数控系统的参数设置与调整.doc

实训三 数控系统的参数设置与调整一、实验目的1、熟悉HED21S数控系统的定义及设置方法。2、了解参数设置对数控系统运行的作用和影响二、实训设备HNC-21TF数控系统综合实验台万用表工具三、相关知识1 、参数设置操作 （ 1 ）常用名词几按键说明 部件： HNC 21TF 数控装置中各控制接口或功能单元 权限： HNC2lTF数控装置中，设置了三种级别的权限，即数控厂家、机床厂家、用户；不同级别的权限，可以修改的参数是不同的。数控厂家权限级别最高，机床厂家权限其次，用户权 限的级别最低。 主菜单与子菜单：在某一个菜单中，用Enter键选中某项后，若出现另一个菜单，则前者 称主菜单，后者称子菜单。菜单可以分为两种：弹出式菜单和图形按键式菜单，如图 51所 示。 图 51 主菜单及子菜单 参数树：各级参数组成参数树，如图 52所示。 图 52 数控装置的参数树 窗口：显示和修改参数值的区域。 (2)参数查看与设置(F3一F1)。 在图 53所示的主操作界面下，按F3键进入“参数功能”子菜单。命令行与菜单条的显示 如图 54所示。 图 53 主操作界面 图 54 参数功能子菜单 参数查看与设置的具体操作步骤如下： 在“参数功能”子菜单下，按 F1键，系统将弹出如图55所示的“参数索引”子菜单 图 55 参数索引子菜单 用 、 键选择要查看或设置的选项，按 Enter键进入下一级菜单或窗口； 如果所选的选项有下一级菜单，例如“坐标轴参数”，系统会弹出该选项的下一级菜单，如图56所示的“坐标轴参数”菜单； 用同样的方法选择、确定选项，直到所选的选项没有更下一级的菜单，此时，图形显示窗口将显示所选参数块的参数名及参数值，例如在“坐标轴参数”菜单中选择“轴 0”，则显示如图56右上所示的“坐标轴参数一轴。”窗口；用 、 、 、 、 PgUp、PgDn等键移动蓝色光标条，到达所要查看或设置的参数处； 图 56 坐标轴参数 轴 0 窗口 如果在此之前，用户没有进入“输入权限 F3”菜单， 或者输入的权限级别比待修改的参数所需的权限低， 则只能查看该参数。若按 Enter键试图修改该参数， 系统将弹出如图 57所示的提示对话框； 图57系统提示对话框之一完成了权限设置后，输入了修改此项参数所需的权限口令；若用户按 Enter键，则进人参数设置状态(在参数值处出现闪烁的光标，如图58所示)。在输入完参数值后，按Enter键确认(或按Esc键取消)刚才的输入或修改，此时光标消失； 图 58 修改参数 继续用 、 、 、 、 PgJp、Pg)n等键在本窗口内移动蓝色光标条，到达需要查看或设置的其他参数处，重复步骤，直至完成窗口中各项参数的查看和修改； 按Esc或F1键，退出本窗口。如果本窗口中有参数被修改，系统将提示是否保存所修 改的值，如图 59所示，按Y键存盘，按N键不存盘；然后，系统提示是否将修改值作为缺省值 保存，如图 5一lO所示，按Y键确认，按N键取消。 系统回到“参数索引”菜单(见图55)，这时可以 继续进入其他的菜单或窗口，查看或修改其他参数；若连 续按 Esc：键，将最终退回到参数功能子菜单(见图54)。 如果有参数已被修改，则需要重新启动系统，以便使新参 数生效。此时，系统将出现如图 5一11所示的系统提示对 话框。 图 59 系统提示对话框之二 图 510 系统提示对话框之三图 511 系统提示对话框之四 (3) 输人权限口令 (F3 一 F3) 。 数控装置的运行，严格依赖于系统参数的设置，因此，对参数修改权限分三级予以规定。 数控厂家：最高级权限，能修改所有参数。 机床厂家：中间级权限，能修改机床调试时需要设置的参数。 用户厂家：最低级权限，仅能修改用户使用时需要改变的参数。 数控机床在最终用户处安装调试后，一般不需要修改参数。在特殊的情况下，如需要修改参数，首先应输入参数修改的权限口令，如图 5 12 所示。具体操作步骤如下： 在参数功能子菜单 ( 见图 5 4) 下按 F3 键，系统会弹出权限级别选择窗口； 用 、 键选择权限，按 Enter 键确认，系统将弹出输入口令对话框； 在口令对话框中输入相应的权限口令，按 Enter 键确认； 若所输入的权限口令正确，则可进行此权限级别的参数修改；否则，系统会提示权限口令输入错。 