典型数控系统电气控制硬件连接
SINUMERIK 802D硬件介绍,软件介绍
内容提要 (4)关键词 (4)第一部分调试前的准备 (4)一、硬件介绍 (4)二、软件介绍 (6)第二部分8O2D系统的硬件连接 (7)一、系统各部件连接的示意图 (7)二、PROFIBUS总线的连接 (7)三、PCU与PP72/48和驱动器的连接 (8)四、机床控制面板的接线 (9)五、计算机与系统的连接 (10)第三部分系统的调试 (10)一、系统的初始化 (10)二、PLC程序的上传/下载 (14)三、报警文本的编辑及上传 (15)四、驱动器的调试 (16)五、基本参数的设定 (18)六、回机床参考点 (19)第四部分报警分析及故障的排除 (21)一、消除急停报警 (21)二、消除用户报警 (22)参考文献 (26)附：实训总结 (27)关注原创:关注数控更多内容竟请登陆我的博客:/han08gshuwei1@126/edit/内容提要SINUMERIK 802D是一种具有免维护性能的操作面板控制系统，是西门子公司针对中国市场进行性价比优化的产品，其核心部件—PCU （面板控制单元）将CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体，具有无电池、风扇，免维护等特点。
本论文主要以SINUMERIK 802D系统为例，以数控系统的组成及硬件的连接到其系统的调试、系统的初始化、PLC程序及报警文本的编辑，进一步到驱动器的调试，最后通过对机床通用数据和轴数据的设定以及消除机床的用户报警等，使机床的轴能够正常运动。
关键词：数控系统调试用户报警故障诊断回零第一部分调试前的准备SINUMERIK802D sl 的调试可按下列步骤进行:系统的连接–正确的连接是系统调试顺利进行的基础。
系统的初始化–针对机床工艺的初始设定及显示语言、在线帮助等。
PLC调试–首先使安全功能生效（如急停、硬限位等）以及操作功能生效。
驱动器设定–驱动器固件升级、驱动器及电机参数自动配置。
NC参数设定–设置控制参数、机械传动参数、速度参数等。
数控车床控制技术与机床维修（3篇）
数控车床控制技术与机床维修1. 引言数控车床是机械加工领域中的一种重要设备，通过计算机控制来完成零件加工。
数控车床的控制技术和机床的维修是数控车床的两个重要方面。
本文将探讨数控车床控制技术的原理和机床的维修方法。
2. 数控车床控制技术数控车床的控制技术基于计算机数控系统，主要包括硬件控制部分和软件控制部分。
2.1 硬件控制部分硬件控制部分包括数控系统，伺服系统和传感器。
数控系统是整个数控车床控制的核心，它负责接收计算机指令，解析指令，并将指令转换为信号发送给伺服系统和传感器。
伺服系统是用来控制刀具和工件运动的，它接收数控系统发送的信号，通过驱动电机控制刀具和工件的运动。
传感器用来获得加工过程中的信息，如刀具位置、工件尺寸等，以便数控系统做出相应的控制。
2.2 软件控制部分软件控制部分主要包括数控编程和数控操作。
数控编程是将工件加工的要求通过一定的编程语言转化为机床能够识别和执行的指令序列，包括插补计算、速度规划和轨迹生成等。
数控操作是根据加工要求，使用数控系统对数控车床进行操作和监控。
3. 机床维修机床维修是确保数控车床正常运行和保持其性能的重要工作。
机床维修主要包括故障诊断、故障处理和预防性维护等。
3.1 故障诊断当数控车床出现故障时，首先需要进行故障诊断。
故障诊断包括识别故障现象、收集故障信息、分析故障原因和确定故障位置等。
常见的故障类型包括硬件故障和软件故障，如控制系统故障、伺服系统故障、传感器故障等。
3.2 故障处理故障处理是根据故障诊断结果，采取相应的措施修复故障。
对于硬件故障，可以进行零部件更换或修复；对于软件故障，可以进行系统重启或升级。
3.3 预防性维护为了减少故障发生的可能性和延长机床的使用寿命，需要进行定期的预防性维护。
预防性维护包括清洁和润滑机床、紧固螺丝、检查电气连接等。
另外，还需要根据机床的使用情况，定期进行校准和调整。
4. 结论数控车床的控制技术和机床的维修是数控车床运行和保持性能的重要方面。
CKA6150典型数控系统电气控制硬件连接
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
（9）独立放置的操纵箱可纵向滑移，便于操作者就近对刀，操纵 箱面板采用触摸式按键，美观可靠。
（10）配有内冷却，不抬起刀架更有利于加工工件及防止冷却液 飞溅。
（11）床鞍及滑板导轨结合面采用“贴塑”处理，移动部件可实 现微量进给，防止爬行。
2．CKA6150数控车床电气系统简述 CKA6150数控卧式车床的电气控制系统是由CNC主控制装置、交流 伺服驱动系统、主轴系统、强电控制部分等构成。CNC主控制装置 以及伺服驱动装置，采用日本FANUC公司的产品，使机床性能价格 比十分优越；主轴系统采用日本三菱变频器主轴变速，方便灵活。 机床电气控制系统框图如图8-10所示。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
电网电压：交流380V(±10%) 电网频率：50Hz（±1Hz） 工作环境温度：5～40度
相对湿度：25°时80% （3）机床电气的构成 1）数控系统CNC 日本FANUC公司：FANUC Oi MATE TC 2）伺服驱动装置及伺服电动机 X轴：B-SVM1-20伺服驱动装置 B8/3000iS伺服电动机 Z轴：B-SVM1-20伺服驱动装置 B8/3000iS伺服电动机 本伺服电动机配有绝对值编码器，在加工过程中有断电保护功能 。．
