华中数控实训平台实验指导书.doc

第一部分 华中数控HNC21的基本操作21.1项目1 华中数控机床控制面板的基本认知21.2 项目2 华中数控机床的基本操作故障51.2.1 子项目1 上电故障51.2.2 子项目2 复位故障61.2.3 子项目3 返回机床参考点故障71.2.4 子项目4 超程故障解除71.2.6 子项目5 关机81.3 项目3 机床手动操作及故障91.3.1 子项目1 坐标轴移动故障91.3.2 子项目2 主轴控制系统及故障诊断101.3.3 子项目3 机床锁住121.3.4 子项目4 其他手动操作及故障121.3.5 子项目5 手动数据输入(MDI)运行(F4一F6)151.3.6 子项目6 启动、暂停、中止、再启动161.3.7子项目7 空运行181.3.8 子项目8 单段运行181.3.9子项目9 加工断点保存与恢复181.3.10 子项目10 运行时干预20第二部分 华中数控HNC21的基本连接及故障诊断212.1 项目1 系统连接的注意事项212.1.1 子项目1 图形说明212.1.2子项目2 接线的基本要求222.1.3子项目3 运行与调试222.1.4子项目4 使用222.1.5子项目 维修232.1.6子项目 产品型号232.2项目2 系统连接232.2.1子项目1 综合接线图252.2.2子项目2 功能描述272.2.3子项目3 电源292.3 开关量输入/输出接口312.3.1 开关量输入接口引脚定义322.3.2 开关量输出接口特性322.3.3 HNC-21本机开关量输出接口332.3.4 直接连接到数控装置362.3.5 通过I/0端子板连接362.4 PLC地址定义382.5 连接标准手持单元402.5.1 与手持单元相关的参数设置412. 6 数控装置与主轴装置的连接422.6.1 主轴控制接口XS9422.6.2 与主轴控制相关的输入/输出开关量432.6.3 主轴连接实例一交流变频主轴442.6.4 主轴连接实例-伺服驱动主轴452.6.5 与主轴相关的参数设置452.6.6 典型车床主轴连接图482.7 数控装置与进给驱动装置的连接482.7.1 模拟进给驱动接口482.7.2 连接HSV-16系列交流伺服驱动装置492.7.4 伺服电机规格512.7.5 信号与功能522.7.6 典型系统的连接图532.7.7 典型故障分析及故障诊断542.8 电磁兼容设计582.8.1 数控系统电磁兼容性主要内容582.8.2 接地技术58第一部分 华中数控HNC21的基本操作1.1 项目1 华中数控机床控制面板的基本认知华中世纪星HNC-21T是一基于PC的车床CNC数控装置，是武汉华中数控股份有限公司在国家八五、九五科技攻关重大科技成果。为满足市场要求，开发的高性能经济型数控装置。 HNC-21T采用彩色LCD液晶显示器，内装式PLC，可与多种伺服驱动单元配套使用。具有开放性好、结构紧凑、集成度高、可靠性好、性能价格比高、操作维护方便的特点。本章主要介绍HNC-21T的基本配置、技术规格、操作台构成以及软件操作界面。结构如图1.1所示。急停按钮MDI键盘液晶显示器功能键机床控制面板 图1.1 控制面板结构图手摇脉冲发生器采用增量式进给方式控制进给轴，它的结构如图1.2 软件操作面板如图1.3所示。图1.2 手摇脉冲发生器的结构图图1.3 软件操作面板圈形显示窗口 菜单命令条 运行程序索引 选定坐标系F的坐标德工件坐标零点 倍率修调 辅助功能 当前加工程序行当前加工方式、系统运行状态和当前时间图1.4 菜单层次图1.5 菜单的功能结构1.2 项目2 华中数控机床的基本操作故障 本节主要介绍机床、数控装置的上电、关机、急停、复位、回参考点、超程解除等操作。1.2.1 子项目1 上电故障1.机床上电的基本步骤和操作（1） 检查机床状态是否正常；（2） 检查电源电压是否符合要求，接线是否正确；（3） 按下“急停”按钮；（4） 机床上电；（5） 数控上电；（6） 检查风扇电机是否运转正常；（7） 检查面板指示灯是否正常。上电完成以后显示图1.3所示，机床状态为“急停”。2.典型故障机床无法启动：（1） 故障分析：数控机床无法启动，表明系统的控制程序出现问题，控制系统的程序包括系统程序和用户程序，其中用户程序包括加工程序和PLC程序。数控机床出现此类故障一般为用户程序故障为常见。（2） 故障排除思路和方法：数控机床程序此类故障时先排除用户程序故障，方法为将系统的内存条从数控机床取出，接入电脑将原有的程序删除，将备份的用户程序重新拷贝。重新启动数控机床，观察现象。如故障排除，则判定为用户程序故障中的PLC故障。如不能排除故障，则重新将电脑的系统进行格式化，重新拷贝系统程序。