汉川X714B改造的数控铣床进行电气原理图的设计及电气控制系统的连接调试的方案设计

成都航空职业技术学院论文题目: 专业： 数控设备应用与维护 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 二零 年 月 航空报国 壮志凌云 成都航空职业技术学院 航空制造工程系1965 毕业设计论文摘 要本次毕业设计为汉川X714B改造的数控铣床进行电气原理图的设计及电气控制系统的连接、调试的方案设计。其内容包括了电器柜的制作设计、电气原理图设计及绘制、电器柜线路布置设计、FANUC 0i mate MD数控系统连接、系统调试、PMC功能的梯形图编辑等内容。本文针对电柜设计、CNC系统的选用、数控机床电气原理图认识、电气原理图的设计、电器元件的放置及布线特点、系统连接、系统调试，均在设计思路、设计方法、设计过程、设计特点方面做了详细的分析与说明。关键词：改造 电气原理图 设计 连接 系统调试AbstractThe graduation design for Hanchuan XK714B transformation of CNC milling machine for the design of the electrical schematic diagram and electrical connection and debugging of the control system design.Its content includes made and the design of the electrical cabinet , electrical schematic design and drawing, electrical cabinet circuit layout design, FANUC 0i mate MD numerical control system, system debugging, PMC function of ladder diagram editor, etc.Based on electrical cabinet design, selection of CNC system, CNC machine tool electrical schematic diagram of the electrical schematic knowledge, design characteristics, the placement of electrical components and wiring, the connection of the system, system debugging, both in the design thinking, design method, design process and design characteristics made detailed analysis and explanation.Keyword: Transform, Electrical schematic knowledge, Design, Connection of the system，System debugging目 录中文摘要英文摘要一、序言1二、FANUC 0i mate MD 数控系统硬件组成单元认识与连接2（一）认识FANUC数控系统21FANUC数控系统简介22.FANUC数控系统0imate MD数控系统基本结构3（二）FANUC数控系统的典型硬件及连接51.FANUC数控系统硬件接口52.FANUC i伺服放大器、I/O模块83.FANUC 系统硬件连接11三 、控制系统的电气控制设计、连接11（一）电气控制系统的构成11（二）选用的电器元件 12（三）电气控制系统设计、连接161.电器柜的设计162.电气原理图设计183.电器柜电器元件布线设计与连接194.电气控制系统连接简介21四、FANUC 0i mate MD 数控系统参数设定、PMC调试25（一）轴设定参数25（二）伺服设定参数27（三）主轴设定参数28（四）PMC调试28五、结论30致 谢31参考文献32 一、序言 随着时代的前进，机械的发展显得十分的迅速。对于一名数控设备应用与维护专业的学生，我们在日常中都关注着当代中国的机械行业的发展。