第8章典型数控系统电气控制硬件连接图81fanuc0i0imatetc主面板及主控单元前视图第8章典型数控系统电气控制硬件连接图82fanuc0i0imatetc主控单元后视图及其接口信号的定义第8章典型数控系统电气控制硬件连接3fanuc0i数控装置io单元接口信号的定义fanuc0i数控装置io单元视图及其接口信号的定义如图83所示2fanuc0i0imate进给伺服驱动装置进给伺服系统主要由各轴进给伺服驱动装置及其伺服电动机组成伺服驱动装置接受从主控制单元发出的进给速度和位移指令信号作一定的转换和放大后驱动伺服电电动机从而通过机械传动机构驱动机床的执行部件实现精确的工作进给和快速移动
2.1数控系统硬件的连接
1
任务引入
2
任务目标
3
任务实施
4
知识内容
5
任务拓展
6
任务巩固
FANUC i系列机箱共有两种形式，一种是内装式，另
一种是分离式。
内装式CNC与LCD的实装
FANUC i系列分离式系统
FANUC 0i-TD系统结构示意图
数控系统主机硬件
发那科0iD 数控系统主机方框图
FANUC 0i系统各板插接位置图
SP
FANUC 0i系统与计算机通信连接图
(1)远程缓冲器接口
远程缓冲器接口及原理图
电缆接线图
(2)与电池单元的连接
与电池单元的连接
二、典型故障——电源不能接通的维修
故障现象：按电源ON按钮后，数控系统不启动，实际上没有 系统电源接入CNC。
FANUC i 系 列仅接受DC 24V电源
结构图
数控机床电气系统装调与维修一体化教程
I/O连接图
4.远程缓冲器接口
远程缓冲器类型印刷电路板
类型
名称
备注
连接槽
包括在多轴卡中，第5和
SUB CPU卡
A
第6轴可作为PMC轴控制。 SUB
控制单元B的远程缓冲器 不能连接第5和第6轴。
B 控制单元A的远程缓冲器 也可用于DNC2接口
扩展接器 JA1和JA2
C 控制单元B的远程缓冲器 也可用于DNC2接口
FANUC 0i系统控制单元
数控机床电气系统装调与维修一体化教程
一、数控系统硬件的连接
基本版
FANUC Oi系统连接
选项版
1.CRT/MDI单元 (1)视频信号接口
图形卡(GR)的接线
数控车床电气原理图
数控车床电气原理图数控车床是一种通过预先编程的控制系统来控制工具和工件在加工过程中的移动和加工操作的机床。
而数控车床的电气原理图则是指数控车床的电气系统的结构和工作原理的图纸。
下面将对数控车床电气原理图进行详细的介绍。
首先，数控车床电气原理图主要包括电气控制柜、主轴驱动器、伺服驱动器、输入/输出模块、编码器等组成部分。
其中，电气控制柜是数控车床电气系统的核心部分，它包括主要的电气元件和控制器，用于控制整个车床的运行。
主轴驱动器用于控制车床主轴的转速和方向，而伺服驱动器则用于控制各个伺服电机的运动。
输入/输出模块用于与外部设备进行数据交换，而编码器则用于检测和反馈各个轴的位置信息。
其次，数控车床电气原理图中的各个部件之间通过电气连接线进行连接，形成一个完整的电气系统。
在数控车床的运行过程中，控制器发送指令给各个驱动器，驱动器再将指令转化为相应的电信号，通过电气连接线传输到各个执行元件，从而实现对车床各个部件的精密控制。
另外，数控车床电气原理图中还包括各种传感器和保护装置，用于监测车床运行状态并保证车床的安全运行。
例如，温度传感器用于监测电气设备的温度，过载保护装置用于保护电气设备不受过载损坏，紧急停止按钮用于在紧急情况下迅速切断电源等。
总的来说，数控车床电气原理图是数控车床电气系统的设计蓝图，它直接关系到车床的性能和精度。
通过对数控车床电气原理图的深入理解，可以更好地掌握数控车床的工作原理，为数控车床的维护和维修提供有力的支持。
在实际的生产中，操作人员应该严格按照数控车床电气原理图进行操作，避免误操作导致设备损坏或事故发生。
同时，定期对数控车床的电气系统进行检查和维护，保证其正常运行，提高生产效率和产品质量。
综上所述，数控车床电气原理图是数控车床电气系统的设计和工作原理的重要参考依据，对于提高数控车床的加工精度、稳定性和安全性具有重要意义。
操作人员应该深入理解数控车床电气原理图，严格按照要求进行操作和维护，以确保数控车床的正常运行和生产效率。
《数控机床电气控制》教学大纲
《机床数控原理与系统》教学大纲一、课程基本信息二、课程目标与任务本课程是数控技术应用与数控设备维修专业的主干必修课程。
本课程任务是使学生熟悉数控机床控制系统的组成、各组成部分的功能及数控机床工作原理。
通过对数控原理和典型数控系统的分析和介绍，使学生掌握数控装置、伺服系统、检测装置、可编程控制器在数控机床上的功能和应用，并掌握这些部件与机床本体配接的知识。
学完本课程，学生应具有初步分析现场生产问题、进行数控机床简单设计、进行数控机床调试和维修的能力。
三、课程教学内容与要求备注：以下涉及的章节与特定教材无关，仅表示知识顺序。
第一章数控机床控制技术概述（General description ）第二章计算机数控装置(CNC controls)第三章位置检测装置(Position detectors)第四章驱动电机与驱动装置(Motors and drives)第五章数控机床伺服系统(Servo systems)第六章数控系统的组成及典型数控系统介绍(Typical CNC controls)第七章辅助功能与PLC(PLCs in the CNC machine)第九章数控机床控制技术应用实例(Examples of CNC application)四、课内实践教学要求课内实践教学项目及学时分配五、教学时数分配“机床数控原理与系统”课程学时分配表六、本课程与其它课程的联系“机床数控原理与系统”课程内容体系结构由两门先修课程“数控机床操作与编程” 、“ 机床电气控制与PLC” 、一门主干课程“机床数控原理与系统”、一门辅助课程“数控技术专业英语”和一门后续课程“数控机床故障诊断与维护”组成，按数控技术应用和数控设备维修两个专业方向在不同学期开设。