1.2.2 子项目2 复位故障系统上电进入软件操作界面时，系统的工作方式为“急停”，为控制系统运行，需左旋并拔起操作台右上角的“急停”按扭使系统复位，并接通伺服电源。系统默认进入“回参考点”方式，软件操作界面的工作方式变为“回零”。 数控机床的典型故障。（1） 故障分析：数控机床出现无法复位，出现此类故障一般为急停回路出现断路故障。电路图如图1.6所示。（2） 故障排除方法和思路：检查急停回路和限位开关控制回路是否出现断路。特别检查急停按钮是否接触良好。图1.6 急停回路解除紧急停止前，先确认故障原因是否排除，且紧急停止解除后应重新执行回参考点操作，以确保坐标位置的正确性。 注意：在上电和关机之前应按下“急停”按钮以减少设备电流冲击。1.2.3 子项目3 返回机床参考点故障控制机床运动的前提是建立机床坐标系，为此，系统接通电源、复位后首先应进行机床各轴回参考点操作。方法如下： （1） 如果系统显示的前工作方式不是回零方式，按一下控制面板上面的“回零”按键，确保系统处于“回零”方式；（2） 根据X轴机床参数“回参考点方向”，按一下“+X”(回参考点方向为“+”)或“-X”（回参考点方向为“-”）按键，X轴回到参考点后，“+X”或“-X”按键内的指示灯亮；（3） 用同样的方法使用“+Z”、“-Z”按键，使Z轴回参考点。所有轴回参考点后，即建立了机床坐标系。注意事项：（1） 在每次电源接通后，必须先完成各轴的返回参考点操作，然后再进入其他运行方式，以确保各轴坐标的正确性；（2） 同时按下”Z”、”+X”轴选择按键，可使X、Z轴同时返回参考点；（3） 在回参考点前，应确保回零轴位丁参考点的“回参考点方向”相反侧(如X轴的回参考点方向为正，则回参考点前，应保证X轴当前位置在参考点的负向侧)；否则应手动移动该轴直到满足此条件；（4） 在回参考点过程中，若出现超程，请按住控制而板上的“超程解除”按键，向相反方向手动移动该轴使其退出超程状态。故障现象：执行回参考点操作时，系统在参考点无法执行回参考点运行模式，直接运行到超程限位处停止，同时机床出现报警信号，显示回参考点动作无法执行和超程报警信息，系统处于急停状态。故障分析：系统回参考点过程中，机床轴压动回参考点挡块时，当该信号有效时，系统执行回参考点动作，如该挡块信号无效时，机床轴会一直前行，直至触动限位开关，系统会提示出错，同时提供以上报警信息。故障排除方法和思路：如果出现以上报警信息时，要考虑回参考点挡块信号是否有无，同时检查该信号是否有效，即进入“扩展菜单”“PLC”“输入输出”，发现相应的参考点（X1.0、X1.1）没有转为高电平。通过此方法确定是否挡块信号有效。如果无效，检查挡块触点是否灵活有效；同时检查线路是否断开。直至故障排除。1.2.4 子项目4 超程故障解除 在伺服轴行程的两端各有一个极限开关，作用是防止伺服机构碰撞而损坏。每当伺服机构碰到行程极限开关时，就会出现超程。当某轴出现超程(“超程解除”按键内指示灯亮)时，系统视其状况为紧急停止，要退出超程状态时，必须 (1) 松开“急停”按钮，置工作方式为“手动”或“于摇”方式；(2) 一直按着“超程解除”按键(控制器会暂时忽略超程的紧急情况)； (3) 在手动(手摇)方式下，使该轴向相反方向退出超程状态； (4) 松开“超程解除”按键；(5) 若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表示恢复正常，可以继续操作注意：在操作机床退出超程状态时请务必注意移动方向及移动速率，以免发生撞机。1. 超程解除故障现象：当进给轴压下限位开关时，系统急停，“超程解除”灯亮。但按下“超程解除”按键不能使系统复位。即“超程解除”按键失效。2. 故障排除方法和思路：根据故障现象判定为超程失效，结合图1.6，检查OTBS1和OTBS2与超程按钮之间是否联通。即检查XS20接口的3号16号接口是否相通，超程解除按钮触点是否接触良好。3. 超程故障现象：当X0.0、X0.1、X0.2、X0.3信号（即限位开关的接入信号），在进给轴压下相应的限位开关后，软件操作界面的加工方式显示为“急停”，系统运行状态显示为“运行正常”。系统运行状态没有显示为“出错”，但数控机床的轴已经超过限位开关设定的极限位置。因此判定为限位开关故障。4. 超程故障排除方法和思路：进入“扩展菜单”“PLC”“输入输出”，发现相应的输入点（X0.0、X0.1、X0.2、X0.3）没有转为高电平。判定为机床方向轴出现超程限位开关故障，“超程解除”灯没有亮。按住“超程解除”和对应超程轴的相反方向按钮，手动退出超程位置，当限位开关弹回之后系统即恢复正常。同时进行检查限位开关的可靠性和限位开关输入信号线是否连接可靠。系统工作原理图如图1.7所示。