数控机床装配、调试与故障诊断教学第四单元数控机床控制装置ppt课件

1、数控机床装配、调试与故障诊断 在线教务辅导网：在线教务辅导网：shangfuwang教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网:349134187 或者直接输入下面地址：或者直接输入下面地址：shop106150152.taobao数控机床装配、调试与故障诊断 数控机床装配、调试与故障诊断 项目1 典型数控装置的结构项目2 数控装置的工作流程数控机床装配、调试与故障诊断 数控装置接受来自信息载体的控制信息并转换成数控设备的操作(指令)信号。数控装置由输入接口、控制器、运算器、存储器和输出接口等五大部分组成 * 数控装置的作用 数控装置的主要作用是，读入

2、数控加工程序，将其转换成控制机床运动和辅助功能要求的格式，分别送给进给电机控制单元、主轴电机控制单元和PLC，具有内置PLC功能的数控装置本身具有逻辑量解算功能，直接将解算结果送给机床强电控制系统。具有闭环控制功能的数控系统还会读入机床位置检测装置发出的实际位置信号，与指令位置比较后，用其差值控制机床的移动，可以获得较高的位置控制精度。主要功能基本组成基本组成数控机床装配、调试与故障诊断 数控装置在数控机床中的位置主轴伺服单元数 控装置输出设备PLC进给伺服单元主 轴电机进 给电机位 置检测机床本体接口电路操作面板输入设备数控机床装配、调试与故障诊断 数控装置软件和硬件的功能界面数控机床装配、

3、调试与故障诊断 早期的数控系统，它的输入、运算、插补、控制功能均由电子管、晶体管、中小规模集成电路组成的逻辑电路实现。不同的数控机床需要设计专门的逻辑电路，可靠性差，功能和灵活性差。 小型机的采用，世界上第一台CNC系统于1970年问世，1974年美日等国便研究出了以微处理器为核心的数控系统，之后相继8位、16位、后16位、32位、64位CNC被应用。CNC具有体积小、结构紧凑、功能丰富、可靠性好等优点。数控装置的硬件结构数控装置的硬件结构数控机床装配、调试与故障诊断 在一块半导体芯片上集成了CPU, 存储器以及输入/输出接口电路，这样的芯片习惯上程为单片微型计算机single chip mi

4、crocomputer,SCM单片机的典型结构如图：系统时钟ROMCPU定时计数器串行I/O并行I/ORAMRESETINT电源1 由单片机组成的数控装置数控机床装配、调试与故障诊断 典型的单片机应用系统如图：单片机EPROMRAMI/O显示器键盘通用外部设备I/OI/O扩展A/D光电隔离光电隔离光电隔离D/A数字量检测模拟量检测开关量检测开关量控制伺服驱动控制数据存储器程序存储器基本系统I/O子系统外部设备数控机床装配、调试与故障诊断 单片机程序开发语言及支持软件，常用C, PL/M, Pascal,C语言编辑器有FRANKIN, ARCHIMEDES等，支持软件，8051、52系列inle

5、t公司的ASM-51,PL/M-51及连接定位程序。 MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。我们也以这一代表性的机型进行系统的讲解。 MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品，其典型系统有广州数控产品）：数控机床装配、调试与故障诊断 用80C31单片机组成的简易数控装置的硬件系统图图中 74LS02为：双极TTL数字逻辑电路， 四2输入或非门，Y=A+B 2764为E

6、PROM, 可擦写只读存储器 GND为信号地 RST为复位，左面是复位电路 DG1-DG6为LED 显示器数控机床装配、调试与故障诊断 CPU纸带机接口RS232接口CRT/MDI接口手摇轮接口ROM接口RAM接口PLC接口位控单元位控单元位控单元主轴单元D/AD/AD/AD/A速度单元速度单元速度单元速度单元MMMMMST功能单微处理机数控装置的结构图2 单微处理机CPU数控装置数控机床装配、调试与故障诊断 数控装置的物理结构FANUC-6MB）数控机床装配、调试与故障诊断 单微处理机数控装置典型产品： 右：FANUC 150i-M系列下：华中世纪星数控机床装配、调试与故障诊断 3 多CPU

7、数控装置共享总线式多CPU数控装置结构图数控机床装配、调试与故障诊断 4 基于PC的数控装置递阶式PC数控系统结构图数控机床装配、调试与故障诊断 PCI/O软件化数控系统结构图数控机床装配、调试与故障诊断 数控软件数控软件加工程序译码刀补处理速度控制插补处理位置控制伺服驱动PLC控制位置反馈1 数控软件的数据转换流程 译码缓冲区 刀补缓冲区 运行缓冲区数控装置软件的数据转换流程数控机床装配、调试与故障诊断 高4位 低4位 说明 1 3 G03 2 3 M03 100 X值 50 Y值 0 Z值 0 I值 50 J值 0 K值 100 F值 1 1）. . 译码译码 译码就是把用译码就是把用AS