七、教学法建议•建议改过去“教师填鸭式”的教学为“教师指导式”的教学。
可采用学生自学老师提问、学生上讲台或黑板讲解或答题等方式，鼓励学生各抒己见，时刻注意学生的反应，避免满堂灌，增加师生互动。
HNC-8型数控系统的典型硬件及其综合连接
插头为黑色
模拟量输入/输出（A/D-
D/A）子模块(HIO-1073) 负责完成机床到数控系统 的A/D信号输入和数控系 统到机床的D/A信号输出 。每个A/D-D/A子模块提 供4通道12位差分/单端模 拟信号输入和4通道12位 差分/单端模拟信号输出 。A/D输入接口XA：（绿
色）；D/A输出接口XB：
开关量输入子模块功能及
相关接口
开关量输入子模块包
括NPN型 (HIO-1011N)和PNP 型(HIO-1011P)两种，区别
在于：NPN型为低电平有效
，PNP型为高电平（+24V） 有效，每个开关量输入子模 块提供16路开关量信号输入
插头为灰色
开关量输出子模块(HIO1021N)为NPN型，有效输出为 低电平，否则输出为高阻状 态，每个开关量输出子模块 提供16路开关量信号输出。
XS6：NCUC总线接口
XS8：手持单元接口 XT1：外部电源开、电源关、急
停接口
A系列数控装置接口图-上面板正面 XS2：标准PS/2键盘接口；
XS7：USB接口（USB2.0）；
A系列数控装置接口图-下面板背面 XS6A：NCUC总线入接口； XS6B：NCUC总线出接口； XS8：手持单元接口；
B系列数控装置接口图-正面 XS2：标准PS/2键盘接口； XS7：USB接口（USB2.0）；
B系列数控装置接口图-背面板 XS6：NCUC总线接口
XS8：手持单元接口
XT1：外部电源开、电源关、急停 接口
X S 6
X S 8
X T 1
C系列数控装置接口图-上面板正
面 XS7A：USB1.1接口 XS7B：USB2.0接口
数控内圆磨床电气控制硬件系统设计与实现
二 、动 力 电 路
动力电路由电源、油泵电机M 1、工件电机变频器、 工件电机M 2 、振荡电机变频器、振荡电机M 3 、充退磁 控制器和退磁机等几部分组成。
动力电路部分供电采用3 8 0 V ，经变压器转换为
2 4 V 、1 1 0 V 电压，分别供给指示灯和冲退磁机控制器
等元器件。稳压电源采用2 2 0 V 供电，由继电器K A 4 和 交流接触器K M 1分别控制电主轴启动和油泵启动。
哈 尔 滨 职 业 技 术 学 院 学 报 2 0 1 2 年 第 5 期 J o u r n a l o f H a r b i n V o c a t i o n a l & T e c h n i c a l C o l l e g e ·129·
根据系统功能要求，P L C 所需要的输入输出端口 共4 8 点，采用欧姆龙C J 1M -C PU 11 型C PU ，其最大输 入/输出点数为160点，应用程序存储容量为5 Ksteps， 高速计数器1 相1 0 0 k h z ，2 相5 0 k h z ，脉冲输出1 0 0 k h z [ 1] ， 性能指标可以满足系统需要。
张颖颖
（三门峡职业技术学院， 河南 三门峡 472000）
摘 要：针对传统继电器控制、液压和机械联合进给的内圆磨床存在的结构复杂、定位精度低、维护难度高等问题，提出了 采用“人机界面＋ＰＬＣ＋交流伺服”的电气控制系统硬件实现方案，简化了机床的结构，提高了机床的定位精度，并使机床具有了良 好的操作性能。
关键词：人机界面；Ｐ Ｌ Ｃ ；交流伺服
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1008 — 8970 —（2012）05 — 0128 — 02
பைடு நூலகம்
项目二 数控系统硬件连接
任务二：数控系统的硬件连接训练 6) 伺服电机动力电源连接
主要包含伺服主轴电机与伺服进给电机的动力电源连接，伺服主轴电 机的动力电源是采用接线端子的方式连接，伺服进给电机的动力电源是采
用接插件连接，在连接过程中，一定要注意相序的正确。
任务一：数控机床的组成(FANUC)
主 轴 电 动 机
普通型和变频专用电动机
串行数字主轴电动机
任务一：数控机床的组成(FANUC)
主 轴 传 动 机 构
带传动（经过一级降速）
经过一级齿轮的带传动
任务一：数控机床的组成(FANUC)
主 轴 传 动 机 构
内装式电机主轴单元 （电主轴） 几级降速齿轮传动
6.αi伺服模块（SVM2）
TB1： DC300V直 流母线 CXA2B:DC 24V工作电 源与控制信 号总线
CXA2A:DC 24V工作电 源与控制信 号总线
COP10B: 驱动器 FSSB总线
JF1:伺服电 机位置编码 器反馈 CZ2L/2M: 伺服电动机 电源输出
COP10A: 驱动器FSSB 总线 JF2:伺服电 机位置编码 器反馈
CM65: SA1信 号输入
CA65: 强电信号 输出(急停)
任务一：数控机床的组成(FANUC)
CE57/53： I/O LINK 总线接口
开/关 程序保护
XS1： SS01J信号 输入
急停 开关
SS01N： 进给轴倍率 波段开关
SS01J： 主轴倍率 波段开关
XS2： SS01N信号 输入
任务一：数控机床的组成(FANUC) 三.PMC单元与I/O LINK连接
数控系统的连接及调试
