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两坐标6140车床改造世纪星数控系统配置方案


两坐标 6140 车床改造世纪星数控系统配置方案
一、系统简介
机床:两坐标卧式车床,带四刀位自动刀架; 控制柜结构:强电控制柜+操作站; 主轴:普通异步电机,机械手动换档变速。 表 5.3.1 典型车床数控系统设计主要器件
序号 1. 2. 3. 名称 数控装置 软驱单元 控制变压器 规格 HNC-21TC HFD-2001 AC380/220V

/110V /24V /24V 300W 250W 100W 100W 主要用途 控制系统 数据交换 交流接触器电源 照明灯电源 HNC-21TC 电源 为伺服电源模块供电 开关量及中间继电器 为伺服驱动器供强电 X、Z 轴电机伺服驱动器 X 轴进给电机 Z 轴进给电机 华中数控 明玮 华中数控 华中数控 华中数控 华中数控 备注 华中数控 华中数控

伺服控制电源、开关电源供电 华中数控

4. 5. 6. 7. 8. 9.

伺服变压器 开关电源 伺服电源模块 伺服驱动器 伺服电机 伺服电机

3P AC380/200V 2.5KW AC220/DC24V 100W HSV-11P075 HSV-11D030 110STZ4-1-LM(4NM ) 130STZ7.5-1-LM (7.5NM)

二 总体框图
s 软驱单元 RS232 PC 键盘口 软驱 以太网口 远程 I/O 板 XS5 XS2 XS4 XS3 XS6 四串 XS41 口板
11 型伺服 Z

XS10,XS11 XS20 HNC-21 XS40

输入开关量 (操作按钮、 机床检测输入) 输出开关量 (伺服、继电器控制)

11 型伺服 X

X 轴编码器 伺服电机 X Z 轴编码器 伺服电机 Z

图1

四串 口板 典型车床数控系统配置框图

三 输入输出开关量定义
以下为典型车床数控系统对输入输出开关量的定义, 在本章的例子中, 虽然有些输入输出开 关量给出了定义,但并未使用。

XS8 手持单元给出了定义,但在本例中没有使用。 XS21(DB25/F)未用。 XS8(DB25)手持单元接口:
引脚号 13 25 12 24 11 23 10 22 9 21 8 20 7 19 6 18 5 17 4 3,16 信号名 5V 地 +5V HB HA O28 O29 O30 O31 I32 I33 I34 I35 I36 I37 I38 I39 空 ESTOP3 ESTOP2 +24V 手持单元急停按钮串接到急停回路的端子 手持单元急停按钮串接到急停回路的端子 为手持单元的输入输出开关量供电的 DC24V 电源 为手持单元的输入输出开关量供电的 DC24V 电源地 Y3.4 Y3.5 Y3.6 Y3.7 X4.0 X4.1 X4.2 X4.3 X4.4 X4.5 X4.6 X4.7 标号 定义 手摇脉冲发生器+5V 电源地 手摇脉冲发生器+5V 电源 手摇脉冲发生器 B 相 手摇脉冲发生器 A 相 未定义; 未定义; 手持单元工作指示灯, 低电平有效; 未定义 手持单元坐标选择输入 X 轴,常开点,闭合有效; 手持单元坐标选择输入 Y 轴,常开点,闭合有效; 手持单元坐标选择输入 Z 轴,常开点,闭合有效; 手持单元坐标选择输入 A 轴,常开点,闭合有效; 手持单元增量倍率输入 X1, 常开点,闭合有效; 手持单元增量倍率输入 X10, 常开点,闭合有效; 手持单元增量倍率输入 X100,常开点,闭合有效; 手持单元使能输入,常开点,闭合有效;

1,2,14,15 24V 地

?

XS10(DB25/F 头针座孔)输入接口(I0~I19) :
信号名 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 标号 X0.0 X0.1 X0.2 X0.3 X0.4 X0.5 X0.6 X0.7 X1.0 X1.1 X1.2 X1.3 X1.4 X1.5 信号定义 X 轴正超程限位开关,常开点,闭合有效; X 轴负超程限位开关,常开点,闭合有效; Z 轴正超程限位开关,常开点,闭合有效; Z 轴负超程限位开关,常开点,闭合有效; C 轴正超程限位开关,常开点,闭合有效; (未用) C 轴负超程限位开关,常开点,闭合有效; (未用) 卡盘夹紧到位,常开点,闭合有效; (未用) 卡盘松开到位,常开点,闭合有效; (未用) X 轴回参考点开关,常开点,闭合有效; Z 轴回参考点开关,常开点,闭合有效; C 轴回参考点开关,常开点,闭合有效; (未用) 未定义; 冷却系统报警,常闭点,断开有效; 润滑系统报警,常闭点,断开有效; (未用) 13 25 12 24 11 23 10 22 9 21 8 20 7 19

引脚号

6 18 5 17 4 16 3
1,2,14,15

I14 I15 I16 I17 I18 I19 空 24V 地

X1.6 X1.7 X2.0 X2.1 X2.2 X2.3

压力系统报警,常闭点,断开有效; (未用) 未定义; 主轴一档到位,常开点,闭合有效; (未用) 主轴二档到位,常开点,闭合有效; (未用) 未定义; 未定义; 外部直流 24V 电源地

?