我的课程主要在数控机床的结构、工作原理等相关方面。有关数控机床的设计、制造知识就是其中的重要一点。因而在本次的毕业设计中是在对机械制图、AutoCAD、机床电气控制、数控系统PMC编程、电工电子、数控系统安装调试等专业基础课程及专业课程的前提下，对X714B数控铣床进行电气原理的设计改造、数控系统的连接调试。覆盖了机床及电气原理的主要知识，而机床的电气原理及系统的连接调试时最为重要的一部分内容。本次的毕业设计是针对机床电气系统设计、理解的综综合应用的一次深层次综合练习。对于我来说，它在锻炼和提升我的专业知识及学习能力具有重要的意义。 时代的变迁，数控机床运用的越来越广泛形成的下，进入了数控机床快速发展的时代。老式的机床在不断地淘汰，越来越不能满足的的现代技工要求。因而出现了机床的升级改造。机床数控化的提升，非常有助于提高生产效率，而对现有传统机床进行数控化改造，除了带来效率提升之外，更节约了新机床的采购成本，达到了现有装备的最大利用率。 随着我国机床像自动化更新换代的不断发展，机床产业结构升级和技术进步已取得了较大的发展，我国机床行业也急需将普通的旧机床进行改造。目前，我国所使用的机床中绝大多数是普通机床。普通机床数量庞大，安全问题凸显。所以，安全问题成为制约其发展的一大阻碍。增加安全性能，提高机床本质安全水平，解决数控化程度较低、人员伤害事故频发、安全水平较低、生产效率不高的问题。 普通机床数控化改造与购置新机床相比，特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只需新机床购置费用的1/3。在节约成本的同时，数控化改造还可以节省因全部更新而造成相应的能源消耗和污染排放。 根据以往改造经验，普通机床数控化改造后，机床效率明显提高。原来一台机床需要一个人控制，改造后一个工人可以同时操控两台机床。同时，机床经改造后加工精度大幅提高，由人为失误造成的废品率显著降低。同时，降低了工人的劳动强度，节省了劳动力，缩短了新产品试制周期和生产周期，给企业带来巨大的经济效益。 同时，与置新机床相比，一般可以节省60%80%的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。机床经改造后降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。此外，对众多台普通机床实施改造和更新，可形成上千亿的更新市场需求，对保持经济增长可发挥一定的作用。预计，数控化改造工程可形成数千亿元的工业增加值。 从国外成熟经验来看，再制造是数控机床再次利用的最有效办法。数控机床改造就是运用技术创新与技术改造相结合，改造传统产业与发展新兴产业相结合，突出重点与全面提升相结合，并将促进安全生产作为技术改造的重点任务。在中国，在制造领域可谓刚刚兴起，市场巨大。而对汉川X713B铣床的升级、改造中，我们利用当代相对成熟的FANUC 0i mate MD的数控系统进行升级改造，这样有助于减少我们的改造的成本下得到更加稳定的改造产品。机床的电气控制是机床改造的最为主要的组成部分，它控制这整个机床运转，在进行机床的电气改造的时候要注意收集各方资料。在专业知识的指导进行改造设计。是一个的经过严密的思考设计的一个过程。二、FANUC 0i mate MD 数控系统硬件组成单元认识与（一）认识FANUC数控系统1FANUC数控系统简介随着数控系统的发展，现在运用的数控系统的多种多样化与。相对国外的数控系统而言，国内的数控系统还有很大的提升空间。国外用的比较多的有：日本法拉克（FANUC），德国西门子（SIEMENS）,日本三菱,美国哈斯（HAAS）。而相对国内的机床运行环境以及本次改造后机床的工作环境，日本的FANUC有着巨大的有优势。3掌握数控机床核心发展技术的FANUC株式会社，集数控系统科研、设计、制造、销售于一体，从最早的电液步进电动机开始，通过应引进技术和不断创新，推出了满足不同加工要求的系列数控系统，开创了现代加工新局面。FANUC公司数控系统的产品特点 （1） 结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。 （2） 采用专用LSI，以提高集成度、可靠性，减小体积和降低成本。 （3） 产品应用范围广。