8、CASC码编写的零件加工程序码编写的零件加工程序翻译成数控系统要求的翻译成数控系统要求的数据格式，并存放到译数据格式，并存放到译码缓冲区中，准备为后码缓冲区中，准备为后续程序使用。译码后的续程序使用。译码后的数据有两种存放格式。数据有两种存放格式。 （1 1） 不按字符格式的不按字符格式的存放方法存放方法 M03 G03 X100. Y50. M03 G03 X100. Y50. I0 J50. F100.I0 J50. F100.； 数控机床装配、调试与故障诊断 （2） 保留字符格式的存放方法保留字符格式的存放方法 Struct PROG_BUFFERchar buf_state；/0：空，

9、：空， 1：有数据：有数据 int block_num； /程序段号程序段号 double COORD20； /尺寸字的数值，单位为尺寸字的数值，单位为m int F，S； /进给速度和主轴速度进给速度和主轴速度 char G_flag； /以标志形式存放的以标志形式存放的G指令指令 char G1； /G指令表指令表 . char M_flag； /以标志形式存放的以标志形式存放的M指令指令 char M1； /M指令表指令表 . char T； /刀具代号刀具代号 char D； /刀具半径值刀具半径值 ；数控机床装配、调试与故障诊断 2）.刀补刀补处理程序主要进行以下几项工作： 1 计算

10、本段零件轮廓的终点坐标值； 2 根据刀具的半径值和刀具补偿方向，计算出本段刀具中心轨迹的终点位置； 3 根据本段和下一段的转接关系进行段间处理。 A C A r r r A r a) b) c) r B r C B r B C B1 M r D E F G H F H G D E F D E G H 数控机床装配、调试与故障诊断 3）. 速度预处理速度预处理程序主要完成以下几步计算： 1计算本程序段总位移量 2计算每个插补周期内的合成进给量 L=Ft/60m） 式中，F 进给速度值mm/min）； t 数控系统的插补周期ms）。V(t)VcOCBA恒速控制： F值恒定加减速控制：F值按照一定

11、规律变化数控机床装配、调试与故障诊断 4）. 插补处理 1 根据速度倍率值计算本次插补周期的实际合成位移量； 2 计算新的坐标位置； 3 将合成位移分解到各个坐标方向，得到各个坐标轴的位置控制指令。 插补程序的实时性 O Y E (Xe,Ye) R Y Y X er X X O 数控机床装配、调试与故障诊断 指令位置 +插补输出 +x2，y2- -位控输出x3，y3 + X2新，Y2新实际位置增量x1，y1 实际位置X1新，Y1新 X2旧，Y2旧 X1旧，Y1旧 + + -5.）位置控制位置控制算法原理数控机床装配、调试与故障诊断 （1） 计算新的指令坐标位置 X2新 = X2旧 + x2 Y

12、2新 = Y2旧 + y2（2） 计算实际坐标位置 X1新 = X1旧 + x1 Y1新 = Y1旧 + y1（3） 计算位置控制输出值 x3 = X2新 - X1新 y3 = Y2新 Y1新 位置控制是强实时性任务，所有计算必须在位置控制周期伺服周期内完成。伺服周期可以等于插补周期，也可以是插补周期的整数分之一。数控机床装配、调试与故障诊断 数控机床装配、调试与故障诊断 Fanuc -0i系统功能介绍 一.刚性攻丝 数控机床装配、调试与故障诊断 二、复合加工循环 数控机床装配、调试与故障诊断 三、圆柱插补三、圆柱插补 数控机床装配、调试与故障诊断 四、直接尺寸编程 数控机床装配、调试与故障诊

13、断 五、记忆型螺距误差补偿 六、CNC内装PMC编程功能 七、随机存储模块 数控机床装配、调试与故障诊断 八、显示装置 数控机床装配、调试与故障诊断 九、FANUC伺服电机纳米控制超高分辨率编码器HRV可维护性高节能大奖数控机床装配、调试与故障诊断 高分辨率编码器HRV可维护性高九、FANUC伺服电机数控机床装配、调试与故障诊断 一、系统构成数控系统的硬件CPU及ROM 板存储器板RAM）轴卡Fanuc-0i系统的构成与硬件连接 数控机床装配、调试与故障诊断 PCB PCB 电源电源 DC-DC DC-DC PMC PMC 输入输出控制输入输出控制 MDI MDI HSSBHSSB数控机床装配