实训二数控系统的连接及调试一、实验目的1、熟悉HED—21S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HED—21S数控系统综合实验台万用表工具三、相关知识包括数控装置，由变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．电源部分图 4—1 电源部分接线图2．继电器与输入/输出开关量图4-2电器部分接线图图 4—3 继电板部分接口图 4—4 输入开关量接线图图 4—5 输出开关量接线图3．数控装置与手摇单元和光栅尺图 4—6 手摇单元接线图图 4—7 数控装置与光栅尺连接4．数控装置与主轴的连接图 4—8 数控装置与主轴连接5．数控装置与步进驱动单元连接图 4—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图 4—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图 4—11 刀架电动部分四、实训内容及骤1.数控系统的连接（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。
CKA6150典型数控系统电气控制硬件连接
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
（9）独立放置的操纵箱可纵向滑移，便于操作者就近对刀，操纵 箱面板采用触摸式按键，美观可靠。
（10）配有内冷却，不抬起刀架更有利于加工工件及防止冷却液 飞溅。
（11）床鞍及滑板导轨结合面采用“贴塑”处理，移动部件可实 现微量进给，防止爬行。
2．CKA6150数控车床电气系统简述 CKA6150数控卧式车床的电气控制系统是由CNC主控制装置、交流 伺服驱动系统、主轴系统、强电控制部分等构成。CNC主控制装置 以及伺服驱动装置，采用日本FANUC公司的产品，使机床性能价格 比十分优越；主轴系统采用日本三菱变频器主轴变速，方便灵活。 机床电气控制系统框图如图8-10所示。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
（2）SPM系列专用主轴驱动装置 数控系统中的主轴驱动装置主要用于控制驱动加工中心中的主轴 电动机。 FANUC的α系列主轴模块主要分为SPM、SPMC、SPM－HV三种。 1）α系列FANUC 0i主轴驱动装置的型号参数 主轴驱动装置的型号参数如下所示。
SPM口－口口 ① ② ③④ ①主轴驱动装置型号； ②电动机类型，“无”为α系列，C为αC系列； ③额定输出功率； ④输入电压，“无”为200 V，HV为400 V。 2）SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义 SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义如图8－6所示。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
(1)机床电气容量及要求 电源总容量：24KVA 满载电流：34A
电源总熔断电流：40A 防护等级：IP54 (2)机床电气主要技术要求 机床供电电源要求采用三相四线制，380V 50Hz交流电。三根相线 （Ll，L2，L3）和一根中性线(N)均从电柜底部引入电气柜内电盘 上的主接线板Ll，L2，L3和PE端子上，出厂前PE和N端子已联接， 只要将供电电源中性线接在PE端上即可。供电电源的电缆或电线的 截面积应采用不小于6mm2导电率高的铜线。保护地线还必须与机床 所设置的专用接地螺钉牢固、可靠地连接，接地电阻R<10Ω。如有 三相五线制的用户，应把供电电源引接在端子上，将接线板上的PE 和N的连线分开，分别接在五线制中的PE和N端子上。
数控机床主轴电气控制
目录
• 数控机床主轴电气控制概述 • 主轴电机及驱动技术 • 主轴电气控制系统的设计 • 主轴电气控制系统的调试与维护 • 数控机床主轴电气控制的未来发展
01
数控机床主轴电气控制 概述
主轴电气控制系统的组成
主轴驱动器
用于接收数控系统的指令，驱动 主轴电机旋转，实现主轴的启停、 正反转和调速等功能。
伺服电机
伺服电机具有快速响应、高精度、 高动态性能等优点，常用于高速、 高精度的数控机床主轴。
电机驱动技术
变频器驱动
变频器驱动技术可以实现电机速度的精确控制，具有 调速范围宽、精度高、节能等优点。
伺服驱动器驱动
伺服驱动器驱动技术可以实现电机的快速响应和高精 度控制，适用于高速、高精度的数控机床主轴。
ABCD
精度原则
主轴电气控制系统应具有高精度控制能力，以满 足加工零件的精度要求。
易用性原则
主轴电气控制系统应具有友好的人机界面，方便 操作和维护。
主轴电气控制系统的设计流程
系统设计
根据需求分析结果，设计主轴 电气控制系统的整体结构和功 能模块。
软件设计
根据系统设计要求，编写控制 程序，实现主轴电气控制系统 的各项功能。
正反转控制
根据加工需求，控制主轴电机的正反转，实 现主轴的顺时针和逆时针旋转。
自动换挡控制
根据加工需求，自动切换主轴电机的挡位， 实现主轴的多挡控制。
主轴电气控制技术的发展历程
模拟控制阶段
早期的主轴电气控制系统采用模拟电路实现控制，精度和稳定性较 低。
数字控制阶段
随着微处理器技术的发展，主轴电气控制系统逐渐采用数字电路实 现控制，提高了精度和稳定性。
智能控制阶段
数控机床的电气控制系统设计
数控机床的电气控制系统设计在设计数控机床电气控制系统时，首先要明确设计目标。
通常情况下，设计目标包括以下几个方面：高精度：提高数控机床的加工精度是首要任务。
电气控制系统作为机床的核心部分，对于提高机床精度起着至关重要的作用。
高效率：通过优化电气控制系统，提高机床的加工效率，从而缩短加工周期，提高产能。
易维护：考虑到后期维护和保养的问题，设计方案应使得电气控制系统易于更换和维修。
数控机床电气控制系统的组成部分主要包括以下几部分：主电路：包括电源、电动机、导轨等硬件设施，为整个系统提供动力。
控制电路：包括各种传感器、控制器、执行器等，用于监测和控制主电路的工作状态。
传感器：用于实时监测机床的工作状态，将信号反馈给控制电路。
