数控铣床控制系统设计试验

1、第五章 数控铣床控制系统设计实验、实验目的1、2、3、4、5、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 掌握常用数控系统（ N UM 1 02）0的操作过程 掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 了解数控系统内置式 PLC 的实现原理及编程方式 掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程、实验设备1、NUM102数控系统一套2、安川交流伺服电机 3 套3、计算机及梯形图编辑软件一套三、设计要求1、2、3、4、5、6、7、8、以实验室现有的设备（NUM102数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功 能，完成一台具有 3 轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。移动轴（ 3 轴）采用实验室现

2、有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。完成PLC输入输出点的分配。 具有行程及其他基本的保护功能。 设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、 自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 完成设计报告。设计过程有关资料请参照附录。MDI功能、四、设计内容 数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的 些相似 , 但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床 别。数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分 组成： A：C：D：E：, 两都的加工工艺基本相同 , 结构也有,

3、所以其结构也与普通铣床有很大区主轴箱 包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范 围和输出扭矩对加工有直接的影响。B：进给伺服系统 由进给电机和进给执行机构组成， 按照程序设定的进给速度实现刀具 和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。控制系统 数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。 辅助装置 如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。机床基础件 通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架 一）系统功能布局图：图1:功能布局图1、系统框架图如下:图2:系统框架图2、电源输入电气图Y' F4C?:rt1 V1Q2IL1

4、G1沖Z A低2 秽屮j匚.'3.7CJUCZC dC1LI；?L1T * 2L3 S-*1J73BJ72A心Dfi.vcle >Jft.7C1T1 觀230y图3:电源接线图T1为变压器，为电路提供稳定的电压。 G1是电压转换器,图中Q1, Q2负载开关控制电路。 为报警信号提供电源，3、三轴驱动以及主轴驱动电气图24-5TiriR EI I 图4:三轴驱动以及主轴驱动电气图开关和继电器起保护电机和电路的作用，伺服电机为机床X,Y,Z轴和主轴提供转动和移动的动力。4、伺服图图5: X轴伺服图图6: 丫轴伺服图图7: Z轴伺服图图8:手轮伺服图以上的前三个图式主轴和伺服电机连接图

5、，第四个为手轮和轴卡的连线图 5、PLC伺服与报警信号清除发出段图9:报警发出信号报警信号发出端,处理异常信号并及时发出警报6、PLC控制继电器连接图/1.5C 7N 脅 /plc.2A1 I 213 212/2.2C/2.4C/2.5C65 65 616图10：继电器连接图7、系统检测图:/1.5C 号24V图11:检测图8、接收伺服电机和报警信号端:b4 .0C4 AC4 .0C7 .0C4 A-1 ml AV-3 ml AV I-1YDRV-2YDRV-3YDR9、PLC输入与输出分配1L1副本箱/6.7D JN/1.58筝 PEplcAI参照698副本箱P lcQ1轨参照1199!1

6、:/_副本箱_ plcA2"参照427!图12:接收报警信号1L1副本箱PE1fS7M副本箱rp*!1 I24i 7 890 1X10101+ 0M 1+ 0MS7+副本箱M L M副本箱plcA3参照1503!SF24V DCBATFDCSV220 V0SIEMENS参照2233!STOPMRESSIEMENSFRCERUN0RUN 参照2232!副本箱plcA4副本箱plcA5副本箱plcA6参照588!参照588!参爛587!2I 0.00ES_OKI 4.0 ®CHK_BCK_CBR_HYDc2Q 8.00ES_ON3I 0.1e参照1.290!ES_CAB_OKI

7、 4.3 0cHk Bck Fwd hydQ 8.10参uNOP!4I 0.20参照11658! START_OPI 4.2 0参照TT HYD4Q 8.；0参UlT2!5I 0.30参照448! ACKNI 4.3 &参照TT5Q 8.30参照N3"6I 0.40itOP OpI氏6Q 8.4熬fWd dRv7I 0.50参照449!HORN_OFFI 4.5 07Q 8.50参照11859! DRV reV_drV8I 0.60chK bCk cbr drv8I 4.6(&8Q 8.60照1860! DRV9I 0.7啓参HKBcKdFWDrv9I 4.79Q 8

8、.70FWD_HYD- 12I 1.0e参照350! DRVCHK_BCK_REV_DRV12I 5.0a12Q 9.00照350! HID SKW_CORR_L13I 1.10sT9p L! dRv13厉I 5.1 中13Q 9.10参照cORr r14I 1.20参照1861! POS_L14 aI 5.2 0Q 9.；0参照1868!15I 1.30参1862!STOP_R15 AI 5.3 015Q 9.3016I 1.4a参OS r63!16 0I 5.4 V16Q 9.4017I 1.50参八、11864!17 0I 5.5 V17Q 9.5018I 1.6e18 AI 5.6 u

9、18Q 9.6019I 1.719 AI 5.7 P19Q 9.70图13： PLC输入输出（二）控制系统功能设计字段值定义%M存储型公共变量%V非存储型公共变量%I输入/输出（I/O ）接口读变量%Q输入/输出（I/O ）接口写变量%RCNC俞入/输出（I/O ）接口读变量%WCNC俞入/输出（I/O ）接口写变量%S公共字变量|%Y局部变量1.程序初始化2. MDI手轮和手动选择程序彷1空0591.0RIb.G ?期 15l3 !- BIT I-BI > D'VFilsB -7seFlS.E3MlO.W-2'a > H(T I采用M10.W乍为分支条件，根据其等

10、于1或者2转到相关的子程序执行。图中%16.B代表手 动方式和回零方式。%15.B代表手动增量类型和手轮进给。3.手动（JOG进给轴进给ncu.3IIUI去KDDfa=3/1=VtJm ymciolaQQ1a flJ和C1 aft；眄 m nf IQ $ 1L 1iy 101.1备帥1Wd 1*f 11 * 1lei.a1501 2E 11 / 1JHivn 1ft1 /Jr沁NM15SJ 101.1S15 DOTWJiTdD I1OO.O代表手动进给轴选择X, %1101.0代表手动正向进给，1500.6代表正向行程限位 点，w9.0代表手轮正向进给；1101.0代表手动负向进给， 1500

11、.7代表负向行程限位 点，w9d.0代表手轮负向进给。 Y、Z轴的如上。4.主轴控制iF1220Hi SOME沖!1221F121KO50I.IR122.0 %R122.1 %R122.2分别代表主轴的顺时、逆时转动和主轴停； Q501.0代表主轴 顺时转动的灯亮，%Q501.1逆时针转动的灯亮；1503.6代表出故障，w100.5代表系统至于 等待状态，不处理正在执行的程序段中的下一个功能。5.自动控制功能511(1紬范QIDQIsiitaoZim当系统检测到1103.1有脉冲输入时，W3.2输出on信号，此时PLC进入循环进给加工状 态。R3.2处于on时，%Q100.1循环进给指示灯）为on。6.电机报警U47DOI1 I-.1301.1-1/(-:MJ50Q J-11-JU 550.2-1/1-DSOOD-r/»-要R5.0显示息，Q500.3才有效。且500.2、%500.3 %500.4 都不工作，M700.1运行。五实验心得因为在做电子电气项目用的是西门子S7-200编程，所以此课程设计刚好