作时由电源模块提供给伺服模块直流电源和控制电源，当机床出现异常时，电源模块首先切断电源并产生报警。其中电源模块上有六个接口：cx4接口表示急停控制输入端、tb1接口是模块直流母线接口、cx1a接口表示模块的200v电源输入接口、cxa2a接口是接到下一个模块接口cxa2b的电源接口、cx3接口是mcc接口、tb2的l1、l2、l3、pe接口是经过电抗的三相电源200v的输入端。主轴伺服模块主要控制机床的主轴，能为机床提供30-8000r/min。而且能控制主轴准确停止定位，以满足机械手换刀要求，其中主轴伺服模块上有7个图4-2 电源模块接口：tb1是模块的直流电源母线、cxa2b是模块的电源线、jya3接口接主轴定向接近开关、cxa2a是模块的电源线、ja7b接口接控制单元的ja7a接口、jya2接口是主轴电机编码器反馈线接口、tb2的u、v、w、pe接口是主轴电机的电源线接口。图4-3 i/o 模块双轴伺服模块在这里控制x轴和y轴的进给运动，单轴伺服模块在这里控制z轴的进给运动。i/o单元是各输入输出信号的接口模块，双轴伺服模块有9个模块接口：tb1接口是模块直流母线接口、cxa2b接口是模块电源接口、cop10b接口是伺服光纤总线接口、jf1接口是电机编码器反馈线接口、cxa2a是电源线接口、cop10a是伺服光纤总线出口、jf2是y轴伺服电机编码器反馈线、tb2的ul、vl、wl、gl接口是x轴伺服电机的电源线接口，um、vm、wm、gm接口是y轴伺服电机的电源线接口。单轴伺服模块有5个接口: tb1是直流母线接口、cxa2b接口是电源线接口、cop10b接口是伺服光纤接口、jf1是z轴伺服电机的编码器反馈线接口、tb2的ul、vl、wl、gl接口是z轴伺服电机的电源线接口。i/o模块有7个接口：cp1接口是dc24v电源接口、jd1b接口是与控制单元连接的接口、ja3接口是手脉电源接口、cb104接口是接在面板上cb104的50芯电缆线接口、cb105接口是接在继电器模块fx2上50芯电缆线接口、cb106接口是接在继电器模块fx1上的50芯电缆线接口、cb107接口是接在面板cb107上的50芯电缆线接口。上电盘长1150mm，宽550mm。因为所用电缆都是成品电缆故接线非常方便，所以上电盘只有一个80mm的线槽。对于上电盘的接线主要应注意各个模块的接口，因为fanuc所特有的接口插槽，所以一般每个接口的插槽都是不一样的。但电缆线要稍加区别。vm1204h的x轴电机电源线是9m，y轴的电机电源线是7m，z轴的电机电源线是5m。上电盘电气安装工艺过程：1、上电盘和下电盘是分成两块电板的，上电盘主要安装fanuc的伺服放大器和电源模块i/o模块以及开关电源。2、因为上电盘并不需要大量的连接电路，所以只需要在上电盘的右边安装一个长540mm宽80mm的线槽。便于模块的成品电缆之间的连接。3、上电盘从左到右依次安装两个开关电源、电源模块、主轴伺服模块、双轴伺服放大器模块、单轴伺服放大器模块、i/o模块。4、在上电盘上都有相对应的模块座，安装对应的模块座放上对应的模块，用螺钉拧紧后，打开随fanuc 0i-mate系统发过来的附件包，里面装有各个模块电路的接口，在这里只要自己焊接三个接口： cx4接口、cx1a接口、cx3接口。cx4接口表示急停控制输入端，2号和3号脚的线号分别是esp和+24v，接在ka3的3no和3c上。cx1a接口表示模块的200v电源输入接口，1号脚接200r，2号脚接200s，3号脚接pe。cx3接口是mcc接口，1号脚接205，2号脚接202。5、安装好焊接接口后，将短光缆接在双轴伺服放大器模块的cop10a接口和单轴伺服放大器模块的cop10b接口上。6、在80mm的线槽上对应电板后的10mm通孔进行打孔，方便电盘安装在机床电柜里。7、上电盘其他的电缆线等电盘挂在机床内后再进行连接。42 上电盘电气接线过程工艺上电盘所用到的基本上是成品电缆，所以只要注意接口的针脚就可以正确连接。电源模块的cx4接口的2号和3号脚的线号分别是esp和+24v，接在ka3常开触点上，tb1接口的【p】和【n】是模块直流母线接口，这个接口输入到下一个tb1，cx1a接口表示模块的200v电源输入接口，1号脚接200r，2号脚接200s，3号脚接pe，cxa2a接口是接到下一个模块接口cxa2b的电源接口，cxa2a和cxa2b中有四根线：24v、ov、esp、bat，cx3接口是mcc接口，1号脚接205，2号脚接202，tb2的l1、l2、l3、pe接口是经过电抗的三相电源200v的输入端，l1接u31，l2接v31，l3接w31，pe接地。