操作显示屏：用于显示机床的工作状态和加工信息，同时也支持人工输入操作。
数控机床电气控制系统的设计步骤和方法如下：根据设计目标确定系统的基本架构，包括主电路和控制电路的布局。
根据设计要求选择合适的传感器和执行器，并布置在系统中。
依据系统的工作原理和性能要求，设计控制算法和程序，实现高精度和高效率的加工。
考虑到安全性，进行线路的优化和安全防护措施的设计。
数控机床电气控制系统的优化措施可以从以下几个方面进行：采用先进的控制算法：采用现代控制理论和方法，如模糊控制、神经网络控制等，以提高系统的动态性能和稳态精度。
提升智能化程度：通过引入人工智能和机器学习等技术，实现系统的自主决策和优化调整，提高生产效率。
增强抗干扰能力：针对恶劣工作环境和电磁干扰等问题，采取有效的电磁兼容设计和滤波抗干扰措施，以保证系统的稳定运行。
模块化和标准化设计：实现模块化设计和标准化元器件，便于系统的维护和升级，降低成本。
某汽车制造企业采用数控机床进行零部件的加工。
为了提高生产效率和降低成本，该企业决定对数控机床电气控制系统进行升级改造。
经过调研和分析，设计师团队采用了先进的模块化设计方案，使得系统更易于维护和扩展。
5.第五章 数控机床电气控制线路
1
第一节 数控车床电气控制线路
数控车床的机械部分比同规格的普通车床更为紧凑简洁。 主轴传动为一级传动,去掉了普通机床主轴变速齿轮箱， 采用了变频器实现主轴无级调速。进给移动装置采用滚 珠丝杠，传动效率高、精度高、摩擦力小。
2
1.1 数控车床的主要工作情况
一般经济型数控车床的进给均采用步进电动机，进给电 动机的运动由NC装置实现信号控制。 数控车床的刀架能自动转位。换刀电动机有步进、直流 和异步电动机之分，这些电动刀架的旋转、定位均由NC 数控装置发出信号，控制其动作。而其他的冷却、液压 等电气控制跟普通机床差不多。 现以经济型CK0630型数控车床为例，说明普通数控车床
20
图 5.11 数控系统控制步进驱动接线图原理图
21
4、数控系统对电动刀架的控制:
(1)、直流型电动机电动刀架
数控系统控制电动刀架,主要控制刀架电动机的正反转, 所反应的刀号数送给数控系统.从数控系统输入信号接 口来看，低电平有效。由于电动机电流不是太大，故 选用数控系统能驱动的功率继电器。
数控系统控制电动刀架电动机的接线原理图如图5.12 所 示 。 P3 口 的 O6(P3.6) 和 O7 （ P3.7) 控 制 KA3 、 KA4继电器,由于输出低电平有效,故中间继电器另一端 接+24V。三个微动开关信号SQ1～ SQ3分别接P3口 的I1（P3.21)、I2（P3.22）、I3（P3.23），信号低 电平有效。图5.12中，用 KA3、KA4的触点控制直流 电动机正反转，而直流电源 DC27V的产生通过变压器 和整流桥等电路产生。
31
图5.19 CLK脉冲与DIR信号波形
图5.20 数控系统与步进驱动的接口图
数控机床的电气控制系统设计
数控机床的电气控制系统设计一、本文概述《数控机床的电气控制系统设计》这篇文章主要探讨了数控机床电气控制系统的基本设计原理、实现方法及其在实际应用中的优化策略。
数控机床作为现代制造业的核心设备，其电气控制系统的设计直接关系到机床的性能、稳定性和加工精度。
因此，对数控机床电气控制系统的深入研究与设计优化，对于提升机床的整体性能、提高生产效率以及降低运行成本具有重要意义。
本文将首先介绍数控机床电气控制系统的基本组成和工作原理，包括数控系统、伺服驱动系统、传感器与检测装置等关键组成部分的功能与特点。
随后，文章将重点分析电气控制系统的设计要点，包括硬件设计、软件设计、控制算法选择等方面，以及如何根据机床的具体需求和加工要求来进行合理的系统设计。
本文还将探讨电气控制系统设计中的关键技术问题，如抗干扰设计、故障诊断与处理、系统可靠性保障等，并介绍相应的解决方案和策略。
文章将总结数控机床电气控制系统设计的发展趋势和未来挑战，为相关领域的研究与实践提供参考和借鉴。
通过本文的阅读，读者可以全面了解数控机床电气控制系统的设计原理与实践方法，掌握关键技术的实现与应用，为数控机床的设计、制造和维护提供有力支持。
二、数控机床电气控制系统概述数控机床的电气控制系统是数控机床的重要组成部分，负责实现机床的运动控制、加工过程监控、故障诊断与保护等功能。
电气控制系统的设计直接关系到数控机床的性能、稳定性和加工精度。
随着科技的发展，数控机床电气控制系统也在不断进化，从早期的简单电路控制，发展到现在的基于微处理器、PLC（可编程逻辑控制器）以及CNC（计算机数控）系统的复杂控制。
数控机床电气控制系统主要由电源电路、输入/输出电路、控制核心、驱动电路、传感器电路以及安全保护电路等部分组成。
其中，控制核心通常使用CNC装置，它能够解析编程好的加工指令，转化为对机床运动的精确控制信号。
驱动电路则负责将控制信号放大，以驱动电动机等执行机构实现所需的运动。
CA6140车床的电气控制设计
CA6140车床的电气控制设计CA6140车床是一种常用的金属加工机床，它主要包括机床主体、进给机构、刀架和电气控制系统等组成部分。
电气控制系统是车床的重要组成部分，其设计合理与否直接影响到车床的加工精度、工作效率和安全性。
本文将从控制系统的硬件构成和软件设计两方面进行阐述，以完整呈现CA6140车床的电气控制设计。
一、硬件构成1.电气控制柜：电气控制柜是车床电气控制系统的核心部件，用于安装各种电气元件和控制器。
控制柜通常由控制器、电源、断路器、继电器、按钮开关和指示灯等组成。
其中，控制器是车床电气控制系统的大脑，负责处理各种控制信号和指令，控制车床的运行状态和动作。
2.电机和传动装置：CA6140车床主轴电机和进给主电机是控制系统的关键部件，负责提供车床的主轴和工件的进给动力。