图1.7 系统限位系统图1.2.6 子项目5 关机(1)按下控制而板上的“急停”按钮，断开伺服电源(2)断开数控电源：(3)断开机床电源 1.3 项目3 机床手动操作及故障本章介绍机床的于动操作，主要包括如下一些内容： 手动移动机床坐标轴(点动、增量、手摇)； 手动控制主轴(启停、点动)； 机床锁住、刀具转换、卡盘松紧、冷却液启停： 手动数据输入(MDI)运行： 机床于动操作蕾要由于持单元(图1.2)和机床控制而板共同完成，机床控制面板如图1.8所示。图1.8 机床操作面板1.3.1 子项目1 坐标轴移动故障手动移动机床坐标轴的操作由手持单元和机床控制而板上的方式选择、轴手动、增量倍率、进给修调、快速修调等按键共同完成。1 点动进给：按一下“手动”按键(指示灯亮)，系统处于点动运行方式，可点动移动机床坐标轴(下面以点动移动X轴为例说明)。按压“+X”或“-X”按键(指示灯亮)，X轴将产生正向或反向的连续运动；松开“+X”或“-X”按键(指示灯灭)，X轴将停止正向或反向的连续运动。同理可以控制“Z”轴或同时控制“X”和“Z”。2 点动快速移动在点动进给时，若同时按压“快进”按键，则产生相应轴的正向或负向快速运动。 3 点动进给速度选择在点动进给时，进给速率为系统参数“最高快移速度”的值乘以进给修调选择的进给倍率。点动快速移动的速度为系统参数“最高快移速度”乘以快速修调选择的快移倍率。按压进给修调或快速修调右侧的“100”按键(指示灯亮)，进给或快速修调倍牢被置为100，按一下“+”按键，修调倍率递增5，按一下“”按键，修调倍率递减5。 4 增量进给当手持单元的坐标轴选择波段开关置丁“Off”档时，按一下控制面板上的“增量”按键(指示灯亮)，系统处于增量进给方式，可以增量移动机床坐标轴(下面以增量进给X轴为例说明)：按一下“+X”或“-X”按键(指示灯亮)，X轴将向正向或负向移动一个增量值；同理可以控制Z轴的运动。也可以同时控制X轴和Z轴的同时增量进给。5. 手摇进给 当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”、“Y”、“Z”、“4TH”档(对车床而言，只有“X”、“Z”有效)时，按一下控制面板上的“增量”按键(指示灯亮)，系统处于手摇进给方式，可手摇进给机床坐标轴(下面以手摇进给x轴为例说明)： (1)手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”档； (2)顺时针逆时针旋转手摇脉冲发生器一格，可控制X轴向正向或负向移动一个增量值。 用同样的操作方法使用手持单元，可以控制Z轴向正向或负向移动一个增量值。手摇进给方式每次只能增量进给1个坐标轴。7. 手摇倍率选择 手摇进给的增量值(手摇脉冲发生器每转一格的移动量)由手持单元的增量倍率波段开关“1”，“10”，“100”控制。增量倍率波段开关的位置与增量值的对应关系如下表。进给轴方向信号典型故障现象： X轴DIR+故障时，手动运行X轴时负向运行正常。正向运行时，系统出错并自动急停。进入“故障诊断”“报警显示”，会有一条报警信息：X轴定位误差太大。X轴DIR-故障时，手动运行X轴时正向运行正常。负向运行时，系统出错并自动急停。进入“故障诊断”“报警显示”，会有一条报警信息:X轴定位误差太大。Z轴DIR+故障时，手动运行X轴时负向运行正常。正向运行时，系统出错并自动急停。进入“故障诊断”“报警显示”，会有一条报警信息：X轴定位误差太大。Z轴DIR-故障时，手动运行X轴时正向运行正常。负向运行时，系统出错并自动急停。进入“故障诊断”“报警显示”，会有一条报警信息：X轴定位误差太大。故障排除方法和思路：如果“X”或“Z”轴一个方向出现以上报警信号，而另一方向并没有出现，此时应判定为方向信号故障，进行检查方向信号是否有效，航空插头是否可靠连接，如果是线路出现断线，更换该信号线，如果是编码器出现问题更换编码器。1.3.2 子项目2 主轴控制系统及故障诊断 1.主轴基本操作主轴手动控制由机床控制面板上的主轴手动控制按键完成。数控机床的主轴为恒速控制，控制的速度由程序给定或手动给定两种。其中手动给定方式分为主轴正转及反转，主轴正转及反转的速度可通过主轴修调调节，按压主轴修调右侧的“100”按键(指示灯亮)，主轴修倍率被置为100，按一下“+”按键，主轴修调倍率递增5，一下“-”按键，主轴修调倍率递减5。机械齿轮换档时，主轴速度不能修调。2. 主轴正转 在手动方式下，按一下“主轴正转”按键(指示灯亮)，主电机以机床参数设定的转速正转，直到按压“主轴停止”或“主轴反转”按键。3. 主轴反转 在手动方式下，按一下“主轴反转”按键(指示灯亮)，主电机以机床参数设定的转速反转，直到按压“主轴停止”或“主轴主转”按键。4. 主轴停止在手动方式下，按一下“主轴停止”按键(指示灯亮)，主电机停止运转。 注意： “主轴正转”、“主轴反转”、“主轴停止”这几个按键互锁，即按一下其中一个(指示灯亮)，其余两个会失效(指示灯灭)。