DM1简明培训手册.doc

亚龙YL-DM1型数控铣床智能实训考核设备简明培训手册亚龙科技集团有限公司技术部2005.10（内部资料）（一）各模块工作原理说明1、简介YL-DM1型数控实训考核台采用华中世纪星HNC-21M数控系统，X/Y轴采用步进电机驱动，Z轴采用伺服电机驱动，主轴采用变频调速，对机床控制上采用面板控制和手摇脉冲发生器控制相结合的方式。系统PLC为内置式结构，并把输入输出单元置于主机外，方便连接。变频单元、步进单元、伺服单元，手持单元的工作状态也通过PLC输入系统，由系统产生相应的控制信号，从而对系统各单元进行控制，本考核台可分为电源单元模块、主轴单元模块、步进单元模块、伺服单元模块、PLC输入输出模块、手摇单元模块、故障设置模块、系统主机模块。方框图如图1：下面就各单元模块的工作原理进行阐述。电源模块系统主机模块手摇单元Y轴单元X轴单元PLC输入单元PLC输出单元故障设置系统变频单元XS9XS30XS31Z轴伺服单元XS32XS20XS10XS82、电源单元模块：该模块为各单元提供电源，可分为数控部分电源、故障设置系统电源。数控部分电源，又可分为伺服主电源、控制电源。伺服主电源由三相输入电源经伺服变压器获得，电压为220V；控制电源也是由三相输入电源经控制变压器获得，次级有三组电压输出，一组为220V输出，作为伺服控制器的控制电源和冷却泵接触器的线圈电源。同时也作为开关电源的输入电源用。开关电源输出为DC24V，供给系统、伺服控制器辅助电源、PLC用。控制变压器的另外一组为80V，作为步进驱动器的工作电源使用，第三组24V为工作灯的电源。 3、步进单元模块 该模块控制着机床X、Y轴的运动，电机采用混合式五相十拍步进电机，控制器采用80V电压供电，由控制变压器输出，经过空气开关QF4获得，控制信号由系统经过XS30、XS31端子来控制步进驱动器，若脉冲“+”或“”断路，则电机不能运行；若方向“+”或“” 断路，则电机为单方向运行。X、Y的出错端是指由于驱动器的故障而产生的信号经过PLC输入板（X16/68号线）输入系统，正常时，68号线为高电平，PLC的指示灯亮，X、Y轴共用一个PLC输入端 ，两路为并联连接，当系统报警出错时，故障诊断只显示X轴单元错误，此时应注意，有可能也会是Y轴有问题。接线端子上的A、B、C、D、E为步进电机的工作电源，与步进电机相连。4、伺服单元模块 伺服单元模块控制着机床的Z轴，采用半闭环控制方式，系统控制信号通过伺服驱动器控制伺服电机的运转，同时伺服电机上的光电编码器也把电机的运转信号反馈给驱动器，伺服 驱动器工作时有三路电源同时供电。主电源为R、S、T端，由380V经QF2再经伺服变压器供给，（上电顺序应严格按照操作说明书进行），控制电源为380V经控制变压器变为220V，控制辅助电源为DC 24V，是由开关电源供给。面板上的HXS2插头为电机上的光电编码器的接口，是把光电编码器的反馈信号驱动器中。HXS3是系统对电机进行控制的信号，CP为脉冲控制端，DIR为方向控制端，U、V、W为电机的主电源控制端，HXS4是辅助控制端，伺服驱动器工作状况通过此端子与PLC端口连接。EN端为使能端，是与PLC的Y02/64号线相连，正常对COM端电压为DC0V，ACL端是与PLC的Y01/65号线相连，正常对COM端电压为DC22.50V，ALM端是与PLC的X15/66号线输入相连，正常对COM端电压为DC4.48V，MC1、MC2为内部保护继电器的常开输入端，若伺服驱动器正常，则MC1、 MC2接通，KA10继电器吸合，表示伺服可以运行，COM，24V为辅助电源端，OH1、OH2为电机热保护端，当电机过热时，OH1、OH2开路，并且驱动器报警。