电机通过传动装置将动力传递给车床主轴和进给系统。
3.传感器和测量元件：传感器主要用于感知车床的工作状态和位置，常用的传感器包括位置传感器、力传感器和速度传感器等。
测量元件用于测量加工件的尺寸和形状，常用的测量元件有千分尺、游标卡尺和测量仪等。
4.控制元件：控制元件主要用于实现车床工作状态和动作的控制，常见的控制元件有继电器、断路器、按钮开关和指示灯等。
继电器用于控制电路的通断，断路器用于过载保护，按钮开关用于人机交互，指示灯用于显示车床的工作状态。
二、软件设计1.控制逻辑设计：控制逻辑设计是控制系统软件设计的核心内容，它包括车床的启动、停止、运行模式切换和动作控制等方面。
在设计控制逻辑时，首先要分析车床的工作原理和工艺流程，然后根据实际需要确定相应的控制逻辑，最后将控制逻辑转换成程序代码。
2.编程软件选择：根据车床的具体需要，选择适合的编程软件，如PLC编程软件或CNC编程软件。
PLC编程软件适用于简单的逻辑控制和信号处理，CNC编程软件适用于复杂的数控运动控制和工艺控制。
3. 编程语言选择：根据具体需求选择合适的编程语言，如Ladder Diagram（梯形图）、Structured Text（结构化文本）或G代码等。
项目一 系统的组成与硬件连接
实验一系统的组成与硬件连接一、实验目的1．了解数控铣床电气部分的组成以及数控系统各接口的作用。
2．了解实训台的电气控制电路的原理。
3．F or personal use only in study and research; not for commercial use4．5．熟悉实训台导线的连接以及启动停止的控制过程。
二、实验设备1．T HWMDH-1型数控铣床电气控制与维修实训台2．万用表三、实验预习1．数控铣床电气部分的组成通常来说，数控铣床的电气部分是由数控系统、主轴传动装置、进给传动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却系统以及辅助运动装置组成。
2．数控系统接口HNC-21M数控系统各接口以及系统与其它装置、单元连接的总体框图如下所示。
图3-1-1 总体连接框图XS1：电源接口，本系统采用直流电源供电，供电电压为DC24V，功率不低于150W。
XS2：外接PC键盘接口，外接PC键盘可以代替MDI键盘使用。
XS3：以太网接口，通过网口与外部计算机连接，也可以先连接到集线器上，再接入局域网，与局域网上的其它任何计算机连接。
XS4：软驱单元，为系统的数据交换单元，该单元可为系统扩展软盘数据交换、外接键盘、串口和以太网等功能，本系统没有使用。
XS5：RS232接口，数控系统通过RS232口与PC计算机连接。
XS6：远程输入输出板，用于远程输入输出信号的连接，本机床没有扩展。
XS8：手持单元接口，用于连接与手轮有关的轴选和增量倍率选择。
XS9：主轴控制接口，包括主轴速度模拟电压指令输出和主轴编码器反馈信号输入。
XS10、XS11：输入开关量接口，用于限位信号、参考点信号以及其它检测信号的输入。
XS20、XS21：输出开关量接口，用于输出主轴正反转、冷却液开等控制信号。
XS30到XS33：脉冲进给驱动接口，用于控制步进电机驱动装置、脉冲接口伺服驱动装置，最多可以控制4个进给轴。
XS40到XS43：配置华中HSV-11伺服驱动装置接口。
FANUC_0i-D_数控系统基本连接
实验三 FANUC Oi—D数控系统基本连接一。
实验目的1。
了解数控系统的各基本单元。
2.了解数控系统的硬件连接.二。
实验内容1.FANUC 0i MateD数控系统基本组成与连接。
2。
电气图形符号、部件功能.3。
电气控制原理与对应的操作过程。
三.实验设备1。
FANUC 0i Mate—TD数控车床。
2.万用表、十字/一字螺丝刀(中、小型各一套)四.实验要点1.数控车系统组成、电气关系.2。
数控车床伺服控制系统的组成与连接.3.机床各电气控制部件实体与电气图形符号对应关系等。
五.实验具体要求1.在进行实物识别时，最好不要给机床及数控系统上电。
只有在需要验证控制过程及各控制部件的响应状态时，才给机床和系统上电，并告知小组其他同学,此时不要触碰任何电气控制部件，避免意外触电.2。
对机床进行基本操作，观察与验证各控制部件的工作过程与状态。
六。
相关知识与技能FANUC Oi—D系统可控制4个进给轴和一个伺服主轴(或变频主轴)。
它包括基本控制单元、伺服放大器、伺服电机等。
FANUC 0i Mate—D系统可控制3个进给轴和1个伺服主轴(或变频主轴)。
它包括基本控制单元、伺服放大器、伺服电机和外置I/O模块。
1.FANUC 0i Mate TD数控车实训电控柜2.FANUC 0i D/0i Mate D 控制单元接口图上图为0i—MD系统控制单元背板连接布置图，各连接器接口作用见下表：3。
FANUC Oi/0i MateD整个系统间的部件连接4。
FANUC I/O LINK连接（1)0i Mate 用I/0 单元（2）0i 用I/0 单元5。
系统电源的接通顺序按如下顺序接通各单元的电源或全部同时接通。
(1）机床的电源(200VAC）。
(2）伺服放大器的控制电源(200VAC）。
（3）I/O设备；显示器的电源；CNC控制单元的电源（24VDC）.6。
系统电源的关断顺序按如下顺序关断各单元的电源或全部同时关断。
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第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8-3 FANUC 0i数控装置I/O单元视图及其接口信号的定义