图 512 输入权限口令 2 、参数详细说明 逻辑轴： X 轴、 Y 轴、 Z 轴、 A 轴、 B 轴、 C 轴、 U 轴、 V 轴、 W 轴。在某一通道中，逻辑轴不可同名。在不同通道中，逻辑轴可以同名。例如，每个通道都可以有 X 轴。 实际轴：轴 0 轴 15 ，每个轴在整个系统中都是唯一的，不能重复。 参数相互之间的关系如图 5 13 所示。 图 513 HNC21TF主要参数关系图 (以图5一13中的符号为例：如果在硬件配置参数中将都件3的型号设为“5301”，标识设为“49”，配置0设为“0”，将由XS40控制的1l型伺服单元分配到系统硬件清单中的3号部件；在坐标轴参数中通过将轴2的部件号设为“3”而使得系统实际轴2控制的轴为部件3指定的轴即XS40控制的l1型伺服轴；在通道参数中通过将A轴的轴号设为2，使得轴2成为逻辑A轴相应的轴2的名称即为A”)(1) PIC 地址定义。 在系统程序、 PLC 程序中，机床输人的开关量信号定义为 X( 即各接口中的 I 信号 ) ，输出 到机床的开关量信号定义为 Y(即各接口中的O信号)。 将各个接口(HNC一21TF本地、远程IO端子板)中的IO(输入输出)开关量定义为系统 程序中的 X、Y变量，需要通过设置参数中的“硬件配置参数”选项和“PMC系统参数”选项来 实现。 HNC一21TF数控装置的输入输出开关量占用硬件配置参数中的三个部件(一般设为部 件 20、部件21、部件22)，如图514所示。 在“PMC系统参数”选项中再给各部件(部件20、部件21、部件22)中的输入、输出开关量 分配占用的 X、Y地址，即确定接口中各IO信号与XY的对应关系。 如图515所示：将部件21中的开关量输入信号设置为“输人模块O”，共30组，则占用X 00X29；将部件20中的开关量输入信号设置为“输入模块1”，共16组，则占用X30 X45；输入开关量总组数即为30+16=46组。 将部件21中的开关量输出信号设置为“输出模块O”，共28组，则占用Y00Y27；将部件22中的开关量输出信号设置为“输出模块1”，共2组，则占用Y28Y29；将部件20中的开关量输出信号设置为“输出模块2”，共8组，则占用Y30Y37；输出开关量总 组数即为 28+2+8=38组。 在“PMC系统参数”选项中所涉及的部件号与“硬件配置参数”选项中的部件号是一致的。 输入输出开关量每8位一组，占用一个字节。例如HNC一21TF数控装置XS10接口的 IOI7开关量输入信号占用X00组，I0对应于X00的第0位、11对应于X00的第1位 按以上参数设置，I/O开关量与X/Y对应关系，如图表51所示。 图 514 硬件配置参数中关于输入/输出开关量的设置 （主轴模拟电压指令输出的过程： PLC程序通过计算机给出数字量，再将数字量通过转换用的硬件电路转化为模拟电压。PLC程序处理的是数字量、共16位，占用两个字节，即两组输出信号。因此，主轴模拟电压指令也作为开关量输出信号处理。） 图 515 PMC系统参数关于输入/输出开关量的设置 表 5 1 I/O 开关量与 X/Y 的对应关系 信号表 X/Y 地址 部件号 模块号 说明 输入开关量地址定义 I0 I39 X00 X04 21 输入模块 0 XS10 、 XS11 输入开关量 I40 I47 X05 保留 I48 I157 X06 X21 保留 I176 I239 X22 X29 保留 I240 I367 X30 X45 20 输入模块 1 面板按钮输入开关量 输出开关量地址定义 O0 O31 Y00 Y03 21 输出模块 0 XS20 、 XS21 输出开关量 O32 O159 Y04 Y19 保留 O160 O223 Y20 Y27 保留 O224 O239 Y28 Y29 22 输出模块 1 主轴模拟电压指令数字输出量 O240 O303 Y30 Y37 20 输出模块 2 面板按钮指示灯输出开关量 (2) 与手摇单元相关参数的设置。 