5. 主轴点动 在手动方式下，可用“主轴正点动”、“主轴负点动”按键，点动转动主轴： (1)按压“主轴正点动”或“主轴负点动”按键(指示灯亮)，主轴将产生正向或负向连续转动； (2)松开“主轴正点动”或“主轴负点动”按键(指示灯灭)，主轴即减速停止。6. 主轴控制系统原理图 变频主轴系统由变频器，主轴电机和反馈编码器等组成。主轴系统与控制器的连接如图1.9所示。主轴系统采用三凌变频器，变频器的速度控制信号为010V，反馈给变频器的信号为奥托米克八线长驱型光电编码器。A 车床主轴系统连接图 B 铣床主轴系统连接图图1.9 主轴系统接线图6主轴典型故障现象。（1） 按下“主轴正转”、“主轴反转”，主轴电机不转。变频器的“RUN”指示灯亮。（2） 主轴电机速度达不到给定速度。7.典型故障分析主轴不转有两个原因，一个为主轴变频器的控制电源失压，给变频器的控制器没有电源，变频器不能正常工作，同时变频器的指示灯RUN不亮，或变频器本身的故障，对于此类故障采用检查变频器控制输入断的电源是否为380V，如果变频器的输入电源有，判定为变频器本身的故障，此时检查变频器内部的控制线路，排除故障；第一个为变频器RUN灯亮，但是电机不转，对于此类故障一般为控制变频器正转和反转的信号线断线，此时检查对应的STF和STR输入信号是否为低电平。线路原理为如图1.9所示。主轴转速不能达到指定的加工速度，一般情况为控制速度信号的线路出现故障，或控制线路的接线是否正确。如图1.9中的AOUT1或AOUT2是否与控制转速的信号相对应。或模拟电压值是否符合要求。8.其他故障及分析：如主轴超速或不可控1.3.3 子项目3 机床锁住 机床锁住禁止机床所有运动。在手动运行方式下，按一下“机床锁住”按键(指示灯亮)再进行手动操作，系统继续执行，显示屏上的坐标轴何置信息化，但不输出伺服轴的移动指令，所以机床停止不动。1.3.4 子项目4 其他手动操作及故障1. 刀位转换 在手动方式下，按一下“刀位转换”按键，转塔刀架转动一个刀位。如图1.10所示。图1.10 华中数控操作面板图1.11 刀架控制系统图故障现象：系统利用程序或手动转换刀架时，如果刀架出现故障，按“刀位转换”时，刀架只是正转不能相应刀的位置。PLC提示换刀超时。典型故障分析及故障排除：对于此类故障，可以进入PLC，观察系统输入状态，对应的输入点X1.2X1.5的电平是否转变，如果对应刀架的输入状态发生变化，说明刀架系统没有问题，如果输入状态没有发生变化，说明系统的刀架接线出现问题或刀架霍尔传感器出现问题，排除此类故障，对应刀架故障原因进行相应的查找。系统工作原理图如图1.11所示。系统的输入输出状态的检查方式如下机床输入到PMC:X，操作如如图1.12所示，PMC输入输出点状态窗口默认为二进制显示，每位一组，每一位代表外部一位开关量输入或输出信号。例如通常X00的8位数字量从右往左依次代表开关量输入I0.0I0.7，同样输出量Y00的8位数字量从右往左依次代表开关量输入Y0.0Y0.7以此类推。PLC功能子菜单和状态选择子菜单图1.12 机床输入到PMC:X的状态显示2. 冷却启动与停止 在手动方式下，按一下“冷却开停”按键，冷却液开(默认值为冷却液关)，再按一下又为冷却液关，如此循环。3. 卡盘松紧 在手动方式下，按一下“卡盘松紧”按键，松开工件(默认值为夹紧)，可以进行更换工件操作；再按一下又为夹紧工件，可以进行加工工件操作，如此循环。1.3.5 子项目5 手动数据输入(MDI)运行(F4一F6) 在图1.3所示的主操作界面下，按F4键进入MDI功能子菜单。命令行与菜单条的显示如图1.12所示。图1.12 MDI功能子菜单 在MDI功能子菜单下按F6，进入MDI运行方式，命令行的底色变成了白色，并且有光标在闪烁，如图1.13所示。这时可以从NC键盘输入并执行一个G代码指令段，即“MDI运行”。图1.13 MDI运行自动运行过程中，不能进入MDI运行方式，可在进给保持后进入。1. 输入MDI指令段 MDI输入的最小单位是一个有效指令字。因此，输入一个MDI运行指令段可以有下述两种方法： (1)一次输入，即一次输入多个指令字的信息； (2)多次输入，即每次输入一个指令字信息。 例如：要输入“G00 X100 Z1000”MDI运行指令段，可以l 直接输入“G00 X100 Z1000”并按Enter键，图1.13显示窗口内关键字G、X、Z的值将分别变为00、100、1000： l 先输入“G00”并按Enter键，图1.13显示窗口内将显示大字符“G00”，再输入“X100”并按Enter键，然后输入“Z1000”并按Enter键，显示窗口内将依次显示大字符“X100”、“Z1000”。 