每一CNC装置上可配多种上控制软件，适用于多种机床。 （4） 不断采用新工艺、新技术。如表面安装技术SMT、多层印制电路板、光导纤维电缆等。 （5） CNC装置体积减小，采用面板装配式、内装式PMC（可编程机床控制器）。 （6） 在插补、加减速成、补偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加新的功能： 插补功能：除直线、圆弧、螺旋线插补外，还有假想轴插补、极其坐标插补、圆锥面插补、指数函数插补、样条插补等。 切削进给的自动加减速功能：除插补后直线加减速，还插补前加减速。 补偿功能：除螺距误差补偿、丝杠反向间隙补偿之外，还有坡度补偿线性度补偿以及各新的刀具补偿功能。 故障诊断功能：采用人工智能，系统具有推理软件，以知识库为根据查找故障原因。 （7） CNC装置面向用户开放的功能。以用户特订宏程序、MMC等功能来实现。 （8） 支持多种语言显示。如日、英、德、汉、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麦语等。 （9） 备有多种外设。如FANUC PPR， FANUC FA Card，FANUC FLOPY CASSETE，FANUC PROGRAM FILE Mate等。 （10） 已推出MAP（制造自动化协议）接口，使CNC通过该接口实现与上一级计算机通信。3 2FANUC0imate MD数控系统基本结构FANUC0imate MD数控系统的基本构成有以下组成： A显示器和MDI键盘显示器和MDI键盘如图2-1所示。显示器目前多为液晶显示器，可配置8.4in、10.4in等在、多种规格。MDI键盘用于加工程序的输入与编辑、工作方式或显示方式的选择、参数的设置等。分为地址/数据键、功能键、换页键、光标移动键、编辑键、帮助键、复位键、取消键、换挡键、输入键。如图2-2所示。 2-图1 显示器和MDI键盘图 2-2 FANUC数控系统MDI键盘布局及按键功能 B. 数控系统的主板的结构及接口 数控系统主板上的主要元器件有：（1） 中央处理器（CPU） 负责整个是数控系统的运行与管理，通常由多个CPU座位功能模块构成多微处理器数控系统，提高数控系统的运行速度。（2） 轴控制卡 FANUC数控系统母亲主要采用全数字伺服控制，由伺服控制软件及其支撑伺服软件工作的硬件结构完成数字伺服控制。该硬件结构及其相关的电路称为轴控制卡。（3） 显示控制卡。（4） 存储器 FANUC数控系统的存储器包括：存储器，用于存放系统软件及最终用户；用于存放加工程序和数据的SRAM存储器；工作存储器。（5） 电源模块包括DC24V主板工作电源，DC3V存储器后备电池等。（6） 各种接口电源接口、主轴接口、伺服接口、通信接口、MDI键盘接口、软件接口等。 C伺服放大器及伺服电机数控机床的进给运动是由数控系统的根据用户的程序进行插补运算和位置控制，将运算结果通过伺服放大器放大，然后驱动伺服电机进行运转，实现机床各坐标轴的运动。伺服放大器与数控系统经过光缆进行通讯连接。根据伺服电机的不同，有系列放大器、系列放大器；控制不同的轴数又分为单轴、多轴。 D主轴电机及变频器我们对主轴进行变频器进行驱动设计。减少对主轴电机购买产生的费用。选用了台达的变频器。 E.数控系统 I/OLink数控机床的操作面板、刀具选择与更换、液压及润滑系统的启动和停止等都通过来控制的，数控系统与外围设备之间是通过I/O Link来联系起来的。 F数控系统的通信为了便于计算机的远程控制及数据传输，FANUC0imate MD数控系统配置有USB接口、以太网接口等。（2） FANUC数控系统的典型硬件及连接1. FANUC数控系统硬件接口 数控系统主要有数控主板、电源模块、主轴没夸、伺服模块、模块等构成。数控系统会经过接口和这些模块对系统进行联系，然后根据指令进行控制运动。 数控系统主板的结构与接口FANUC 0i mate MD数控系统的主板结构如图2-3所示。主板上有三个风扇，便于主板的散热。主轴的右下方有DC3V的锂电池，是存储器的后备电池，用户在加工的程序、刀具偏移量以及系统参数等存储在控制单元的COMS存储器中，当切断系统主电源时会依靠锂电池记忆系统中的数据。因此但电压过低到一定的程度的时候，显示器上会出现“BAT”报警时，应及时更换电池，防止数据丢失。 