手摇单元上的坐标选择输入开关量与其他部分的输人输出开关量的参数可统一设置，不需要单独设置；手摇单元上的手摇脉冲发生器需要设置相关的硬件配置参数和 PMC 系统参数，如图 5 16 、图 5 17 所示。 图 516手摇单元硬件配置参数的设置 通常在硬件配置参数选项中部件 24 被标识为手摇脉冲发生器 ( 标识为 31 ，配置 O 为 5) 并在 PMC 系统参数选项中引用，如图 5 17 所示。 图 517 手摇单元PMC系统参数的设置 (3)与主轴相关的参数设置。 与主轴控制相关的输入输出开关量与数控装置其他部分的输入输出开关量的参数可统一设置，不需要单独设置。相关的输入输出开关量的功能需要PLC程序的支持才能实现，请参见华中数控PLC编程说明书。 主轴控制接口(XS9)中包含两个部件：主轴速度控制输出(模拟电压)单元和主轴编码器 输入单元。需要在 0硬件配置参数”、“PMC系统参数”和“通道参数”选项中设定，参数设置如图518、图514所示。 通常在“硬件配置参数”选项中把部件22标识为主轴模拟电压输出模块(标识为15，配置O为4)，并在“。PMC：系统参数”选项中引用，如图518、图514所示。 图 518 主轴速度控制信号（模拟电压）在硬件配置参数中的设置 主轴速度控制信号对应的数字量占用 PLC开关量输出模块(Y)中的两个字节，共16位； 如图 5一18中所设，将占用Y28和Y29。在用户PLC程序中对该端口设定的两个字节输出 开关量 (数字量)，将转换为模拟电压指令由接口XS9的6、7、8、14、15脚输出(其中7、8、15脚 为信号地 )。 输出控制量 (数字量)与模拟电压的对应关系如表52所示。 表 52 输出数字量（十六进制表示）与模拟电压的对应关系 数字量 模拟电主 00000O7FFF O8000OFFFF 6脚 OV+10V 0V-1OV 14脚 0V+10V (4)使用步进电动机时有关参数的设置。 有关参数的设置如表53、表54所示。 表53 坐标轴参数的设置 参数名 参数说明 参数范围 伺服驱动型号 (不带反馈) 步进电动机不带反馈代码为蛐 46 伺服驱动器部件号 该轴对应的硬件部件号 03 位置环开环增益 (O01 s叫) 不使用 0 位置环前馈系散 (110000) 不使用 O 速度环比例系数 不使用 O 速度环积分时间常数 (ms) 不使用 0 最大力矩值 不使用 0 额定力矩值 不使用 O 最大跟踪误差 (不带反馈) O O 电动机每转脉冲数 电动机转动圈对应的输出脉冲当量敷 1060000 伺服内部参数 0(不带反馈) 步进电动机拍散 160000 伺服内部参数 1(不带反馈) 0 0 伺服内部参数 2(不带反馈) O 0 伺服内部参数 3 不使用 O 伺服内部参数 4 不使用 O 伺服内部参数 5 不使用 0 表 5 4 硬件配置参数设置 参数名 型 号 标 识 地 址 配置0 配置1 部件0 5301 46 (不带反馈) O 部件1 部件2 部件3 DOD3(二进制)；轴号，00001111； D4D5(二进制)：00(缺省)单脉冲输出； 0l单脉冲输出；10双脉冲输出；11A、B相输出 编码器 Z脉冲边沿；8 ：编码器z脉冲高电平；-8：编码器z脉冲低电平：其他：以开关量代替Z脉冲。 (5)使用脉冲接口伺服驱动时有关参数的设置如表55、表56所示 表 55 坐标轴参数的设置 参散名 参数说明 参数范围 伺服驱动型号 脉冲接口伺服驱动型号代码为 45 45 伺服驱动器部件号 该轴对应的硬件部件号 O3 位置环开环增益 (001 s -1 ) 在伺服驱动装置上设置 0 位置环前馈系数 (110000) 在伺服驱动装置上设置 0 速度环比例系数 在伺服驱动装置上设置 O 速度环积分时间常数 (ms) 在伺服驱动装置上设置 0 量大力矩值 在伺服驱动装置上设置 0 额定力矩值 在伺服驱动装置上设置 O 最大跟踪误差 本参散用于“跟踪误差过大”报警，设置为 0时无“跟踪误差过大报警”功能。