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1、机电一体化系统综合实训一、课程性质 、目的和任务机电一体化系统综合实训 是数控技术专业 （专科）的重要的综合实践课之一 。本课程 4 学分，课内学时为 72。本实训环节是在课程试验的基础上 ，以机电一体化系统的硬件连接、控制原理 、控制软件编制 、安装调试与操作的综合实训 。通过本环节的实训 ，能够使学生对机电一体化系统的基本组成，控制方式 、控制对象的基本特征及工作机理 ，有更进一步全面地了解，并能够综合运用所学的基本知识与技能 ，完成对典型机电一体化系统的组装 、连接、调试，实现其基本控制功能 。从而培养学生独立分析问题和解决问题的能力及工程实践的能力 。二、基本要求通过本课程的教学 ，要
2、达到以下基本要求 。1、了解控制对象的基本工作原理，及运动与动作特征 ；2、能够根据控制要求 ，正确地选择控制系统 ，并掌握其主要技术性能指标 ；3、掌握系统的硬件连接 、安装、调试的基本方法 ，并能进行正确的操作与维护 ；.4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能 。一 实训目的1、熟悉 HED21S 数控系统综合试验台各个组成部件的接口。2、读懂电气原理图 ，通过电气原理图独立进行数控系统各部件之间的连接。3、了解数控系统的调试运行方法。二 实训设备 、环境、用具、材料数 HED 21S 控系统综合实验台万用表工具三 实训内容 （步骤、方法及数据 ）综合技术应用包括数控装置 ，由变
3、频器和三相异步电机构成主轴驱动系统，由交流伺服单元和交流伺服电机构成的进给伺服驱动系统 ，由步进电机构成的进给伺服驱动系统等的数控系统 ，可实现主轴驱动系统的速度控制，进给伺服驱动系统的开环 、半闭环、闭环控制。1电源部分.专业学习资料.图 1 电源部分接线图2继电器与输入 / 输出开关量.专业学习资料.图 2 继电器部分接线图图 3 继电板部分接口.专业学习资料.图 4 输入开关量接线图.专业学习资料.图 5 输出开关量接线图3数控装置与手摇单元和光栅尺图 6 手摇单元接线图.专业学习资料.图 7 数控装置与光栅尺连接4数控装置与主轴的连接图 8 数控装置与主轴连接.专业学习资料.5数控装置
4、与步进驱动单元连接图 9 数控装置与步进驱动单元的连接6数控装置与交流伺服单元的连接.专业学习资料.图 10 数控系统与交流伺服单元的连接7数控系统刀架的连接1.数控系统的连接.专业学习资料.（1）电源回路的连接按前图接线 ，并用万用表检查电源电压和变压器输出端电压。（ 2）数控系统继电器的输入 / 输出开关量连接按前图连接继电器和接触器 ，以及输入 / 输出开关量 。（ 3）数控装置和手摇单元的连接按前图连接手摇单元和光栅尺。（4）数控装置和变频主轴的连接连接变频器和主轴电机强电电缆，以及数控装置和变频器信号线。确保地线可靠 。（ 5）数控装置和交流伺服器的连接按前图连接交流伺服电机的强电电
5、缆和码盘信号线，接入伺服单元电源。地线可靠正确接地 。（ 6）数控装置和步进电机驱动器的连接按前图连接步进电机驱动器和步进电机 ，以及驱动器电源 。（ 7）数控系统刀架电动机的连接连接刀架电机 。2、数控系统调试(1)线路检查 。由强到弱 ，按线路走向顺序检查以下各项。变压器规格和进出线的方向和顺序。主轴电动机 、伺服电动机强电电缆的相序。 DC24V 电源极性的连接 。.专业学习资料.步进电动机驱动器 (或称步进驱动器 )直流电源极性的连接 。所有地线的连接 。(2)系统调试 。1)通电 。按下急停按钮 ，断开系统中所有空气开关。合上空气开关 QF1。检查变压器 TC1 电压是否正常 。合上