图2-3 FANUC 0i mate MD数控系统的主板结构FANUC 0i mate MD数控系统的主板实物，如图2-4所示。 图2-4FANUC 0i mate MD数控系统的主板实物主板有以下接口。（） 电源接口CP1数控系统控制单元主板正常工作时需要外部提供的DC24V电源。是经过的外部的变压以后经过CP1进入24V到主板供电。（） 位置编码器接口 JA41在我们进行模拟主轴的使用的时候，JA41接口是我们的电机在运转是反馈的信号也就是连接模拟主轴的的位置编码器信号，经过主板上的JA41进入系统。从而检测主轴电机是否达到用户指令要求。如图2-5所示。图2-5 CNC、变频器、主轴电机的连接（） I/O Link接口JD51A 对于数控机床各坐标轴的控制，即在用户加工程序中的G、F指令部分，有数控系统控制实现；而对于数控机床的顺序逻辑动作，即在用户加工程序中M、S、T指令部分，由PMC控制实现，其中包括主轴速度控制、刀具选择、工作台更换、转台分度、工作夹紧、与松开等。这些来自机床侧的输入、输出信号与之间是通过I/OLink建立通讯联系的。 根据PMC控制点数的不同，需要通过I/O Link连接电缆连接多个I/O模块。I/O Link的两个接分别叫做JD51A、JD1B，电缆总是从一个单元的JD51A来接到下一个单元的JD1B。CNC、I/O模块、机床控制信号之间的连接关系如图2-6所示。 图2-6CNC、I/O模块机床控制信号的连接（） 模拟主轴接口 JA40 采用费发那科的电机作为主轴，则采用变频器进行驱动，变频器和CNC之间通过JA40接口连接，这时CNC通过JA40接口给变频器提供0+10V模拟指令。CNC、变频器、主轴电机连接示意图如右图2-5所示。 （） MDI接口 JA2 是显示器线下面软键与数控系统连接的接口。这接口在出厂的时候已经结好，不需要改动。（） 伺服放大器接口COP10A 伺服放大器SVM通过COP10A、COP10B接口接收CNC发出的进给运东动速度和位移指令单位信号，对传送的信号进行转换和放大处理，驱动各轴伺服电机进行运动。实现刀具与工件之间的相对运动。它们之间是经过总线进行传输信号，该总线是采用专用光缆。如图所示。图2-7CNC、伺服放大器、伺服电动机连接2. FANUC i伺服放大器、I/O模块 （1） I/OLink模块在发那科数控系统中的I/O Link模块中主要由以下的接口进行信号、电源的传输。CP1：DC24V电源输入接口。CP2：DC24V电源输出接口。COB104COB107：机床操作面板、侧开关信号输入、输出接口。JA3：手摇脉冲器发生接口。JD1A：将信号送到下一个I/O单元的JD1B接口。JD1B：连接控制单元或上衣I/O单元的JD1A接口。 （） （）图2-9I/O 模块示意图）实物图）接口图I/O模块的连接如图2-10所示： 图2-10I/O模块之间的连接 图2-11 I/O模块与手轮连接 注：I/O模块与多个手轮连接有效（2） FANUC i伺服放大器A伺服放大器的作用要加工的出各种形状的工件，达到要求的标准，道具和工件的相对位置移动必须要按照给定的指令进行移动。这就需要一台或几台伺服电机的运动。伺服放大器接受从控制单元发出伺服轴的进给运动指令，经过转换和放大一以后驱动伺服电机，实现要求的进给。图2-12所示。B伺服放大器接口 CX2A19ADC24V输出接口。该接口与后级模块的CXA19B接口相连。CXA19BDC24V输入接口。该接口与前级模块的 CX2A19A接口相连。JX5 检测板用输出接口。JX14接口信号，与前级模块相应接口连接。JX1B接口信号，与后级模块相应接口连接。JF1第一伺服电机脉冲编码器反馈接口。JF2第二伺服电机脉冲编码器反馈接口。COP10B通过光连接或前级伺服放大器的COP10A接口。COP10A通过光缆连接后级伺服放大器的COP10B接口。三相交流电源输出端，该接口与伺服电机相连。 （）（）图2-12FANUC i伺服放大器）接口图）实物图3. FANUC 系统硬件连接FANUC 0i mate MD 数控系统的综合连接图，请见图3-13。 本次改造由于为了保持原主轴电机不改动，采用变频器驱动主轴电机即模拟主轴方式。