在输入命令时，可以在命令行看见输入的内容，在按Enter键之前，发现输入错误，可用BS、键进行编辑；按Enter键后，系统发现输入错误，会提示相应的错误信息。2. 运行MDI指令段 在输入完一个MDI指令段后，按一下操作面板上的“循环启动”键，系统即开始运行所输入的MDI指令。如果输入的MDI指令信息不完整或存在语法错误，系统会提示相应的错误信息，此时不能运行MDI指令。3. 修改某一字段的值 在运行MDI指令段之前，如果要修改输入的某一指令字，可直接在命令行上输入相应的指令字符及数值。 例如：在输入“X100”并按Enter键后，希望X值变为109，可在命令行上输入“X109”并按Enter键。4. 清除当前输入的所有尺寸字数据 在输入MDI数据后，按F7键可清除当前输入的所有尺寸字数据(其他指令字依然有效)，显示窗口内X、Z、I、K、R等字符后面的数据全部消失。此时可重新输入新的数据。5. 停止当前正在运行的MDI指令在系统正在运行MDI指令时，按F7键可停止 MDI运行。1.3.6 子项目6 启动、暂停、中止、再启动1. 启动自动运行 系统调入零件加工程序，经校验无误后，可正式启动运行： (1)按一下机床控制面板上的“自动”按键(指示灯亮)进入程序运行方式；(2)按一下机床控制面板上的“循环启动”按键(指示灯亮)，机床开始自动运行调入的零件加工程序。2. 暂停运行 在程序运行的过中，需要暂停运行，可按下述步骤操作： （1） 在程序运行子菜单下，按F7键，弹出如图1.14所示对话框：图1.14 在程序运行过程中停止运行（2） 按N键则暂停程序运行，并保留当前运行程序的模态信息。 (暂停运行后，可按暂停后的再启动方法从暂停处重新启动运行)。3. 中止运行 在程序运行的过程中，需要中止运行，可按下述步骤操作： (1)在程序运行子菜单下，按F7键，弹出如图1.14所示对话框；(2)按Y键则中止程序运行，并卸载当前运行程序的模态信息(中止运行后，可按重新运行所述的方法从程序头重新启动运行)。4. 暂停后的再启动 在自动运行暂停状态下，按一下机床控制面板上的“循环起动”按键，系统将从暂停前的状态重新启动，继续运行。5. 重新运行 在当前加工程序中止自动运行后，希望从程序头重新开始运行时，可按下述步骤操作：（1） 在程序运行子菜单下，按F4键，弹出如图1.15所示对话框；1.15 自动方式下运行重新运行程序（2） 按Y键则光标将返回到程序头，按N键则取消重新运行。 （3） 按机床控制面板上的“循环启动”按键，从程序首行开始重新运行当前加工程序。6. 从任意行执行 在自动运行暂停状态下，除了能从暂停处重启动继续运行外，还可控制程序从任意行处执行。 （1） 从红色行开始运行 从红色行开始运行的操作步骤如下： l 在程序运行子菜单下，按F7键，然后按N键暂停程序序运行；l 用、PgUp、PgDn键移动蓝色亮条到开始运行行，此时蓝色亮条变为红色亮条； l 在程序运行子菜单下，按F8键，弹出如图1.16所示对话框。图1.16 暂停运行时从任意行开始运行 用、选择键选择“从红色行开始运行F1”，系统弹出图1.17对话框。图1.17 从红色行开始运行从指定行开始运行从指定行开始运行的操作步骤如下：l 在程序运行子菜单下，按F7键，然后按N键暂停程序运行；l 在程序运行子菜单下，按F8键，弹出如图1.14所示对话框；l 用、键选择“从指定行开始运行”选项，弹出如图1.18所示输入框；图1.18 从指定行开始执行l 输入开始运行行号，弹出如图1.17所示对话框；l 按Y或Enter键，蓝色亮条移动到指定行；l 按机床控制面板上的“循环启动”按键，程序从指定行开始运行。（3） 从当前行开始运行从当前行开始运行的操作步骤如下：l 在程序运行子菜单下，按F7键，然后按N键暂停程序运行；l 用、PgUp、PgDn键移动蓝色亮条到开始运行行，此时蓝色亮条变为红色亮条；l 在程序运行子菜单下，按F8键，弹出如图1.17所示对话框l 用、键选择“从当前行开始运行”选项，弹出如图1.18所示对话框l 按Y或Enter键，红色亮条消失，蓝色亮条回到移动前的位置；l 按机床控制面板上的“循环启动”按键，稃序从蓝色亮条处开始运行。1.3.7 子项目7 空运行 在自动方式下，按一下机床控制面板上的“空运行”按键(指示灯亮)，CNC处于空运行状态。程序中编制的进给速率被忽略，坐标轴以最大快移速度移动。 空运行不做实际切削，目的在于确认切削路径及程序。 在实际切削时，应关闭此功能，否则可能会造成危险。 此功能对螺纹切削无效。1.3.8 子项目8 单段运行 按一下机床控制面板上的“单段”按键(指示灯亮)，系统处于单段自动运行方式，程序控制将逐段执行： 1. 按一下“循环启动”按键，运行一程序段，机床运动轴减速停止，刀具、主轴电机停止运行： 2. 