6、控制电源 Dc24V 的空气开关 QF4，检查 DC24V 是否正常 。 HNC 一 21TF 数控装置通电，检查面板上的指示灯是否点亮 ， HC5301 8 开关量接线端子和 HC5301 一 R 继电器板的电源指示灯是否点亮 。用万用表测量步进驱动器直流电源+V 和 GND 两脚之间电压 (应为 DC+35V 左右 )，合上控制步进驱动器直流电源的空气开关 QF3。合上空气开关 QF2。检查变压器 TC1 的电压是否正常 。检查设备用到的其他部分电源的电压是否正常。通过查看PLC状态，检查输入开关量是否和原理图一致。2)系统功能检查 。左旋并拔起操作台右上角的 “急停 ”按钮，使系统复位
7、；系统默认进人 “手动 ”方式 ，软件操作界面的工作方式变为 “手动 ”。按住 “ +X或”“ 键X”(指示灯亮 )，X 轴应产生正向或负向的连续移.专业学习资料.动。松开 “+X”或 “X”键(指示灯灭 )，X 轴即减速运动后停止 。以同样的操作方法使用 “+Z”、一“ Z”键可使 Z 轴产生正向或负向的连续移动。在手动工作方式下 ，分别点动 X 轴、Z 轴，使之压限位开关 。仔细观察它们是否能压到 限位开关 ，若到位后压不到限位开关 ，应立即停止点动 ；若压到限位开关 ，仔细观察轴是否立即停止运动 ，软件操作界面是否出现急停报警 ，这时一直按压 “超程解除 ”按键 ，使该轴向相反方向退出超
8、程状态 ；然后松开 “超程解除 ”按键 ，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。检查完 X 轴、z 轴正、负限位开关后 ，以手动方式将工作台移回中间位置。按一下 “回零 ”键，软件操作界面的工作方式变为“回零 ”。按一下“ +X和”“ +Z键”，检 查 X 轴、Z 轴是否回参考点 。回参考点后 ，“ +X” 和“+Z”指示灯应点亮 。 在手动工作方式下 ，按一下 “主轴正转 ”键(指示灯亮 )，主轴电动机以参数设定的转速 正转 ，检查主轴电动机是否运转正常 ；按住“主轴停止 ”键 ，使主轴停止正转 。 按一下 “主轴反 转”键 (指示灯亮)，主
9、轴电动机以参数设定的转速反转 ，检查主轴电动机是否运转正常；按住 “主轴停止 ”键，使主轴停止反转 。在手动工作方式下 ，按一下 “刀号选择 ”键，选择所需的刀号 ，再按一下 “刀位转换 ”键，转塔刀架应转动到所选的刀位 。.专业学习资料. 调入一个演示程序 ，自动运行程序 ，观察十字工作台的运行情况。3)关机 。按下控制面板上的 “急停 ”按钮。断开空气开关 QF2、QF3。断开空气开关 QF4。断开空气开关 QF1，断开 380V 电源 。3故电动机转动一圈对应的输出脉冲当10量数60000件号XSl0 输入的开关量部件号100制坐00.专业学习资料.2500伺服内部参数 O设置为 0O伺
10、服内部参数1反馈电子齿轮分子I伺服内部参数2反馈电子齿轮分母1表 12 Y 坐标轴参数的设置参数名参数说明参数范围脉冲接口伺服驱动型号代码45伺服驱动型号为 45伺服驱动器部件号该轴对应的硬件部件号2定位允差O最大跟踪误差0伺服内部参数 0设置为 0O.专业学习资料. Z 坐标轴参数的设置 。 Z 坐标轴参数的设置如表13 所示。表 13Z 坐标轴参数的设置参数名值说 明通道使能1“0通道 ”使能X 轴轴号OX 轴部件号y 轴轴号2光栅尺部件号z 轴轴号1z 轴部件号移动轴拐角误差20禁止更改旋转轴拐角误差20禁止更改通道内部参数0禁止更改 通道参数的设置 。标准设置选 “0 通道 ”，其余通