并由于本次毕业设计采用的模拟主轴的方式，并根据以上所述数控系统的模块之间的接口定义改造的数控机床电气控制。三 、控制系统的电气控制设计、连接本次机床改造所引用的数控系统的硬件连接图见图3-13。图3-13 数控系统的硬件连接图（一）电气控制系统的功能构成数控机床的改造中，电气控制系统会控制实现机床的多种功能。在机床的运动过程中，进行机床的进给轴的控制，它时经过伺服放大器进行电机的驱动、主轴电机的驱动功能，是通过变频器进行控制和驱动电机的转速和转向、机床的冷却电机的工作控制线路和动力电线路、空调散热制冷的功能、机床的润话功能、Z轴的制动功能、主轴的气动松紧刀及手动松刀功能、急停私服上电功能等组成。数控机床控制系统的结构如图3-16所示。 图 3-16 数控机床控制系统功能构成（二）选用的电器元件 （1）空气开关 空气开关又名为空气断路器，是短、断路器的一种。是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关时低压配电网络和店里拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护公功能于一身。除完成接触和分断电路意外，尚能对电路或电器设备发生的的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启启动电动机。空气开关的型号一般分为两种，一种C型号：主要用于纯电阻的电路。一种是D型号：主要用于启动电流比较大的电路中，如电机启动电路中。本次毕业设计中采用的空气开关大部分是采用的D型号的空气开关，因为D型号的空气开关一般用于电机的启动的电路。用在主电路的为D60（最大经过的电流为60A）的空气开关，伺服放大器采用的是D25型号的空气开关（三个进给轴的伺服电机分别的额定电流为6.5A）和主轴变频器的强电部分的电器设计。其他控制的线路的设计中就根据具体元器件的额定功率进行计算选用。空气开关实物，如图3-17所示。图3-17 空气开关（2）接触器 交流接触器主要由四部分组成:(1) 电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；(2) 触头系统,包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3) 灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时动作,主触点闭合,和主触点机械相连的辅助常闭触点断开，辅助常开触点闭合，从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,和主触点机械相连的辅助常闭触点闭合，辅助常开触点断开，从而切断电源。对重任务型电机，如机床主电机、升降设备、绞盘、破碎机等，其平均操作频率超过100次/min，运行于起动、点动、正反向制动、反接制动等状态，可选用CJl0Z、CJl2型的接触器。选用时，接触器额定电流大于电机额定电流。本次在选用电机接触器上，经过计算和安全角度出发得到一个选用斯莱德LC1-E25 10的接触器。是一个三相交流使用的电磁式220v接触器。如图3-18所示。接触器的图形符号和文字符号如图3-19所示。图3-18 三相交流接触器（3）中间继电器 按照继电器在保护回路中的作用还可分为启动继电器、量度继电器、时间继电器、信号继电器和出口继电器，它们起到的作用不一样，自然原理也不一样，这里我们通过中间继电器原理图来了解一下中间继电器。在控制电路中传递中间信号，其实中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，只是中间继电器触头只能通过小电流一般是采用的是DC24V进行线圈的控制。中间继电器实物图，如图3-19所示。 图3-19 中间继电器中间继电器原理：中间继电器的线圈装在u形的导磁体上，导磁体上面有一个衔铁，导磁体两侧装有两排触点单片，在非动状态下将衔铁向上托起，使衔铁与导磁体之间保持一定的间隙，当气隙间的电磁力矩超过反作用力矩时，衔铁被吸向导磁体，同时衔铁压动触点弹片，使常闭触点断开常开触点闭合，你完成了信号的传递。中间继电器的在整个控制系统中的作用，如图3-20所示。 图3-20 中间继电器工作效果图中间继电器原理图有的比较简单，有的相对来说要复杂一些，以上的这张中间继电器原理图就相对来说比较简单浅显，。