XS11(DB25/F 头针座孔)输入接口(I20~I39) :
信号名 I20 I21 I22 I23 I24 I25 I26 I27 I28 I29 I30 I31 I32-I39 空 24V 地 标号 X2.4 X2.5 X2.6 X2.7 X3.0 X3.1 X3.2 X3.3 X3.4 X3.5 X3.6 X3.7 信号定义 外部运行允许,常开点,闭合有效; 伺服电源模块 OK,常开点,闭合有效; 伺服驱动器 OK,常开点,闭合有效; 电柜空气开关 OK,常开点,闭合有效; 主轴报警,常闭点,断开有效; 主轴速度到达,常开点,闭合有效; (未用) 1 号刀到位,常开点,闭合有效; 2 号刀到位,常开点,闭合有效; 3 号刀到位,常开点,闭合有效; 4 号刀到位,常开点,闭合有效; 5 号刀到位,常开点,闭合有效; (未用) 6 号刀到位,常开点,闭合有效; (未用) 13 25 12 24 11 23 10 22 9 21 8 20 4-7、 16-19 3

引脚号

X4.0- 与 XS8 并联,用于手持单元的坐标选择输入、增量倍 X4.7 率输入、使能按钮输入; 见 XS8 外部直流 24V 电源地

1,2,14,15

?

XS20(DB25/F 头孔座针)O0~O15:
信号名 O00 O01 O02 O03 O04 O05 O06 O07 O08 O09 O10 O11 O12 标号 Y0.0 Y0.1 Y0.2 Y0.3 Y0.4 Y0.5 Y0.6 Y0.7 Y1.0 Y1.1 Y1.2 Y1.3 Y1.4 信号定义 运行允许, 低电平有效; 系统复位, 低电平有效; 伺服允许, 低电平有效; SV_CWL 伺服减电流,低电平有效; (未用) 升降轴抱闸, 低电平有效; (未用) 冷却开, 低电平有效; 刀库正转, 低电平有效; 刀库反转, 低电平有效; 主轴正转(主轴使能) 低电平有效; , 主轴反转(主轴使能) 低电平有效; , 主轴制动, 低电平有效; 卡盘松, 低电平有效; (未用) 主轴一档, 低电平有效; (未用) 13 25 12 24 11 23 10 22 9 21 8 20 7

引脚号

19 6 18 5 17 4 16 3
1,2,14,15

O13 O14 O15 空 ESTOP3 ESTOP1 OTBS2 OTPS1 24V 地

Y1.5 Y1.6 Y1.7

主轴二档, 低电平有效; (未用) 未定义; 未定义; 急停回路驱动 KA 继电器,控制动力电源的输出端子 (见图 2.10.1) 急停回路与超程回路的串联的接入端子 (见图 2.10.1) 超程限位开关的接入端子(见图 2.10.1) 超程限位开关的接入端子(见图 2.10.1) 外部直流 24V 电源地

四、 电气原理图简介
下面以示意图的形式,显示了电气原理图的主要部分,对于线号仅给出了在不同的页面均 出现的线缆的线号。

1 电源部分 在本设计中,照明灯的 AC24V 电源和 HNC-21 的 AC24V 电源是各自独立的;系统中没有电磁 阀因此只用了一个 DC24V 100W 的开关电源,在开关电源进线侧用一个低通滤波器与伺服控制电 源(AC220V)隔离开来。

总电源进线、变压器输入端等处的磁环和高压瓷片电容未在图中表示出来。

图 2 中 QF0~QF4 为三相空气开关;QF5~QF10 为单相空气开关;KM1~KM6 为三相交流接 触器;RC1~RC4 为三相阻容吸收器(灭弧器) ;RC5~RC10 为单相阻容吸收器(灭弧器) ;KA1~ KA8 为直流 24V 继电器;