主轴伺服模块的tb1是模块的直流电源母线，从电源模块接入，输出到双轴伺服模块的tb1上。cxa2b是模块的电源线，从电源模块cxa2a接入。jya3接口接主轴定向接近开关。cxa2a接向双轴伺服模块的。ja7b接口接控制单元的ja7a接口，是系统与主轴的数据线。jya2接主轴电机编码器反馈线接口。图4-4 电源模块与主轴模块间接线图tb2的u、v、w、pe接口接主轴电机的电源线。双轴伺服模块的tb1是模块的直流电源母线，从主轴模块接入，输出到单轴伺服模块。cxa2b接口是模块电源接口，接主轴的cxa2a接口。cop10b接口是伺服光纤总线接口，这个接口接控制单元的cop10a接口。jf1接口是电机编码器反馈线接口，这里接x轴电机编码器反馈线。cxa2a是电源线接口，接向单轴伺服模块的cxa2b接口。cop10a是伺服光纤总线出口，接向单轴伺服模块的cop10b。jf2是伺服电机编码器反馈线，这里接y轴伺服电机编码器反馈线。tb2的ul、vl、wl、gl接口是x轴伺服电机的电源线接口，um、vm、wm、gm接口是y轴伺服电机的电源线接口。单轴伺服模块的tb1是直流母线接口，从双轴伺服模块接入。cxa2b接口是电源线接口，接上一个模块的cxa2b。cop10b接口是伺服光纤接口，接上一个模块的cop10a接口。jf1是编码器反馈线接口，这里是z轴伺服电机的编码器反馈线接口。tb2的ul、vl、wl、gl接口是z轴伺服电机的电源线接口。i/o模块cp1接口是dc24v电源接口，只有提供了dc24v电源，i/o模块才能正常工作，1号脚接24v、2号脚接0v。jd1b接口是与控制单元连接的接口，接在控制单元的jd1a上。ja3接口是手脉电源接口。cb104接口是接在面板上cb104的50芯电缆线接口。cb105接口是接在继电器模块fx2上50芯电缆线接口。cb106接口是接在继电器模块fx1上的50芯电缆线接口。cb107接口是接在面板cb107上的50芯电缆线接口。上电盘的开关电源的ac220v是接qf12出来的线号为203的导线和端子上线号为200的导线。开关电源的输出端9号线接fu3和fu4,10号线接fu5，2号线、7号线接端子。43 上电盘工序文件研制上电盘同样需要研制一套工序卡，然后根据工序卡的内容研制工艺过程卡。下面以上电盘的工序卡第五道工序为例：第五道工序的名称为i/o单元的接线。接线简图如下图4-5：图4-5 i/o单元的接线上电盘第五道工序分为六个工步：1、备线7根，其中j2号电缆是2x0.75mm2电缆，其余电缆号为：j3、j4、j5、j6、j7、j9。2、剥j2电缆两端线，套线号7、8，压紧两端端子，将j2电缆一端接在i/o单元的cp1接口上，另一端接在下电盘d区的7号8号端子上。3、j3电缆接i/o单元的ja3接口上，另一端接操纵台上的接口，j4是50芯电缆，其一端接i/o单元的cb104接口，另一端接面板后的cb104接口，j5是50芯电缆，其一端接i/o单元的cb105接口，另一端接下电盘的分线器模块。4、j6是50芯电缆，其一端接i/o单元的cb106接口，另一端接下电盘的继电器模块。5、j7是50芯电缆，其一端接i/o单元的cb107接口，另一端接面板后的cb107接口。6、j9电缆一端接i/o单元的jd1b接口，另一端接控制单元的jd1a接口。4.4 本章小结本章主要对上电盘的电气布局设计、电气接线过程工艺进行了说明。主要对上电的模块接口电路进行了解释，也特别解释了接口针脚的接线。还对各模块间的成品电缆接线进行了说明。因为上电盘接线的要求与下电盘不一样，所以不需要像下电盘那样设计工序卡，只要每个接口的插槽完整，基本上不会出现接线错误。第5章 电气调试电气调试要经过通电前的检查，通电后参数初始化，以及参数优化，最后经过机床试运行来保证机床的正常工作。5.1 通电前检查vm1204h的电盘连接操作完成后，必须进行电气连接检查。按照设计的机床电气原理图和系统连接说明书（硬件）中绘出的接线图仔细检查接线线路是否正确，提高通电调试的一次合格率。