机床改造中会用到不同的电气元件，它们的规格也是不同的。 （4）开关电源 开关电源是利用现代电力技术控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般有脉冲宽度调制控制IC和MOSFET。开关电源在数控机床的电气控制中应用的十分的广泛，它主要为我们的数控机床的系统、元件、模块、及各个开关信号提供为稳定的低压电源信号。在开关电源中，有分为直流与交流变压。至本次设计中，采用的是交流220V变直流24V的开关电源。因为在本次的改造设计中采用的是FANUC数控系统以及FANUC的伺服模块及I/O Link模块，它们的工作电压以及信号处理电压为DC24V。并且在本次的本次的设计中，为了避免系统与I/O Link模块的型号的处理之间产生干扰，所以在设计中采用的了两个开关电源进行分别供电。开关电源实物，如图3-20 所示。图3-20 开关电源（5）变压器数控机床的机械运动及信号的传输处理都是离不开电源的。在日常的生活中，也许我们觉得我们的电源看不出来它时不稳定，但事实上，生活中我们所用的电称之为市电，踏实达不到我们机床进行精密加工的要求的。而在本次的设计中，我们采用的是FANUC数控伺服放大器。它采用的是日本的工业电压的标准即3相200V的电压。所以我们采根据电机功率的计算选择了一个10KW的外置变压器。在电器柜中，我们机床数控系统需要工作电压，所以采用了一个内置的380V变AC220V的变压器，让它变压为AC220V以后接入到开关电源进行转换为DC24V的电压，进行系统及其它低压元件供电。机床改造所用电器元件清单见附表1 （3） 电气控制系统设计、连接1.电器柜的设计（1）在设计电柜时，必须充分考虑电柜运输和使用的环境条件，参考下表。另外，还要考虑减少 CRT屏幕的电磁干扰，预防噪声和方便维修。如图2-21所示图3-21 电柜环境参考表（2） .电柜的密封需满足运输和使用的环境要求，设计电柜时必须有效防止灰尘、冷却液和有机溶液的进入，防止其对设备造成伤害，要求达到IP54的防护等级。第一个数字代表接触和外来保护等级，第二数字代表防水等级。外来保护等级5：防护灰尘 不可能完全阻止灰尘进入，但是灰尘的进入量不应超过这样的数量，即对装置或者安全造成损坏。防水等级4：防护喷水 从每个方向对准箱体的射水都不应该引起损害。在空气入口处使用空气过滤器，控制气流以保证进入空气入口的灰尘量。如图3-22所示。电柜到机床的电缆接口设计需使用锁紧件，备用口需加孔堵满足密封条件：使用电缆锁紧装置进行密封，可同时起到电缆的固定作用。如图3-23所示。电柜门及操作站的密封处理：使用密封胶条或其他密封措施进行密封处理。如果电柜或操作站部分密封不够充分，灰尘就会不断穿过缝隙而附着在单元上，灰尘累积会引起绝缘效果的恶化。如图3-24所示。 图3-22 风扇或空气入口空气过滤器及护 图3-23 电缆锁紧装置及孔堵图片 图3-24 柜门加密封胶条可防止灰尘累积（3）.电柜的制造工艺：对于电柜板金的制作要求首先是能够为柜内电气设备提供一个可靠的保护箱体，同时必须拥有良好的接地。在实际生产中柜内接地螺丝只是使用镀锌螺丝且由于使用焊接的方法固定在柜内，使得被焊接后的螺丝很快就发生锈蚀现象。况且电柜还要经过油漆烘漆等柜体防腐蚀和美观处理，这样一来接地螺丝反而成了“准绝缘螺丝”，其接地效果会大打折扣。所以电柜制作时一般采用铜质螺柱，电柜的柜门将全部焊上接地桩而取代过去的接地螺丝。以解决以前“准绝缘”螺丝的问题。（4）.电柜内部温升设计：安装在电柜内部元件产生的热量会使电柜内部的温度升高。因为产生的热是通过电柜自身表面散热，电柜的内部温度和电柜外部温度会在一定热水平上保持平衡。如果产生的热是一个常量，电柜的表面面积越大，电柜内部的温升就越慢。要进行电柜的温升设计，就要计算电柜内产生的热量，估算电柜的表面面积，如果需要，可以通过在电柜内部安装热交换器或空调来改善热交换条件。采用500w的制冷空调进行温度控制。2.电气原理图设计（见附图 X714B数控铣床改造电气原理图) 本次采用CAD进行电路图绘制.因此，电气原理图是电气系统图的一种。是根据控制线图工作原理绘制的，具有结构简单，层次分明。主要用于研究和分析电路工作原理。