再按一下“循环启动”按键，又执行下一程序段，执行完了后又再次停止。1.3.9 子项目9 加工断点保存与恢复 一些大零件，其加工时间一般都会超过一个工作日，有时甚至需要好几天。如果能在零件加工一段时间后，保存断点(让系统记住此时的各种状态)，关断电源；并在隔一段时间后，打开电源，恢复断点(让系统恢复上次中断加工时的状态)，从而继续加工，可为用户提供极大的方便。1. 保存加工断点(F1F5) 保存加工断点的操作步骤如下： l 在程序运行子菜单下，按F7键，弹出如图1.7所示对话框；l 按N键暂停程序运行，但不取消当前运行程序； l 按F5键，弹出如图1.19所示对话框；l 选择断点文件的路径；l 在“文件名”栏输入断点文件的文件名，如“PARTBRKl”；l 按Enter键，系统将自动建立一个名为“PARTBRKl BPl”的断点文件。图1.19 输入断点的文件名2. 恢复断点(F1F6) 恢复加工断点的操作步骤如下： （1）如果在保存断点后，关断了系统电源，则上电后首先应进行回参考点操作，否则直接进入步骤(2)； (2)按F6键，弹出如图1.20所示对话框；图1.20 选择要恢复断点运行的文件名(3)选择要恢复的断点文件路径及文件名，如当前目录下的“PARTBRKl BPl”；(4)按Enter键，系统会根据断点文件中的信息，恢复中断程序运行时的状态，并弹出如图1.20或图1.21所示对话框：图1.21 需要重新对刀图1.22 需要返回断点(5)按Y键，系统自动进入MDI方式。3. 定位至加工断点(F4F4) 如果在保存断点后，移动过某些坐标轴，要继续从断点处加工，必须先定位至加工断点： (1)手动移动坐标轴到断点位置附近，并确保在机床自动返回断点时不发生碰撞；(2)在MDI方式子菜单下按F4键，自动将断点数据输入MDI运行程序段； (3)按“循环启动”键启动MDI运行，系统将移动刀具到断点位置； (4)按F10键退出MDI方式。 定位至加工断点后，按机床控制面板上的“循环启动”键即可继续从断点处加工了。注意： 在恢复断点之前，必须装入相应的零件程序，否则系统会提示：不能成功恢复断点。4. 重新对刀(F4F5) 在保存断点后，如果工件发生过偏移需重新对刀，可使用本功能，重新对刀后继续从断点处加工： (1)手动将刀具移动到加工断点处； (2)在MDI方式子菜单下按F5键，自动将断点处的工作坐标输入MDI运行程序段；(3)按“循环启动”键，系统将修改当前工件坐标系原点，完成对刀操作；(4)按F10键退出MDI方式。 重新对刀并退出MDI方式后，按机床控制面板上的“循环启动”键即可继续从断点处加工。1.3.10 子项目10 运行时干预1. 进给速度修调 在自动方式或MDI运行方式下，当F代码编程的进给速度偏高或偏低时，可用进给修调右侧的“100”和“+”、“”按键，修调程序中编制的进给速度。 按压“100”按键(指示灯亮)，进给修调倍率被置为100，按一下+按键，进给修调倍率递增5，按一下“一”按键，进给修调倍率递减5。2. 快移速度修调 在自动方式或MDI运行方式下，可用快速修调右侧的“100”和“+”、“一”按键，修调G00快速移动时系统参数“最高快移速度”设置的速度。按压“100”按键(指示灯亮)，快速修调倍率被置为100，按一下“+”按键，快速修调倍率递增5，按一下“一”按键，快速修调倍率递减5。3. 主轴修调 在自动方式或MDI运行方式下，当S代码编程的主轴速度偏高或偏低时，可用主轴修调右侧的“100”和“+”、“ ”按键，修调程序中编制的主轴速度。 按压“100”按键(指示灯亮)，主轴修调倍率被置为100，按一下“+”按键，主轴修调倍率递增5，按一下“”按键，主轴修调倍率递减5。机械齿轮换档时，主轴速度不能修调。4. 机床锁住 禁止机床坐标轴动作。在自动运行开始前，按一下“机床锁住”按键(指示灯亮)，再按“循环启动”按键，系统继续执行程序，显示屏上的坐标轴位置信息变化，但不输出伺服轴的移动指令，所以机床停止不动。这个功能用于校验程序。 注意：(1)即便是G28、G29功能，刀具不运动到参考点；(2)机床辅助功能M、S、T仍然有效； (3)在自动运行过程中，按“机床锁住”按键，机床锁住无效；(4)在自动运行过程中，只在运行结束时，方可解除机床锁住。(5)每次执行此功能后，须再次进行回参考点操作。第二部分 华中数控HNC21的基本连接及故障诊断 2.1 项目1 系统连接的注意事项2.1.1 子项目1 图形说明2.1.2 子项目2 接线的基本要求1. 数控装置必须可靠接地，接地电阻应小于4欧姆。切勿使用中性线代替地线。否则可能会因受干扰而不能稳定正常地工作。2. 接线必须正确、牢固，否则可能产生误动作；3. 数控装置到伺服驱动单元的位置给定控制信号电缆，位置传感器到伺服驱动单元和数控装置的位置反馈电缆，均不要通过端子和插头进行转接。