1.强电部分检查（电气原理图第1-2页及第4页）示例：用万用表检查qf1断开及闭合状态下，l11、l12、l13导线与u11、v11、w11导线之间的通断情况是否符合关闭断开、闭合导通的状态。检查km1的主触头断开及闭合状态下，u11、v11、w11导线与u1、v1、w1导线之间的通断状态。2.ac220v控制电源，dc+24v开关电源的检查（电气原理图第3页）示例：将fu1中的保险丝拿掉，用万用表检查301与l12的通断状态，同时用手轻拉各导线的接线是否牢固，检查完后把保险丝装上。3.模块电路的检查（电气原理图第5-7页）示例：用万用表检查导线6与30、30与31的通断状态，并用手轻拉导线检查接线是否牢固。检查i/o单元的cob104、cob105、cob106、cob107接口是否分别接面板上的cob104接口、继电器模块fx2接口、继电器模块fx1接口、面板cob107接口。检查电源模块的cx4接口的2、3针脚接线，检查cx1a接口的1、2、3针脚接线，检查cx3接口的1、3针脚接线以及cxa2a接口接线，检查tb2的电源进线是否从电抗器过来的。4.控制部分线路检查（电气原理图第8-10页）示例：用手轻拉各导线是否牢固，按照电气原理图上的线号检查qf1-qf7的辅助触点、km2-km3、km6-km7的辅助触点以及接到ka4-ka19上的导线线号是否正确。52通电后参数初始化拔掉cnc系统和伺服（包括主轴）单元的保险，给机床通电。如无故障，装上保险，给机床和系统通电。此时，系统会有#401等多种报警。这是因为系统尚未输入参数，伺服和主轴控制尚未初始化。 5.2.1系统参数的设定：基本参数设定：上电全清伺服fssb 设定和伺服参数初始化首先把3111#0 svs 设定为1 显现伺服设定和伺服调整画面。翻到伺服参数设定画面，如下图示，设定各项（如果是全闭环，先按半闭环设定）。图5-1 伺服调整画面注：1在fssb 自动设定时，伺服放大器必须通电，否则不能正确设定。2.第一项（初始化位）设定为0。主轴设定其他参数的设定。包括运行速度，到位宽度，加减速时间常数，软限位，运行/停止时的位置偏差，和显示有关的参数等，参照 0ic 启动手册进行设定。5.2.2伺服参数调整在系统连接并通电运行后，首先要进行伺服参数的调整，包括基本伺服参数的设定以及按机床的机械特性和加工要求进行的优化调整，如果是全闭环，要先按照半闭环情况设定（参数1815#1，伺服参数画面的n/m,位置反馈脉冲数，参考计数器容量），调整正常后再设定全闭环参数，重新进行调整。基本参数设定（fssb）参数1023 设定为；等。对应光缆接口x,y,z 等。参数1902 的位0 = 0，伺服fssb 参数自动设定。53通电后参数优化1. 存储卡格式pmc的转换通过存储卡备份的pmc 梯形图称之为存储卡格式的pmc（memory card format file）。由于其为机器语言格式，不能由计算机的ladder 3 直接识别和读取并进行修改和编辑，所以必须进行格式转换。同样，当在计算机上编辑好的pmc 程序也不能直接存储到m-card 上，也必须通过格式转换，然后才能装载到cnc 中。2 .计算机格式（.lad）-m-card 格式当把计算机格式（.lad）的pmc 转换成m-card 格式的文件后，可以将其存储到m-card 上，通过m-card 装载到cnc 中，而不用通过外部通讯工具（例如：rs-232-c 或网线）进行传输。3不同类型的pmc文件之间的转换(1)运行fanuc“fapt ladder_”编程软件。(2)点击file栏，选择open program项，打开一个希望改变pc 种类的windows版梯形图的文件。(3)选择工具栏tool中助记符转换项mnemonic convert，则显示mnemonicconversion页面。其中，助记符文件(mnemonic file)栏需新建中间文件名，含文件存放路径。转换数据种类(convert data kind)栏需选择转换的数据，一般为all。(4)完成以上选项后，点击ok确认，然后显示数据转换情况信息，无其他错误后关闭此信息页，再关闭mnemonic conversion页面。(5)点击file栏，选择new program项，新建一个目标windows 版的梯形图，同时选择目标