电气布置安装图主要用来表明各种电气设备在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置。为机械电气在控制设备的制造、安装、维护、维修提供必要的资料。电气安装接线图是为了进行装置、设备或成套装置的布线提供各个安装接线图项目之间电气连接的详细信息，包括连接关系，线缆种类和敷设线路。（1）.电气原理图设计：电气原理图是用来表明设备电气的工作原理及各电器元件的作用，相互之间的关系的一种表示方式。 运用电气原理图的方法和技巧，对于分析电气线路，排除机床电路故障是十分有益的。电气原理图一般由主电路、控制电路、保护、配电电路等几部分组成。（2）.电气原理图标注：常见的标有：QS刀开关、FU熔断器、KM接触器、KA中间继电器、KT 时间继电器、KS 速度继电器、FR 热继电器、SB 按钮、SQ 行程开关。（3）.元件技术数据：A.电气元件明细表：元器件名称、符号、功能、型号、数量等B.用小号字体注在其电气原理图中的图形符号旁边。 (4). 常用术语：失电压、欠电压保护：由接触器本身的电磁机构来实现，当电源电压严重过低或失压时，接触器的衔铁自行释放，电动机失电而停机。 点动与长动：点动按钮两端没有并接接触器的常开触点；长动按钮两端并接接触器的常开触点。联锁控制：在控制线路中一条支路通电时保证另一条支路断电。双重互锁：双重互锁从一个运行状态到另一个运行状态可以直接切换既“正-反-停”。 直接启动：把电源电压直接加到电动机的接线端，这种控制线路结构简单，成本低，仅适合于实践电动机不频繁启动，不可实现远距离的自动控制。欠压起动：指利用起动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行起动，待电动机起动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运行。3.电器柜电器元件布线设计（见附图3 电器柜元件布置图）（1）对于元器件的分布，一般依据以下原则进行布局： 通过强电流和弱电流的元器件尽量分开。 同一类元件尽量紧靠安装，如断路器和断路器安装在一起，继电器和继电器安装在一起，接线端子排尽量布置在一排等等。 元件布局时，必须要考虑到布线的简洁、方便，节约成本且维修方便。 电气元件及其组装板的安装结构应尽量考虑方便正面拆装。如有可能，元件的安装紧固件应能在正面紧固及松脱。 各电器元件应能单独拆装更换，而不影响其他元件及导线束的固定。 电阻器等电热元件安装一般应安装在箱子的上方，安装方向及位置应考虑到利于散热并尽量减少对其它元件的热影响。 柜内的PLC等电子元件的布置要尽量远离主回路、开关电源及变压器，不得直接放置或靠近柜内其他发热元件的对流方向。 主令操纵电器元件及整定电器元件的布置应避免由于偶然触及其手柄、按钮而误动作或动作值变动的可能性。 系统或不同工作电压电路的熔断器应分开布置。 熔断器、使用中易于损坏、偶尔需要调整及复位的零件，应不经拆卸其他部件便可以近，以便于更换及调整。 元件排版应考虑到元件的布置对线路走向和合理性的影响。对大截面导线转弯半径的考虑，对强弱电元件之间的距离放置，对发热元件的方向布置，为最大限度的防干扰对PLC和其他仪器仪表相对于主回路和易产生干扰源元件之间的布置等等。这些都成为排版布置时必须综合考虑的问题。（2）抗干扰和接地对策：电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。以下这些措施实施简单，效果明显，能够很好的提高抗干扰能力。(3) 接地： 接地的含义是提供一个等电位点或等电位面。接地可以接真正的大地，也可以不接，例如飞机上的电子电气设备接飞机壳体就是接地。如果接的是大地，则地线的电位就是大地电位，为零电位。接地的目的有两个：一是为了保护人身和设备的安全，免遭雷击、漏电、静电等危害，这类地线称为保护地线，应与真正的大地相连接。由于电柜壳体是通过保护地线接大地的，机壳始终保持大地电位，即使人手接触柜体也不会发生危险。如果不接保护地线，故障时柜体电位很高，这时人手触及柜体，故障电流就会全部流过人体入地，从而产生触电的危险；二是为了保证设备的正常工作，例如直流电源常需要有一极接地，作为参考零电位，其他极与之比较。信号传输也常常需要有一根线接地，作为基准电位，传输信号的大小与该基准电位相比较。