5、主轴变频模块该模块控制着主轴的运转，受系统的控制，L1、L2、L3为输入主电源，直接取自三相输入电源，U、V、W为变频器的输出端，直接连接至电机，AL0、AL1为内部继电器常开端，正常时，AL0、AL1 接通，当出错时，AL0、AL1断开，AL0是通过（X17/48号线）PLC输入端与系统连接，12速度到端子是当变频器输出达到系统设定时，与COM2端接通，由X20/49号线经PLC输入板到系统，P24为变频器内部的24V电源，1、2（正反转）为变频器的正、反控制端，当P24与1端接通时，变频器正转， P24与 2 端接通时，变频器反转，而P24与1、2的接通是由系统控制PLC输出板上的继电器KA3、KA4的吸合来实现的 ，变频器的速度调节是由系统XS9端输出的模拟信号（电压）来控制的，控制电压为010V之间调节，通过改变电压来调节电机的转速，其端子为O、L端。6、PLC输入PLC输出单元模块该模块由两块印刷板构成，通过25针的插头与系统内的 PLC相连， 把外部的信号通过输入板输入系统 ，同时也把系统的信号通过输出板传递给各单元模块，实现系统的控制， PLC输入可分为NPN 型和PNP型两种，当NPN输入端为低电平时，相应的指示灯亮，当PNP输入端为高电平时，相应的指示灯亮，指示灯亮表示为该信号有效。（如图1）PLC输出为继电器式，两只大继电器分别为KA9和KA10， 控制着伺服允许与外部允许，伺服允许在模块中介绍过，外动允许是指各行程开关，急停开关都正常时，KA9吸合，外动允许运行，系统显示正常方式，若X、Y、Z的限位开关及系统面板上的急停按钮与手摇发生器上的急停有一个断开时， KA9不吸合，系统显示急停。冷却电机的启停， 主轴的正反转，伺服抱闸等都是由系统控制PLC的输出继电器来实现的，同时，X轴、Y轴、Z轴的正负限位、回零也是通过PLC输入板输入到系统的，由系统识别出机床工作台的运行位置。 图1PLC输入输出板的指示灯代表含意：输入板： 输出板：D0 X轴正限位 D18 伺服允许 LED2 主轴正转 D1 X轴负限位 D19 外部允许 LED3 主轴反转 D2 Y轴正限位 LED4 冷却启动 D3 Y轴负限位D4 Z轴正限位D5 Z轴负限位D8 X轴回零D9 Y轴回零D10 Z轴回零 D13 伺服报警 D14 步进出错报警D15 主轴报警 7、手持单元模块手持单元是由控制台侧面的DB25芯 与系统相连，手持上的急停与 X、Y、Z轴上的 常闭限位开关，系统主机上的急停开关串联，去控制KA9的吸合，手持内部有一手摇脉冲发生器， 由DC5V电源供电，这个电源来自系统内部，A、B分别为A、B相脉冲， 倍率、轴选择，是由波段开关进行接通选择，若接通哪一路，则将DC24V的 负极连接到系统中。 8、系统主机单元模块 系统主机单元由HNC21M主机构成，工作电压为DC24V，取自开关电源的输出端，有7个控制端口，分别为XS9（变频控制），XS30（X轴单元）XS31（Y轴单元），XS32（Z轴单元），XS10、XS20（PLC输入、输出单元）XS8（手持单元），面板上的探针分别是各对应控制口的引脚，以便于测量。9、故障设置系统本系统用于数控系统故障点的设置，有开始、短路 、交叉、干扰等故障形式，配合软件进行设置故障点。（二） 数控铣床故障现象及软件判别答案故障号继电器动作故障实际位置故障答案区向A区向B区向CG1P11P0变频（BP）BPOUT-U，V，W， 内部开路变频（BP）111开路112开路113开路G2P11P1步进X（XPG）OUT-A、B、C、D，内部开路步进X（XPG）305开路306开路307开路308开路G3P11P2步进Y（YPG）OUT-B、C、D、E，内部开路步进Y（YPG）326开路327开路328开路329开路G4P11P3其它（OTHER）系统电源+24V，外部开路其它（OTHER）CZ1-7，50开路51，50开路G5P11P4其它（OTHER）变频器输入电压，外部开路其它（OTHER）1，101开路2，102开路3，103开路G6P11P5其它（OTHER）控制变压器输入电源，外部开路其它（OTHER）1，25开路G7P11P6伺服（HSV）输入220V电源，内部开路伺服（HSV）203开路204开路G8P11P7其它（OTHER）冷却接触器线包电源，外部开路其它（OTHER）30，34开路G9P12P8步进X（XPG）输入AC80V上端子，内部开路步进X（XPG）310开路311开路G10