AC380V 3 相 QF0
40A

伺服变压器 QF1
6A AC380/200 7KW

RC1 KM1

R S T

HSV-11P

伺服电源 模块

KM2 RC2 QF2
10A

KM3
5.5KW

主轴电机

KM4 RC3 QF3
0.4A

KM5 RC4

刀架电机

QF4
0.3A

KM6

冷却电机

QF5
3A

AC220V

QF9
3A

300W
AC24V

低通滤波器 AC250V 6A 开关电源 AC220V/ 100W DC24V

QF7
6A

100W
AC380V

照明灯

指示灯

QF10
AC24V

750W 100W

QF6
6A

6A

数控装置 HNC-21TC

24V

100

220A

220B

吊挂风扇 AC110V

QF8
3A

KA1 KA4 KM3
电柜风扇

到:继电器 数控装置 伺服驱动器

到:伺服电源模块 伺服驱动器

250W

KA5 KM2 RC7 KM2 KM3

KA6 KM5 RC8 KM4

KA7 KA8 KM4 RC9 KM5 RC10 KM6

控制变压器

RC5 KM1

RC6

伺服强电

主轴正转 主轴反转

刀架电机 刀架电机 冷却电机 反转 正转

图 2 典型车床数控系统电气原理图-电源部分

2 继电器与输入输出开关量 继电器主要是由输出开关量控制的,输入开关量主要是指进给装置、主轴装置、机床电气 等部分的状态信息与报警信息。

运行允许 Y0.0

伺服 外部 运行允许 OK 100 420

主轴 正转 Y1.0

主轴 反转 Y1.1

刀架 正转 Y0.6

刀架 反转 Y0.7

冷却 启动 Y0.5

KA2
SQX-1 SQX-3

KA3

SQZ-1

HNC-21 XS20
OTBS1 OTBS2 ESTOP1 ESTOP3 3 16 4 17

KA5

KA4

KA7

KA6

SQZ-3

24V KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 KA7 KA8

图 3 典型车床数控系统电气原理图-继电器部分
图 3 中,KA1~KA8 为中间继电器; SQX-1、SQX-3 分别为 X 轴的正、负限位开关的常闭触点; SQZ-1、SQZ-3 分别为 Z 轴的正、负限位开关的常闭触点; 420 为来自伺服电源模块与伺服驱动模块的故障连锁; 100 为图 2 中 DC24V 50W 开关电源的地;

XS10 13 I0 25 I1 12 I2 24 I3 11 I4 23 I5 10 I6 22 I7 X1.0 9 I8 21 I9 X1.1 8 I10 20 I11 7 I12 19 I13 6 I14 18 I15 5 I16 17 I17 4 I18 16 I19 3 空 15 24VG 2 24VG 14 24VG 1 24VG X0.0 X0.1 X0.2 X0.3
SQX-1 SQX-3 SQZ-1 SQZ-3

XS11 X 轴正限位开关 X 轴负限位开关 Z 轴正限位开关 Z 轴负限位开关 13 I20 25 I21 12 I22 24 I23 11 I24 23 I25 10 I26 22 I27 9 I28 21 I29 8 I30 20 I31 7 I32 19 I33 6 I34 18 I35 5 I36 17 I37 4 I38 16 I39 3 空 15 24VG 2 24VG 14 24VG 1 24VG
KA2 X2.4 X2.5 伺服电源模块 KA3 X2.6 QF4 X2.7 QF3 QF2 X3.0

外部运行允许 伺服电源准备 好 伺服驱动器 OK 电柜空开 OK 主轴报警 1 号刀到位 2 号刀到位 3 号刀到位 4 号刀到位

SQX-2 SQZ-2

X 轴参考点开关 Z 轴参考点开关

X3.2 X3.3 X3.4 X3.5

SQ1 SQ2 SQ3 SQ4

霍尔开关

24V 100
DC24V 开关电源输出地

100
(继电器 DC24V 地)

图 4 典型车床数控系统电气原理图-输入输出开关量 1

图 4 中,100、24V,为图 2 中 DC24V 100W 开关电源的输出;

XS8 13 25 12 24 11 23 10 22 9 21 8 20 7 19 6 18 5 16 3 15 2 14 1 5VG +5V HB HA O28 O29 O30 O31 I32 I33 I34 I35 I36 I37 I38 I39 空

XS20 13 25 12 24 11 23 10 22 9 21 8 20 7 19 6 18 5 O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 O8 O9 O10 O11 O12 O13 O14 O15 空 Y0.0 Y0.1 Y0.2 运行允许继电器 系统复位 伺服允许

Y0.5 Y0.6 Y0.7 Y1.0 Y1.1

冷却开继电器 刀架电机正转继电器 刀架电机反转继电器 主轴正转继电器 主轴反转继电器

注释: Y0.1、Y0.2 输出到伺服 各继电器的连接见图 5.3.3

17 ESTOP3 4 ESTOP2

17 ESTOP3 4 ESTOP1 16 OTBS2 3 OTBS1 限位急停回路

100
(继电器 DC24V 地)

+24V +24V 24VG 24VG 24VG 24VG

15 2 14 1

24VG 24VG 24VG 24VG

外部运行允许 继电器

100
(继电器 DC24V 地)