14、、调试与故障诊断 存储卡插槽存储卡插槽显示状态显示状态/ /报警的报警的LEDLED保保 险险I/O I/O 设备设备I/F I/F 插座插座电源指示灯电源指示灯电源插座电源插座机床机床I/FI/F插座插座显示器插座显示器插座MDIMDI插座插座手摇脉冲发手摇脉冲发生器插座生器插座机床机床I/FI/F插座插座高速串行高速串行总线插槽总线插槽存储备存储备用电池用电池I/O linkI/O link插座插座串行主轴或位串行主轴或位置编码器插座置编码器插座串行主轴或模串行主轴或模拟主轴插座拟主轴插座伺服放大伺服放大器插座器插座检测器插座检测器插座编码器电编码器电池插槽池插槽数控机床装配、调试与故障诊

15、断 系统模块系统模块电源模块电源模块伺服模块伺服模块主轴模块主轴模块伺服卡伺服卡数控机床装配、调试与故障诊断 交 流交 流 2 0 0 V2 0 0 V通信串通信串行接口行接口驱动信号驱动信号直流直流24V24V直流直流24V24V直流直流24V24V位置编码 器 接 口位置编码 器 接 口位 置编码 器 接 口位 置编码 器 接 口直流电源输入直流电源输入/ /出出直流电源输入直流电源输入/ /出出直流电源输入直流电源输入/ /出出主接触器信主接触器信号接口号接口数控机床装配、调试与故障诊断 手摇脉冲发生器手摇脉冲发生器MDIMDI键盘键盘数控机床装配、调试与故障诊断 1.控制方式串行主轴接

16、口串行主轴接口模拟主轴接口模拟主轴接口系统与主轴间采用串行电缆通讯系统向主轴单元提供指令电压及其他控制指令，主轴单元向系统输出其状态三、系统与主轴单元的连接数控机床装配、调试与故障诊断 1.串行主轴接口三、系统与主轴单元的连接(1)接口定义数控机床装配、调试与故障诊断 1.串行主轴接口三、系统与主轴单元的连接(2)连接数控机床装配、调试与故障诊断 2.模拟主轴接口三、系统与主轴单元的连接(1)接口定义数控机床装配、调试与故障诊断 2.模拟主轴接口三、系统与主轴单元的连接(2)连接数控机床装配、调试与故障诊断 伺服伺服A A型型伺服伺服B B型型位置反馈线接到时CNC系统位置反馈线接到伺服放大器

17、上伺服类型四、数字伺服数控机床装配、调试与故障诊断 1.CB104、CB105、CB106、CB107四个接口2.连接操作面板及机床的输入和输出3.地址有确定的含义，PMC编程时要使用到五、输入输出连接数控机床装配、调试与故障诊断 1 有关“SETTING的参数2 有关阅读机/穿孔机接口的参数2.1所有通道共用的参数2.2 有关通道1的参数(I/O=0)2.3 有关通道1的参数(I/O=1)2.4 有关通道2的参数(I/O=2)3 有关POWER MATE管理器的参数4 有关轴控制、设定单位的参数5 有关坐标系的参数6 有关存储式行程检测的参数7 有关进给速度的参数8 有关加减速控制的参数9

18、有关伺服的参数10 有关DI/DO的参数11 有关MDI、显示和编辑的参数12 有关程序的参数13 有关螺距误差补偿的参数14 有关主轴控制的参数15 有关刀具补偿的参数16 有关固定循环的参数16.1 有关钻削固定循环的参数16.2 有关螺纹切削循环的参数16.3 有关多重固定循环的参数16.4 有关小孔钻削循环的参数17 有关刚性攻丝的参数18 有关缩放/坐标旋转的参数19 有关单一方向定位的参数20 有关极坐标插补的参数21 有关法线方向控制的参数22 有关分度盘分度的参数23 有关用户宏程序的参数24 有关图案数据输入的参数25 有关跳步功能的参数26 有关自动刀具补偿(T系列)和自

19、动刀具长度补偿(M系列)的参数27 有关外部数据输入/输出的参数28 有关图形显示的参数29 有关运行时间和加工零件数显示的参数30 有关刀具寿命管理的参数31 有关位置开关功能的参数32 有关手动运行和自动运行的参数33 有关手动手轮进给和手动插入的参数34 有关用档块设定参考点的参数35 有关软操作面板的参数36 有关程序再起动的参数37 有关多边形加工的参数38 有关PMC轴控制的参数39 有关基本功能的参数40 有关简易同步控制的参数41 有关顺序号校对停止的参数42 其它参数43 有关维修的参数参数的分类数控机床装配、调试与故障诊断 数控机床装配、调试与故障诊断 一、产品种类一、产品