P12P9步进Y（YPG）输入AC80V下端子，内部开路步进Y（YPG）330开路331开路G11P12P10其它（OTHER）伺服HXS4-EN端子，外部开路其它（OTHER）64，217开路64，HXS4-1开路G12P12P11其它（OTHER）PLC板KA9线包和PLC连接，外部开路其它（OTHER）75，76开路G13P12P12其它（OTHER）PLC板X23端和KA9触头之间，外部开路其它（OTHER）77，88开路G14P12P13其它（OTHER）PLC板X12端和CZ2-1/90，Z轴回零限位开关，外部开路其它（OTHER）CZ2-1，79开路90，79开路G15P12P14其它（OTHER）PLC板X10和CZ2-3/92，X轴回零限位开关，外部开路其它（OTHER）CZ2-3，81开路92，81开路G16P12P15其它（OTHER）开关QF5（+24V开关）输出和CZ1-9/39，工作灯，外部开路其它（OTHER）CZ1-9，38开路39，38开路G17P20P0手持（HAND） HB脉冲，内部开路手持单元（HAND）442开路G18P20P1变频（BP）AL0 内部开路报警变频（BP）104开路59开路G19P20P2P20P6P51P7变频（BP）DAS+/DAS- 内部短路变频（BP）106短路107短路G20P20P3变频（BP）正转1，内部开路变频（BP）109开路G21P20P4变频（BP）反转2，内部开路变频（BP）110开路G22P20P5变频（BP）P24，内部开路变频（BP）108开路G23P20P6变频（BP）DAS+ 内部开路变频（BP）106开路107开路G24P20P7手持单元（HAND）选轴X，内部开路手持（HAND）439开路G25P31P1P31P2步进X（XPG）CP+/CP-，内部开路步进X（XPG）PGX-1开路300开路PGX-2开路301开路G26P31P3步进X（XPG）出错+/出错-，内部短路步过X（XPG）PGX-7短路304短路PGX-8短路56短路G27P31P3P31P4步进X（XPG）DIR+，内部开路步过X（XPG）PGX-3开路302开路PGX-4开路303开路G28P31P5P31P6步进Y（YPG）CP+/CP-，内部开路步进Y（YPG）PGY-1开路320开路PGY-2开路321开路G29P31P7步进Y（YPG）出错+/出错-，内部短路步进Y（YPG）PGY-7短路304短路PGY-8短路56短路G30P31P8伺服（HSV）HXS3 DIR+，内部开路伺服（HSV）HXS3-20开路215开路HXS3-21开路216开路G31P32P9伺服（HSV） HXS4 MC1 内部开路伺服（HSV）HXS4-9/56开路HXS4-10/220开路G32P32P10伺服（HSV） HXS4子 ALM/COM，内部短路伺服（HSV）HXS4-14/219短路HXS4-7/56短路G33P32P11O32P12其它（OTHER）HXS2 +A/-A，外部开路其它（OTHER）227，258开路234，265开路HXS2-18，SVP17-2开路HXS2-35，SVP17-3开路227，SVP17-27开路HXS2-18，258开路234，SVP17-3开路HXS2-35，265开路伺服（HSV）HXS2-18开路227开路HXS2-35开路234开路G34P32P13P32P14其它（OTHER）HXS2 +B/-B，外部开路其它（OTHER）HXS2-16，SVP17-4开路HXS2-16，257开路226，SVP17-4开路226，257开路伺服（HSV）HXS2-16开路226开路HXS2-33开路233开路G35P32P15P32P16伺服（HSV） HXS3 CP+/CP-，内部开路伺服（HSV）HXS3-19开路214开路HXS3-18开路213开路G36P40P0系统（HNM）XS20 Y11 ，内部开路系统（HNM）XS20-21开路G37P40P1系统（HNM）XS20 Y10 ，内部开路系统（HNM）XS20-9开路G38P40P2P40P3其它（OTHER）XP20-23/Y05CP20-12/Y10 外部交叉XP20-9/Y010CP20-11/Y05其它（OTHER）XP20-23，CP20-11交叉XP20-9，CP20-12交叉XP20-23，XP20-9交叉CP20-11，CP20-12交叉XP20-23，CP20-12交叉XP20-9，CP20-11交叉G39P40P4系统（HNM）XS20 Y05，内部开路系统（HNM）XS20-23开路G4040P5其它（OTHER）XP10X11，外部开路其它（OTHER）XP10-21，CP10-21开路G41P40P6系统（HNM）XS8 +5V，内部开路系统（HNM）XS8-25开路XS8-13开路G42P40P7其它（OTHER）XS8-21选Y轴，外部开路其它（OTHER）XP8-21，CZ10-21开路XP8-21，421开路G43P51P1P52P9其它（OTHER）步进CP+/CP-，外部开路其它（OTHER）XP31-14，PGY-1开路XP31-14，320开路XP31-7，PGY-2开路XP31-7，321开路G44P51P2P52P10系统（HNM），XS30（X步进）DIR+，内部干扰系统（HNM）XS30-15干扰XS30-8干扰G45P51P3其它（OTHER）XP30（X步过）DIR+，外部开路其它（OTHER）XP30-15，PGX-3开路XP30-15，302开路G46P51P4P52P13其它（OTHER）XP30（X步过）CP+/CP-，外部开路其它（OTHER）XP30-14，PGX-1开路XP30-14，300开路XP30-7，PGX-2开路XP30-7，301开路G47P51P5P52P11系统（HNM），XS30（X步进）CP+/CP-，内部开路系统（HNM）XS30-14开路XS30-7开路G48P51P5P51P6P52P11P52P14系统（HNM）X步进CP+/CP-，内部干扰系统（HNM）XS30-14干扰XS30-7干扰G49P51P5P52P11P52P12系统（HNM）（X步进）CP+/CP-，内部短路系统（HNM）XS30-14短路XS30-7短路G50P51P8其它（OTHER）主轴XP9 OUT，外部开路其它（OTHER）XP9-6，106开路G51P52P10系统（HNM）（X步进）DIR+，内部开路系统（HNM）XS30-15开路XS30-8开路G52P52P15系统（HNM）主轴XS9 OUT 内部开路系统（HNM）XS9-6开路XS9-7开路XS9-8开路XS9-15开路G53P52P15P52P16系统（HNM）主轴XS9 OUT 内部干扰系统（HNM）XS9-6干扰XS9-7干扰XS9-8干扰XS9-15干扰G54P61P1P62P9P62P10P62P11系统（HNM）（Y步进）CP+/CP- 内部干扰系统（HNM）XS31-14干扰XS31-7干扰G55P61P2P62P10P62P11系统（HNM）（Y步进）CP+/CP- 内部短路系统（HNM）XS31-14短路XS31-7短路G56P61P3其它（OTHER）Y步进DIR+，外部开路其它（OTHER）XS31-15，PGY-3开路XS31-15，322开路G57P61P4P61P7P62P13P62P14系统（HNM）伺服CP+/CP- ，内部干扰系统（HNM）XS32-14XS32-7干扰干扰G58P61P5P62P15其它（OTHER）伺服CP+/CP-，外部开路其它（OTHER）XP32-14，HXS3-19开路XP32-14，214开路XP32-7，HXS3-18开路XP32-7，213开路G59P61P6P61P7P62P14系统（HNM）伺服CP+/CP-，内部短路系统（HNM）XS32-14短路XS32-7短路G60P61P7P62P14系统（HNM）伺服CP+/CP-，内部开路系统（HNM）XS32-14开路XS32-7开路G61P61P8系统（HNM）伺服DIR+，内部开路系统（HNM）XS32-15开路XS32-8开路G62P6210P62P11系统（HNM）（Y步进）CP+/CP-，内部开路系统（HNM）XS31-14开路XS31-7开路G63P62P12系统（HNM）（Y步进）DIR+，内部开路系统（HNM）XS31-15开路XS31-7开路G64P62P16其它（OTHER）伺服DIR+，外部开路其它（OTHER）XP32-15，HXS3-21开路XP32-15，216开路（三）故障点测判方法本节仅介绍可设故障的常用测判方法，如电压法、电阻法等。