否则数控装置可能因易受于扰而不能正常工作。4. 任何一个接线插头上的电压值和正负(+、)极性，必须符合说明书的规定，否则可能发生短路或设备永久性损坏等故障。5. 数控装置PLC输出信号控制的直流继电器上的电涌吸收二极管，必须按规定方向(如图2.1)连接，否则可能损坏数控装置。 图2.1 直流继电器的连接方法6. 在插拔插头或扳动开关前，手指应保持干燥，以防触电或损坏数控装置。7. 连接电线不可有破损，不能受挤压，否则可能发生漏电或短路。8. 不能带电插拔插头或打开数控装置机箱。2.1.3 子项目3 运行与调试1. 运行前，应先检查参数设置是否正确。错误设定会使机器发生意外动作；2. 参数的修改必须在参数设置允许的范围内，超过允许的范围可能会导致运转不稳定及损坏机器的故障；3. 检查伺服电机的电缆与码盘线是否一一对应。2.1.4 子项目4 使用1. 插入电源前，确保开关在断电的何置上，避免偶然起动；2. 进行电气设计时，应考虑数控装置的急停按钮能在系统发生事故时，切断伺服、主轴及其他移动部件的动力电源；3. 在设计或修改PLC程序时，应注意在复位报警信号之前，必须确认运行信号已经关断。例如，在复位主轴报警信号时，应保证主轴旋转控制信号是关闭的；4. 不可对设备进行改装；5. 为避免或减少电磁干扰对数控装置的影响，进行电气设计时，请参考电磁兼容设计；系统附近如有其他电子设备，则可能产乍电磁干扰，应接入一个低通滤波器以削弱其影响；6. 不可对系统频繁通、断电。停电或断电后，必须重新通电，间隔时间至少为3分钟。2.1.5 子项目 维修1. 在检修、更换和安装元器件前，必须切断电源；2. 发生短路或过载时，应检查并排除故障后，方可通电运行；3. 发生警报后，必须先排除事故后，方可重新启动；4. 系统受损或零件不全时，不可进行安装或操作；5. 由于电解电容器老化，可能会引起系统性能下降。为了防止由此而引发故障，在通常环境下应用时，电解电容器最好每10年更换一次。2.1.6 子项目 产品型号2.2 项目2 系统连接 下图为华中HNC-21数控装置与其他装置、单元连接的总体框图和连接图。图2.2 总体框图2.2.1 子项目1 综合接线图A 电源系统接线图B 继电系统接线图C 数控机床开关量接线图D 数控机床开关量接线图图2.3 总体连接图 如图2. 2和I图2.3所示，HNC-21数控装置通过XS40XS43控制HSV-11型伺服驱动器，通过XS30XS33控制其他类型的进给装置。一套系统中的进给装置类型可以相同，也可以不同，但最多只能连接四个进给轴。2.2.2 子项目2 功能描述1. 数控装置HNC-21数控装置背面接口如2.4所示:图2.4 HNC-21数控装置的接口图2. 软驱单元(选件)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。需要通过转接线与HNC-21数控装置连接使用。软驱单元接口如图2.5所示:图2.5 软驱单元接口图前视图接口用于和外部计算机连接，后视图接口用于和HNC-21连接。图2.5中各接口及转接口的引脚定义与图2.4中各同名接口相同。在软驱单元内部，已用电缆将XS5与XS5, XS2与XS2, XS3与XS3之间的对应引脚相连。3. 手持单元(选件)手持单元提供急停按钮、使能按钮、工作指示灯、坐标选择(OFF, X,Y, Z, 4)、倍率选择(X1, X10, X100)及手摇脉冲发生器。手持单元仅有一个DB25的接口，如降2.6所示。图2.6 手持单元接口图手持接口插头连接到HNC-21数控装置的手持控制接口XS8上。2.2.3 子项目3 电源1. 电源要求：l 电源容量：数控装置(外部电源1) AC24V或DC24V 100W。PLC电路(外部电源2) DC24V不低于50W。l 电源线：采用屏蔽电缆或双绞线。l 外部电源1采用交流AC24V电源时(参见供电方式一)，建议数控装置不与其他外部设备共用电源。l 外部电源2建议采用直流DC24V/50W开关电源。若开关量输出信号控制的直流24V继电器较多，可适当增加电源容量，或另外提供电源，但必须与外部电源2共地。若Z轴抱闸和电磁阀也需DC24V供电，尽量不要与外部电源2共用，以减少电磁阀等器件对数控装置的干扰。l 外部电源1采用直流DC24V电源时，可以与外部电源2共用一个容量不低于150W的直流24V开关电源(参见供电方式二)。l 外部电源1, 2经过数控装置内部电路，由XS8向手持单元上的开关元件及手摇脉冲发生器提供电源，如图2.7所示。l 远程工/0端子板上的输入/输出开关量可在本地单独使用电源。2. 供电方式一图2.7 供电方式一3. 供电方式二图2.8 供电方式二4. 接地l 接大地XS1的6脚在内部已与数控装置的机壳接地端子连通。