对设备进行屏蔽时在很多情况下只有与地相结合，才能起到应有的效果。这类称为工作地线，在电子设备中一定要注意工作地线的正确接法，否则会产生共地线阻抗干扰、地环路干扰或共模电流辐射等等。 (4）信号线的分离 ，机床中使用的电缆种类如下所述：组信号线抗干扰处理办法 A初级交流电源线将 A 组电缆与 B 组和 C 组电缆分开捆绑（分组捆绑时两组电缆间距离至少 10cm）。或者将 A 组电缆进行屏蔽（使用接地板在两组间进行屏蔽）在线圈或者继电器上安装灭弧装置或者二极管。次级交流电源线交流/直流电源线（包括伺服和主轴电机的电源线）交流/直流线圈交流/直流继电器 B直流线圈（24VDC）将直流线圈和继电器与二极管连接起来。将B 组电缆与A 组电缆分开捆绑，或者将B 组电缆进行屏蔽。B 组电缆与C 组电缆尽量远离。建议将B 组电缆屏蔽处理。直流继电器（24DC）CNC 和强电柜之间的DI/DO 电缆CNC 和机床之间的DI/DO 电缆连接控制单元及它外围设备的24-VDC输入电源电缆I/O LINK电缆将C 组与A 组电缆分开捆绑，或者将C 组电缆进行屏蔽。C 组电缆与B 组电缆尽量远离。 CNC与CNC 与CRT/MDI 之间的电缆长度小于30cm时不用屏蔽。用于位置和速度反馈的电缆CNC 与主轴放大器之间的电缆位置编码器的电缆手摇脉冲发生器的电缆CNC 与CRT/MDI 之间的电缆CRS-232-C与RS-422 用的电缆电池用的电缆其它屏蔽用的电缆 4.电气控制系统连接简介（1）主电路部分 数控铣床SVPM伺服驱动器电源：三相200V、电柜空调电源：AC 220V、控制电路电源：DC 24V、数控系统控制单元电源：DC 24V 、数控系统I/O模块电源：DC 24V、主轴电机变频驱动电源：三相380V 。 （2）主电路的解析伺服放大器的的供电：三相交流380V经过变压器以后变压为三相200的电压，然后三相200V的电压伺服放大器上的接口接入到SVPM中，然后伺服放大器根据得到的指令进行伺服电人驱动。电柜空调的供电：空调所用的电源是220V电源进行驱动的，380V电压在经过变压器变压为220V以后，分一路给空调作为动力电源。却电机供电:冷却电机采用的是三相380V的电源作为它的动力电源，由PMC控制它的动作。主轴的变频器供电:三相380V在空气开关的作用以后接入到变频器中，然后变频器在根据系统的指令，进行电压变频，进行电机转速和转向的调整驱动。在主轴电机运转中可以用FANUC的伺服放大器进行驱动，也可以用变频器进行信号的放大处理以后进行电机的驱动。如图所示。图2-8变频器连接示意图（3）控制电路部分数控铣床的启动控制电路部分原理图如图3-25.主轴松紧刀的控制是有PMC来进行控制的，同样低压控制高压工作的原理。主轴松紧刀电路图，如图3-26所示。 图3-25 数控铣床启动控制电路图 图3-26 主轴松紧刀控制电路图 在机床的电器控制电路中，很多的电器元件是用我们的PMC来控制我们的继电器的动作，从而进行机械元件的运动。PMC所需的是在I/O进行信号的接受和发出，I/O是用的24V电源进行信号的传输。如图3-27所示. 图 3-28 I/O控制信号图 3-27 电器柜内电气元件连接实物图四、FANUC 0i mate MD 数控系统参数设定、PMC调试 FANUC 0i mate MD数控系统具有丰富机床参数。数控参数是数控系统用来匹配数控机床机器功能的一系列数据，数控系统硬件连接完成后，要对其进行系统参数的设定和调整，才能保证数控机床能够正常运行，达到机床加工功能要求和精度要求；同时，参数设置在数控机床调试与维修中起着重要的作用。4（一）轴设定参数（1）一般第一次系统上电时。最好进行上电参数全清。1 同时按住MDI键盘上的和键不松手。2 此时系统接通电源，指导存储器全部清除界面出现为止，如图3-28所示。3 用MDI键盘上的数字输入1，表示全部清除被执行。图3-29 上电全清界面上电进行机床参数的全清，以后机床会出现部分的报警。可进行一下的处理。4序号报警号报警含义附注1100参数可写入或参数写保护打开2506/507硬超程报警设置3004#5可消除3417伺服参数设定不正确（2）基本参数设定运用参数设定帮助功能进行设定操作，按SYSTEM功能键会循环出现参数、诊断、参数设定支援三个画面。如图