20、种类1. SINUMERIK 802S2. SINUMERIK 802D3. SINUMERIK 810D4.SINUMERIK 840DBase lineBase line全数字数控系统PerfectSoftware 高性能数控系统西门子系统简介数控机床装配、调试与故障诊断 32位微处理器实现CNC控制 。二、 SINUMERIC 840D产品功能1.控制类型(1)标准的数控系统适于几乎所有的应用 (2)全数字化的驱动模块 (3)可控轴规模(4)插补功能钻/铣/车/磨切割/激光/搬运设备31个进给轴和主轴 样条/三阶多项式/控制值互联/曲线插补 进给轴和主轴同步操作 2.机床配置数控机床装配

21、、调试与故障诊断 1)主轴定向2)恒切削速度3)变螺距螺纹4)主轴转速从0.1rpm99000rpm5)最高8挡切换6)模仿10v或数字连接SIMODRIVE611-D 二、 SINUMERIC 840D产品功能(5)主轴配置2.机床配置数控机床装配、调试与故障诊断 (1)自动方式(2)JOG方式(3)示教TEACH IN）(4)手动输入运行MDA） 二、 SINUMERIC 840D产品功能3.操作方式数控机床装配、调试与故障诊断 (1)轮廓的冲突检测 (2)刀具半径补偿的进入和退出策略 (3)过象限误差补偿(4)刀具长度补偿(5)螺距误差补偿(6)测量误差补偿(7)反向间隙补偿二、 SIN

22、UMERIC 840D产品功能4.轮廓和补偿数控机床装配、调试与故障诊断 (1)安全程序监视1)测量电路2)系统温度3)电池4)电压5)存储6)限位开关7)风扇二、 SINUMERIC 840D产品功能5.安全和诊断功能数控机床装配、调试与故障诊断 1)报警记录存储2)轮廓监视3)主轴监视4)PLC内部状态显示5)可编程工作区域限制(2)接口诊断二、 SINUMERIC 840D产品功能5.安全和诊断功能数控机床装配、调试与故障诊断 (1)程序的编辑(2)程序的输入(3)程序的删除(4)程序的拷贝(5)PLC报警文本的编辑(6)程序中插入注释语句(7)绝对值及增量值编程DIN 66025标准高

23、级语言编程特色 二、 SINUMERIC 840D产品功能6.CNC编程数控机床装配、调试与故障诊断 (1)STEP5编程语言(2)带扩展指令集可用LAD，STL，CSF进行编程(3)编程能力1)1024个输入地址2)1024个输出地址3)128个计数器4)128个计时器二、 SINUMERIC 840D产品功能7.PLC编程数控机床装配、调试与故障诊断 (2)与外设通信(1)标准的PC软件二、 SINUMERIC 840D产品功能8.操作系统与部分硬件1)2个通用接口RS2322)磁盘驱动器接口和打印机接口数控机床装配、调试与故障诊断 屏幕文本可以在五种语言中切换德，英，法，意，西）；可显示

24、坐标实际值和剩余距离值，多通道显示，并具有屏幕保护功能。二、 SINUMERIC 840D产品功能9.显示功能数控机床装配、调试与故障诊断 1.人机界面2.数控单元3.驱动单元4.PLC模块NCK一、 系统结构 HMIPLC数控系统数控系统NCK西门子802D结构实物图西门子840D结构实物图数控机床装配、调试与故障诊断 (1)MMC(2)OP(3)MCPMan Machine communicationOperation panelMachine control panelMMC100.2/MMC103PCUHMINC键盘显示屏西门子系统的基本结构一、 系统结构 1.人机界面数控机床装配、调试与故障诊断 一、 系统结构 2.数控单元(1)数控单元的组成(2)数控单元的接口数控机床装配、调试与故障诊断 驱动模块驱动模块电源模块电源模块带馈入装置不带馈入装置单轴模块双轴模块非调节型非调节型调节型调节型一、 系统结构 3.驱动单元驱动组成数控机床装配、调试与故障诊断 接口模块信号模块电源模块一、 系统结构 4.PLC模块数控机床装配、调试与故障诊断 操作站操作站电气柜电气柜数数控控系系统统的的连连接接伺服伺服电机电机380 VAC24V直流电源直