由于电源线电缆中的地线较细，因此，必须单独增加一根截面积不小于2.5平方毫米的黄绿铜导线作为地线与数控装置的机壳接地端子相连。l 信号线接地XS1的4脚在数控装置内部已与XS10, XS11, XS20, XS21开关量接口的1, 2, 14, 15脚连通。但为了提高开关量信号的抗干扰能力，XS10,XS11, XS20, XS21开关量接口的1, 2, 14, 15脚应采用单独的电线连按到外部DC24V电源地上，以减少流过XS1的4脚(24V地)的电流，如图2.9所示。图2.9 信号地接地示意图若某些输入/输出开关量控制或接收信号的电气元件(如继电器、按钮灯、接近开关、霍尔开关)的供电电源是单独的，则其供电电源必须与输入输出开关量的供电电源共地。否则，数控装置不能通过输出开关量可靠地控制这些元器件，或从这些元器件接收信号。5.典型车床电源控制原理图图2.10 典型车床电源控制原理图2.3 开关量输入/输出接口 世纪星HNC-21数控开关量输入/输出接口，有本机输入/输出(可通过输入/输出端子板转接)和远程输入/输出两种，其中本机输入有40位，本机输出32位，远程输入/输出各128位(选件)。2.3.1 开关量输入接口引脚定义2.3.2 开关量输出接口特性 等效电路：NPN开关量输出接口图2.10 输出开关量接口等效电路NPN型图2.11 输出开关量接口等效电路PNP型注: HNC-21本机输出为NPN型输出； 输出端子板可同时提供PNP和NPN型输出； 远程输出端子板分为两种，可分别提供NPN型和PNP型两种端子； 技术参数 (1)采用光电藕合技术，最大隔离电压2500VRMS(一分钟)； (2)电源电压24V； (3)最大输出电流100mA。开关量输出接口引脚定义2.3.3 HNC-21本机开关量输出接口图2.12 输出端子板接口图图2.13 开关量输入输出接口定义图2.14 典型车床输入输出开关量接线图一图2.15 典型车床输入输出开关量接线图二2.3.4 直接连接到数控装置可将外部的输入/输出信号，直接连接到世纪星HNC-21装置上的X10，X11插座。这种连接方式一般用十所需工/0点较少，数控装置与电气柜一体的情况。具有成本低，连接简单的特点，缺点是不方便电缆拆装，没有PNP型输入、输出端子。图2.13 开关量输入接线图图2.14 开关量输出接线图2.3.5 通过I/0端子板连接如图2.15所示，分线电缆将HNC-21数控装置的XS10, XS11与输入端子板的J1；XS20, XS21与输出端子板的J1相连。NPN或PNP型开关量输入/输出元器件连接在端子板的J2上。该连接方式适用于所需用的I/O点不多，且数控装置与强电控制电路分装在不同机柜内的情况，具有电路调试、维护方便的优点。图2.15 通过I/O端子板连接输入/输出开关量端子板每位开关量都有NPN, PNP两种接线端子，以及发光二极管指示灯，便于系统的调试和故障检测。输入/输出端子板的J1接口与HNC-21数控装置的XS10, XS11, XS20,XS21接口之间互联电缆的连接方式如图2.16所示。图2.16 输入/输出端子板与数控单元互联线缆图2.4 PLC地址定义在系统程序、PLC程序中，机床输入的开关量信号定义为X(即各接口中的工信号);输出到机床的开关量信号定义为Y(即各接口中的0信号)。将各个接口(HNC-21本地、远程I/O端子板)中的I/O(输入/输出)开关量定义为系统程序中的X, Y变量，需要通过设置参数中的硬件配置参数和PMC系统参数实现。HNC-21数控装置的输入输出开关量占用硬件配置参数中的二个部件(一般设为:部件20,部件21,部件22 )，如下图2.17所示。图2.17 硬件配置参数中关于输入输出开关量的设置说明:主轴模拟电压指令输出的过程为:PLC程序通过计算给出数字量、数字量由专用的硬件电路转化为模拟电压。PLC程序处理的是数字量，共16位占用两个字节即两组输出信号。因此主轴模拟电压指令也作为开关量输出信号处理。在PMC系统参数中再给各部件(部件20,部件21,部件22)中的输入输出开关量分配占用的X, Y地址，即确定接口中各I/O信号与X/Y的对应关系。如图2.18所示。部件21中的开关量输入信号设置为输入模块0，共30组，则占用X00X29；部件20中的开关量输入信号设置为输入模块1，共16组，则占用X30X45；输入开关量总组数即为30十16=46组。部件21中的开关量输出信号设置为输出模块0，共28组，则占用Y 00Y 27 ；部件22中的开关量输出信号设置为输出模块1，共2组，则占用Y28Y29；部件20中的开关量输出信号设置为输出模块2，共8组，则占用Y30Y37；输出开关量总组数即为28十2十8=38组。图2.18 PMC系统中关于输出开关量的设置在PMC系统参数中所涉及的部件号与硬件