图 5 典型车床数控系统设计电气原理图-输入输出开关量 2
因为没有手持单元,所以 XS8 中的两个急停回路引脚需要短接起来,如图 5 所示。

3 伺服单元接线图

420 R S T 220A 220B
R S 电源模块 HSV-11P T 12 220A 10 220B 9 故障连锁 8 7 24V 6 24V 地 4 就绪 3 使能 5 2 复位 1 公共端 P N PE 屏蔽层 X2 J2 屏蔽层 X2 J2

X 轴伺服
HSV-11D25 12 220A 10 220B 9 故障连锁 8 7 24V 6 24V 地 5 使能 4 减电流

Z 轴伺服
HSV-11D25 12 220A 10 220B

420 8

9 故障连锁 7 24V 6 24V 地 5 使能

24V 100 X2.5 Y0.1 KA1

P N

4 减电流

P N

U V W OH1OH2 PE U V W 9 10
热保护 XS

U V W OH1OH2 PE U V W 9 10
热保护 XS

Y0.2

数控装置
HNC-21MC

XS40

X 轴伺服电机
XS41

X 轴码盘

Z 轴编码器

Z 轴伺服电机 J2
+5V 11,12 +5V 13 0V 1,8 0V 9,10 A 2 B 3 Z 4 U 5 V 6 W 7 A- 15 B- 16 Z- 17 U- 18 V- 19 W- 20 屏蔽 14 J K N T A B F C L R D E G P M S H

XS
+5V +5V 0V 0V A B Z U V W ABZUVW屏蔽

XS40,1 RXD 2 TXD 3 GND 5 DB9 头孔

X2 2 TXD 3 RXD 5 GND DB9 头孔

编码器电缆:RVVP19X0.2 热保护电缆:RVVP3X0.2 坐标轴控制电缆:RVVP3X0.2 电机强电电缆:RVV4X2.5

坐标轴控制电缆

X、Z 轴编码器电缆

图 6 典型车床数控系统电气原理图-伺服驱动器的连接

五、配置与报价 1、基本配置 序号 订货号 1 HNC-21TC-08-F08

功 能

数量

单价 14000

总价(元) 14000

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

HIO-3101 HIO-3201 HNT-0021-4001 HNT-0021-4002 HCB-0021-3008-005 HCB-0021-3009-005 HCB-0021-3007-005 HCB-9011-3002-003 HCB-9011-3002-005 HSV-11P 075 HSV-11D 050A 110 STZ 6-1 110 STZ 4-1

世纪星铣削数控装置(串行接口 ) 1 包括: 1. 工业控制机: 7.5’ 液晶彩色显示器; ? 配置486 CPU; ? 8MB RAM; ? ? 8MB 电子盘; 三组薄膜键盘; ? 2.华中世纪星车床数控系统软件 (两轴联动X、Z); 3.HSV-11型伺服控制模块(3轴); 4.主轴控制模块(0-10V输出); 5.内置PLC输入控制模块(40通道、 光电隔离); 6.内置PLC输出控制模块(32通道、 光电隔离); 7.标准工程面板:控制按扭、急停 按扭、进给修调开关、状态指示灯 等(用户可省去自制的操作面板) 输入转接端子 1 输出转接端子 1 铣削数控系统使用说明书(中文) 1 铣削数控系统编程说明书(中文) 1 世纪星开关量输入电缆,5m 世纪星开关量输出电缆, 5m 世纪星-HSV11 通讯电缆, 5m HSV-11 –STZ 电机码盘电缆, 3m HSV-11 –STZ 电机码盘电缆, 5m 伺服电源模块 伺服驱动模块 A 型 伺服电机 2000 转/分、6NM 伺服电机 2000 转/分、4NM 1 1 2 1 1 1 2 1 1

600 600 50 50
100+L*30 100+L*30 50+L*20 200+L*50 200+L*50

600 600 50 50 250 250 300 350 450 2500 8600 3125 2725 33850 2900 900 3800

2500 4300 3125 2725 合计

2、选件 1. HWL-1001 2. HFD-1101

手持操作盒 软驱单元

1 1

2900 900 合计

3、电器控制柜 序号 订货号 1 2 3 4 5 6 S-50-24 S-100-24 AC380V-170V2.5KV A AC380V/220V/110V/ 24V/1070W 伺服变压器 变压器

功 能

数量 1 1 1 1 1

单价 1440 600 3500 120 160 3500

总价(元) 1440 600 3500 120 160 3500

电器控制吊挂、机柜 开关电源 开关电源

7 8

空开、接触器、继点器、灭弧器、 1 套 插接件、接线端子排、轴流风机、 导线、电缆、标牌、卡轨、线槽、 管接头等辅料。 电柜装配 1

3000 合计

3000 12320

武汉华中数控股份有限公司 2001/11/20


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