使用时应根据最高速度和伺服环路滞后性能合理选取，一般可按下式(近似公式)选取： 最高速度 (10000一位置环前馈系数07)位置环比例系散3 单位 :最大跟踪误差， m;最高速度，mmmin;位置环前馈系数， 110000;位置环比例系数，001 s -1叫 O60000 电动机每转脉冲教 电动机转动一圈对应的输出脉冲当量敷 1060000 伺服内部参数 0 设置为 O O 伺服内部参数 1 反馈电子齿轮分子 132000， -32000一-1 伺服内部参数 2 反馈电子齿轮分母 1320000,- 32000-1 伺服内部参数 3 不使用 O 伺服内部参散 4 不使用 0 伺服内部参数 5 不使用 O 表 56硬件配置参数的设置 参数名 型 号 标 识 地 址 配置0 配置1 部件O 5301 45 O O 部件l 部件2 部件3 D0 D3（二进制）:轴号，0000 1111；D4 D5（二进制）:00单脉冲输出（缺省）,01单脉冲输出，10双脉冲输出,11AB相输出; D6D7(二进制)tA、B相反馈(缺省),01单脉冲反馈。 （ 6）使用模拟接口伺服驱动是有关参数的设置如表5-7、5-8所示。 表 5-7 坐标参数的设置 参数名 参数说明 参数范围 伺服驱动型号 模拟接口伺服驱动器型号的代码为 41或42 41，42 伺服驱动器部件号 该轴对应的硬件部件号 03 位置环开环增益 (001 s -1 ) 本参数应根据机械惯性大小和需要的伺服刚性选择，设置值越大增益越高，刚性越高，相同速度下位置动态误差越小。但太大会造成位置超调，甚至不稳定。请在 110000(单位：O01 s叫)范围内选择，一般可选择3000 110000 位置环前馈系数 (110000) 本参数决定位置前馈增益，用于改善位置跟踪特性，减少动态跟踪误差，但太大会产生震荡，甚至不稳定，请在 O10000(单位：110000)范围内选择，设定为O时无前馈作用(通常不要求特别高的动态性能时可设为0);设定为10000时表示100前馈，理论上动态误差为0，但不容易稳定 O10000 速度环比例系散 在伺服驱动装置上设置 速度环积分时间常数 (单位:ms) 在伺服驱动装置上设置 最大力矩值 在伺服驱动装置上设置 额定力矩值 在伺服驱动装置上设置 最大跟踪误差 本参数用于“跟踪误差过大”报警。设置为 O时无“跟踪误差过大报警”功能。使用对应根据最高速度和伺服环路滞后性能合理选取，一般可按下式(近似公式)选取：最高速度(10000一位置环前馈系数O7)位置环比例系数3单位：最大跟踪误差，m；最高速度，mmmin；位置环前馈系数，l10000，位置环比例系数，00l s- 1 060000 电动机每转脉冲数 电动机转动一圈对应的输出脉冲当量数 1060000 伺服内部参数 0 1000rmin时对应速度给定DA数值 130000 伺服内部参数 1 速度给定最小 DA数值 1300 伺服内部参数 2 速度给定最大 DA数值 132000 伺服内部参数 3 位置环延时时间常数 (单位：ms) 08 伺服内部参数 4 位置环零漂补偿时问 (单位：ms) 032000 伺服内部参数 5 不使用 O 表 58 硬件配置参数的设置 参数名 型 号 标 识 地 址 配置0 配置1 部件O 5301 41，反馈极性正常 42，反馈极性取反 O O 部件l 部件2 部件3 DoD3(二进制)：轴号，000011ll； D6DT(二进制)：00A、B相反馈(缺省)，01单脉冲反馈，10双脉冲反馈，11A、B相反馈 四、实训内容及步骤 (1)按前面相关介绍的方法连接数控系统，并自行复查连线。 (2)数控系统参数的设置。 在本数控系统中，数控装置XS30口接脉冲接口的松下交流伺服，作为数控系统的x轴， 指令脉冲形式为单脉冲；交流伺服电动机转动一圈码盘反馈 2500个脉冲，脉冲形式为A、B相脉冲。通常部件号为0，轴号为0。 数控装置XS31口接步进电动机驱动器M535，作为数控系统的z轴，指令脉冲形式为单 脉冲；步进电动机转动一圈对应的脉冲数为 1600，步进电动机的拍数为4。通常部件号为l，轴号为1。 数控装置。