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 3．FANUC 0i/0i Mate主轴驱动装置 主轴系统主要由主轴驱动装置及主轴电动机组成。FANUC 0i/0i Mate数控装置提供了模拟主轴和串行主轴接口供用户选择。当用户 选择模拟主轴时，一般选用通用变频器作为主轴驱动装置；当用户 选择串行主轴时，FANUC 0i/0i Mate数控系统提供了SPM系列专用 主轴驱动装置。 （1）以三菱FR-S500为例的通用变频器各端子功能如图8－5所示 。其它通用变频器端子功能大同小异。 变频器控制端子说明： STF：正转启动。当STF信号ON时为正转，OFF时为停止指令。 STR：反转启动。当STR信号ON时为反转，OFF时为停止指令。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 电网电压：交流380V(±10%) 电网频率：50Hz（±1Hz） 工作环境温度：5～40度 相对湿度：25°时80% （3）机床电气的构成 1）数控系统CNC 日本FANUC公司：FANUC Oi MATE TC 2）伺服驱动装置及伺服电动机 X轴：B-SVM1-20伺服驱动装置 B8/3000iS伺服电动机 Z轴：B-SVM1-20伺服驱动装置 B8/3000iS伺服电动机 本伺服电动机配有绝对值编码器，在加工过程中有断电保护功能 。 ．
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 （2）SPM系列专用主轴驱动装置 数控系统中的主轴驱动装置主要用于控制驱动加工中心中的主轴 电动机。 FANUC的α系列主轴模块主要分为SPM、SPMC、SPM－HV三种。 1）α系列FANUC 0i主轴驱动装置的型号参数 主轴驱动装置的型号参数如下所示。 SPM口－口口 ① ② ③④ ①主轴驱动装置型号； ②电动机类型，“无”为α系列，C为αC系列； ③额定输出功率； ④输入电压，“无”为200 V，HV为400 V。 2）SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义 SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义如图8－6所示。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8－8 FANUC 0i/0i Mate数控系统的综合连接
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8－9 I/O LINK连接
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 8.1.2 CKA6150数控车床电气控制分析 CKA6150数控车床电气控制分析 6150 1.CKA6150数控车床简介 不同制造厂商制造的CKA6150数控车床选用FANUC OTD，FANUC OiMATE TC，FANUC Oi-TA，FANUCOi-TB、安川J50L、SIEMENS 802D， FAGOR 8025T，FAGOR 8055T等世界知名公司的数控系统。本例 CKA6150数控车床采用FANUC Oi-MATE数控装置；三菱变频器主轴变 速；SVM1-20进给驱动装置等数控系统。 该机床为万能型通用产品。特别适合于军工、汽车、拖拉机、冶 金等行业的机械加工。主要承担各种轴类及盘类零件的半精加工及 精加工。可加工内、外圆柱面、锥面、车削螺纹、镗孔、铰孔以及 各种曲线回转体，可对工件可进行多次重复循环加工。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8－4 SVM1-20伺服驱动装置接口信号的定义
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
RH、RM、RL：多段数选择。可根据端子RH、RM、RL信号的短路组 合，进行多段速度的选择。根据输入端子功能的选择（Pr.60— Pr.63）可改变端子的功能。 SD：接点（端子STF、STR、RH、RM、RL）输入的公共端子。 10：频率设定用电源，DC5V，允许负荷电流为10mA。 2：频率设定（电压信号）。输入DC0~5V（0~10V）时，输出成比 例：输入5V（10V）时，输出为最高频率。5V/10V切换用Pr.73“0— 5V，0—10V选择”进行。 5：频率设定公共输入端。 FR-S500变频器的有关设置参数请仔细阅读《FR-S500变频器使用 手册》的有关内容。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 (1)机床电气容量及要求 电源总容量：24KVA 满载电流：34A 电源总熔断电流：40A 防护等级：IP54 (2)机床电气主要技术要求 机床供电电源要求采用三相四线制，380V 50Hz交流电。三根相线 （Ll，L2，L3）和一根中性线(N)均从电柜底部引入电气柜内电盘 上的主接线板Ll，L2，L3和PE端子上，出厂前PE和N端子已联接， 只要将供电电源中性线接在PE端上即可。供电电源的电缆或电线的 截面积应采用不小于6mm2导电率高的铜线。保护地线还必须与机床 所设置的专用接地螺钉牢固、可靠地连接，接地电阻R<10Ω。如有 三相五线制的用户，应把供电电源引接在端子上，将接线板上的PE 和N的连线分开，分别接在五线制中的PE和N端子上。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