11、道不用 ，参数设置如表 14 所示。表 14 通道参数的设置参数名值说 明.专业学习资料.通道使能1“0通道 ”使能X 轴轴号OX 轴部件号y 轴轴号2光栅尺部件号z 轴轴号1z 轴部件号移动轴拐角误20禁止更改旋转轴拐角误20禁止更改通道内部参数0禁止更改(4) 数控系统参数的调整 。1) 与主轴相关的参数的调整 。 确认主轴 D A 相关参数的设置 ( 在“硬件配置参数 ”选项和 “PMC 系统参数 ”选项中 ) 的正确性 。检查主轴变频驱动器的参数是否正确。用主轴速度控制指令 (S 指令 ) 改变主轴速度 ，检查主轴速度的变化是否正确 。调整设置主轴变频驱动器的参数，使其处于最佳工作状态
12、 。2) 使用步进电动机时有关参数的调整 。确认步进驱动单元接收脉冲信号的类型与 HNC-21TF 所发脉冲类型的设置是否一 致；确认步进电动机拍数( 伺服内部参数PO) 的正确性 ；在手动或手摇状态下 ，使电动机慢速转动 。然后，使电动机快速转动。若电动机转动时 ，有异常声音或堵转现象 ，应适当增加快移加减速时间常数 、快移加速度时间常数 、加工加减速时间常数 ，加.专业学习资料.工加速度时间常数 。3) 使用脉冲接口伺服驱动单元时有关参数的调整。确认脉冲接口式伺服单元接收脉冲信号的类型与 HNC-21TF 所发脉冲类型的设置是否一致 ，参阅参考文献中硬件配置参数设置说明；确认坐标轴参数设置
13、中的电动机每转脉冲数的正确性 。该参数应为伺服电动机或伺服驱动装置反馈到 HNC-2lTF 数控装置的每转脉冲数；确认电动机转动时反馈值与数控装置的指令值的变化趋势是否一致。控制电动机转动一小段距离，根据指令值和反馈值的变化，修改伺服内部参数P1 或伺服内部参数P2 的符号，直至指令值和反馈值的变化趋势一致。控制电动机转动一小段距离( 如 0.1 mm)，观察坐标轴的指令值与反馈值是否相同。如果不同 ，应调整伺服单元内部的指令倍频数 ( 通常有指令倍频分子和指令倍频分母两个参数) 。 直到 HNC 21TF 数控装置屏幕上显示的指令值与反馈值相同。使调试的坐标轴运行 10 mm 或 10 mm
14、 的整数倍的指令值 ，观察电动机是否每 10Mmm 运行一周 ，如果不是 ，应该同时调整轴参数中的伺服内部参数 1 、伺服内部参数 2 和伺服单元内部的指令倍频数参数 。例如 ( 在完成上述步骤 后 ) ：已知数控装置给出 64 mm 的指令，要求电动机运行一周 ，应如何调整 ?.专业学习资料.原伺服内部参数1 ：原伺服内部参数2= l： 2。原伺服单元内部的指令倍频数参数等于2 。调整后新的相关参数为：伺服内部参数1 伺服内部参数2的值减小为原来的10/64，即 1/2 × 10/64=5/64 。伺服单元内部的指令倍频数参数增加为原来的64/10倍，即 2/1× 64/
15、10=64/5 。通过以上步骤 参数调整 ，使得坐标轴的指令值与反馈值相同，并且 HNC 21TF 数控装置每发出坐标轴运动l0 mm的指令，伺服电动机运转一周 。此后，连接工作台时为适应丝杠螺距 、传动比的变化 ，还需要调整轴参数中的外部脉冲当量分子 (m) 和外部脉冲当量分母这两个参数。四 实训总结机电一体化技术从学科角度来看 ，它是集机械技术 、微电子技术 、计算机技术 、电气技术 、信息技术的有机统一体 ，而不是机械技术、电气技术的简单组合体 ；从机电一体化技术的成果或最终体现来看，它则是在计算机控制下由机械本体 、电、气、液压以及光电器件组成的产品或设备 ，是一个自动化的工作系统 。.专业学习资料.