未能穷尽之处请参阅相关资料。 G1：启动主轴，主轴电机不转，变频器数码管有数值显示，测变频器输出电压。 G2： X轴不能移动，切断机床电源， 把步进电机上的连接线拆下来，测量步进输出AB、BC、CD、DE之间的电阻，正常时为1.4M，故障时为无穷大。G3：Y轴不能移动，切断机床电源， 把步进电机上的连接线拆下来，测量步进输出AB、BC、CD、DE之间的电阻，正常时为1.4M，故障时为无穷大。G4：系统无显示，测系统电源，依原理图判断出断点。G5：变频器数码管无显示，测变频器输入电源，依原理图判断出断点。G6：控制电路断电，测控制变压器输入电源，依原理图判断出断点。G7：伺服驱动器数码管无显示，测伺服驱动器输入电源端子有电压，断电测电阻为无穷大，确定为内部开路。G8：冷却电机不能启动，冷却接触器不吸合，依原理图判断出断点。G9：X轴不能移动，测X轴步进驱动器输入电压，类似G7。G10：Y轴不能移动，测Y轴步进驱动器输入电压，。类似G7G11：伺服使能指示灯灭，Z轴不能运行。测EN-COM电压，正常为DC22.52V，故障时为0V，依原理图判断出断点。G12：KA9不能吸合，依原理图判断出断点。G13：PLC输入板上的LED19不亮，依原理图判断出断点。G14：Z轴不能回零，依原理图判断出断点。G15：X轴不能回零，依原理图判断出断点。G16：工作灯不亮，依原理图判断出断点。G17：手持不能用，测HA与HB对5VGND端的波形，摇动码盘，正常时波形为下图：G18：系统主轴报警，测AL0-AL1电压，正常是为DC0V。再依原理图判断出断点。G19：主轴不工作，启动主轴，测O/L电压，正常为AC1-10V，故障时为0V。G20：主轴不能正转，不启动主轴，测端子1与P24的电压，正常时为DC22V。G21：主轴不能反转，不启动主轴，测端子2与P24的电压，正常时为DC22V。G22：主轴不能启动，不启动主轴，测端子COM2与P24的电压，正常时为DC12V。G23：主轴不工作，启动主轴，测O/L电压，正常为AC1-10V，故障时为0V。再断电测O/L的电阻。G24：手持不能选X轴，用电压法依原理图判断出断点。G25：X轴不能移动，断电测CP+/CP-电阻，正常时为4.4K，故障时为无穷大。G26：系统X轴报警，断电测出错+/出错-，正常电阻为1.5K，故障时为0。G27：X 轴单方向，断电测DIR+/DIR-电阻，正常为4.4K，故障时为无穷大。G28：Y轴不能移动，断电测CP+/CP-电阻，正常时为4.4K，故障时为无穷大。G29：系统X轴报警，拆下Y轴控制端子，断电测出错+/出错-，正常电阻为1.5K，故障时为0。G30：Z轴单方向，断电测DIR+/DIR-电阻，正常为990，故障时为无穷大。G31：KA10不吸合，依原理图判断出断点。32：PLC输入板上的LED13不亮，正常ALM/COM的电压为DC4.48V，故障是无穷大。再依原理图判断出断点。33：用Z轴手轮轻轻转动2度，测HXS2+A/-A的波形。34：用Z轴手轮轻轻转动2度，测HXS2+B/-B的波形。35：Z轴不能移动，断电测CP+/CP-电阻，正常时为1K，故障时为无穷大。36：主轴不能反转，PLC输出板上的D3不亮，依原理图判断出断点。 37：主轴不能正转，PLC输出板上的D2不亮，依原理图判断出断点。38：主轴与冷却工作不正常，观察PLC输出板上的指示灯状况，再依原理图判断出故障点。39：冷却不工作，观察PLC输出板上的指示灯状况，再依原理图判断出故障点。40：Y轴不能回零，