4. FANUC 0i/0i Mate电源装置 FANUC 0i/0i Mate 数控系统所用的交、直流电源，因数控机床的 复杂程度一般采用普通交、直流稳压开关电源和FANUC专用电源装 置。普通交、直流稳压开关电源造价低，接线简单，广泛用于普通 数控车、铣床；FANUC专用电源装置则多用于加工中心。普通交、 直流稳压开关电源原理、接线请读者自行查阅资料，这里就不介绍 了。 FAUNC 的 α 系 列 专 用 电 源 装 置 主 要 分 为 PSM 、 PSMR 、 PSM—HV 、 PSMV—HV四种，输入电压分为交流200 V和交流400 V两种。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 8.1.1 FANUC 0i/0i Mate 硬件连接简要说明 1．FANUC 0i/0i Mate数控装置 数控系统通常指数控装置、进给伺服系统、主轴系统、电源系统 等的总和。数控装置是数控系统的核心、大脑。 （1）FANUC 0i/0i Mate数控装置的基本组成 FANUC 0i数控装置由主控制单元和I／0单元两个部分构成；FANUC 0i Mate数控装置则把主控制单元和I／O单元合而为一。主控制单 主要包括CPU、内存(系列软件、宏程序、梯形图、各类参数等)、 PMC控制、I／O LINK控制、伺服控制、主轴控制、内存卡I／F、 LED显示等。I／O单元主要包括电源、I／0接口、通信接口、MDI控 制、显示控制、手摇脉冲发生器控制和高速串行总线等。 （2）FANUC 0i/0i Mate数控装置主控单元接口信号的定义 FANUC 0i/0i Mate -TC 主面板及主控单元前视图如图8-1所示， 图8-2为其后视图及其接口信号的定义。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 （1）FANUC伺服驱动装置的型号参数 伺服驱动装置的型号参数如下所示。 SVM口-口／口／口 口 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ①型号 ②轴数，1：1轴伺服；2：2轴伺服；3：3轴伺服 ③第一轴最大电流； ④第二轴最大电流； ⑤第三轴最大电流； ⑥输入电压，“无”=200V，400V。 (2)SVM1-20伺服驱动装置接口信号的定义 SVM1-20伺服驱动装置接口信号的定义如图8－4所示。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 基本配置： （1）机床采用卧式平床身结构，床身及床腿采用树脂砂铸造，时 效处理，导轨采用高频淬火，整体刚性强。 （2）主传动采用变频电机，可实现手动三档，档内无级调速。 （3）进给系统采用伺服电机，精密滚珠丝杠，高刚性精密复合 轴承结构。定位准确、传动效率高。 （4）配置立式四工位刀架。 （5）配有独立的集中润滑器对床鞍及机床滑板进行自动润滑。主 轴箱配有独立润滑系统。 （6）机床配有独立的冷却系统。 （7）主控制系统为FANUC Oi-MATE。 （8）大孔径主轴，其主轴通孔直径Φ82，能通过较大直径的棒料 。主轴扭矩大，刚性强，可强力切削。
• 第8章典型数控系统电气控制硬件连接
第8章 典型数控系统电气控制硬件连接
Mate数控系统电气控制硬件连接 8.1 FANUC 0i/0i Mate数控系统电气控制硬件连接 国外典型的数控系统有日本的FANUC数控系统，德国的SIEMENS数 控系统等；国内的有华中数控系统等。其中FANUC数控系统有0系列 、11系列等多个系列，而FANUC 0系列应用最为广泛。 FANUC 0系列包括FANUC 0i与FANUC 0i mate两种系统。二者的主 要区别在于，首先使用的电机不同；其次，轴数不同；第三加工精 度 不 同 ； 第 四 FANUC 0i 有 很 多 特 殊 功 能 可 供 选 择 ， 而 FANUC 0i mate则基本没有。所以如果要求不高时，可使用0i-mate系统，如 果要求高则要选择0i数控系统。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8-5 FR-S500变频器接线端子说明
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8－6 SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8－7 PSM电源装置接口信号的定义
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
5. FANUC 0i/0i Mate数控系统的综合连接 FANUC 0i/0i Mate数控系统的综合连接图及其I/O LINK如图8－8 、如图8－9所示。
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8-1 FANUC 0i/0i Mate - TC 主面板及主控单元前视图
第8章典型数控系统电气控制硬件连接
图8-2 FANUC 0i/0i Mate TC 主控单元后视图及其接口信号的定义
第8章典型数控系统电气控制硬件连接 （3）FANUC 0i数控装置I/O单元接口信号的定义 FANUC 0i数控装置I/O单元视图及其接口信号的定义如图8-3所示 。 2．FANUC 0i/0i Mate进给伺服驱动装置 进给伺服系统主要由各轴进给伺服驱动装置及其伺服电动机组成 。 伺服驱动装置接受从主控制单元发出的进给速度和位移指令信号 ，作一定的转换和放大后，驱动伺服电电动机，从而通过机械传动 机构，驱动机床的执行部件实现精确的工作进给和快速移动。 FANUC的α系列伺服驱动装置主要分为SVM、SVM—HV两种，其中 SVM型的一个驱动装置最多可带三个伺服轴，而SVM—HV型的一个单 独驱动装置最多可带两个伺服轴。而且根据不同的CNC装置使用不 同的接口类型。