XS32口接光栅尺，光栅尺反馈的是脉冲信号，脉冲形式为A、B相脉冲。通常部件号为2，轴号为2。 数控装置XS8口接手摇脉冲发生器。通常部件号为24，标识为31。 数控装置XS9口接变频器。通常部件号为22，标识为15。 数控装置。XSl0口接输入开关量。通常部件号为21，标识为13。 数控装置XS20口接输出开关量。通常部件号为21，标识为13。 数控装置面板按钮的输入输出量。通常部件号为20，标识为13。 硬件配置参数的设置。 在硬件配置参数中设置数控系统各部件的硬件配置参数，并将参数设置填入表 59中。 表 59硬件配置参数的设置 参数名 型 号 标 识 地 址 配置0 配置1 部件O 5301 45 部件1 5301 46 部件2 530l 45 部件20 5301 13 部件21 5301 13 部件22 5301 15 部件24 5301 3l PMC系统参数的设置 在 PMC 系统参数中设置数控系统 PMC 系统参数，并将参数设置填入表 5 l0 中。 表 5 10 PMC 系统参数的设置 参数名 参数说明 参效设置 开关量输人总组数 开关量输入总字节数 开关量输出总组数 开关量输出总字节数 输入模块 0部件号 XSl0输入的开关量部件号 输入模块 0组数 xSl0输入的开关量字节数 输入模块 1部件号 面板按钮输入开关量部件号 输入模块 1组数 面板按钮输入开关量字节敦 输出模块 O部件号 XS20输出的开关量部件号 输出模块 0组数 xS20输出的开关量字节数 输出模块 1部件号 主轴模拟电压指令对应的数字量部件号 输出模块 1组散 主轴模拟电压指令对应的数字量字节散 输出模块 2部件号 面板按钮输出开关量部件号 输出模块 2组数 面板按钮输出开关量字节数 手脉 0部件号 手播脉冲发生器的部件号 (3) 坐标轴参数的设置。 X 坐标轴参数的设置。 X 坐标轴参数的设置如表 5 11 所示。 Y 坐标轴参数的设置。 光栅尺占用了个轴接口，作为数控系统的 y 坐标轴，因此光栅尺相当于电动机码盘的作用，但不是用来控制坐标轴，而是用来显示坐标轴的实际位置。注意定位允差、最大跟踪误差最大跟踪误差必须设置为 O ，否则坐标轴一移动，系统就会报警。 y 坐标轴参数的设置如表 5 12 所示。 表 5 一 11 X 坐标轴参数的设置 参数名 参数说明 参数范围 伺服驱动器型号 脉冲接口伺服驱动器型号代码为 45 45 伺服驱动器部件号 该轴对应的硬件部件号 O 最大跟踪误差 10000 电动机每转脉冲数 电动机转动一圈对应的输出脉冲当量散 2500 伺服内部参数 O 设置为 0 O 伺服内部参数 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 5 一 12Y 坐标轴参数的设置 参数名 参数说明 参数范围 伺服驱动型号 脉冲接口伺服驱动型号代码为 45 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 0 O Z 坐标轴参数的设置。 Z 坐标轴参数的设置如表 5 13 所示。 表 5 13 Z 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 O X轴部件号 y轴轴号 2 光栅尺部件号 z轴轴号 1 z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”，其余通道不用，参数设置如表 5 14 所示。 表 5 14 通道参数的设置 参数名 值 说 明 通道使能 1 “0通道”使能 X轴轴号 O X轴部件号 y轴轴号 2 光栅尺部件号 z轴轴号 1 z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。 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，参阅参考文献 37 中第三章硬件配置参数设置说明； 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。