714铣床改造世纪星数控系统改造方案

mejxw · 发表于 2016-11-13 22:33:48

四坐标714铣床改造世纪星数控系统配置方案

一、系统简介

机床：四坐标铣床，X、Y、Z直线坐标轴+A旋转坐标轴（数控转台）；

控制柜结构：强电控制柜+吊挂箱；

主轴：变频器，液压换档，分高速、低速两档。

表1 铣床数控系统设计主要器件

序号	名称	规格	主要用途	备注
1	数控装置	HNC-21MC	控制系统	华中数控
2	软驱单元	HFD-2001	数据交换	华中数控
3	手持单元	HWL-1001	手摇控制	华中数控
4	控制变压器	AC380/220V 300W /110V 250W /24V 100W /24V 100W	伺服控制电源、开关电源供电	华中数控
			热交换器及交流接触器电源
			照明灯电源
			HNC-21MC电源
5	伺服变压器	3相AC380/200V 7.5KW	为HSV-11型电源模块供电	华中数控
6	开关电源	AC220/DC24V 50W	开关量及中间继电器	明玮
7	开关电源	AC220/DC24V 100W	升降轴抱闸及电磁阀	明玮
8	伺服电源模块	HSV-11P	为伺服驱动器供强电	华中数控
9	伺服驱动器	HSV-11D075	X、Y、Z轴电机驱动装置	华中数控
10	伺服驱动器	HSV-11D050	A轴电机驱动装置	华中数控
11	主轴变频器	CIMR-G5A45P51A 5.5KW	主轴电机驱动装置	安川（用户自购）
14	主轴电机	4KW	矢量控制变频电机	河北（用户自购）
13	伺服电机	130STZ15-1 （15NM ）	X、Y轴进给电机	华中数控
15	伺服电机	130STZ15-1-B（15NM 抱闸）	Z轴进给电机	华中数控
16	伺服电机	130STZ6-1（6NM）	A轴进给电机	华中数控

二、总体框图

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif

三、输入输出开关量的定义

以下为典型铣床数控系统对输入输出开关量的定义，在本章的例子中，有些开关量虽然给出了定义但并未使用。

XS8插座中的I30—I39、O28—O31信号与XS11和XS21插座中各同名信号均为并联关系，留给手持单元使用，直接由XS8引出。

对输入I和输出O重新标号为X和Y，是为了与PLC状态显示相一致，在PLC编程中也更方便。X0.0、X0.1…X1.2与I00、I01…I10相对应。即X0代表PLC输入第0个字节，X1代表PLC输入第1个字节；X1.3代表PLC输入第1个字节的第三位，即输入开关量的I11 。

XS21（DB25/F）未用。

XS8（DB25/F头针座孔）手持单元接口：

引脚号	信号名	标号	定义
13	5V地		手摇脉冲发生器+5V电源地
25	+5V		手摇脉冲发生器+5V电源
12	HB		手摇脉冲发生器B相
24	HA		手摇脉冲发生器A相
11	O28	Y3.4	未定义；
23	O29	Y3.5	未定义；
10	O30	Y3.6	手持单元工作指示灯，低电平有效；
22	O31	Y3.7	未定义
9	I32	X4.0	手持单元坐标选择输入X轴，常开点，闭合有效；
21	I33	X4.1	手持单元坐标选择输入Y轴，常开点，闭合有效；
8	I34	X4.2	手持单元坐标选择输入Z轴，常开点，闭合有效；
20	I35	X4.3	手持单元坐标选择输入A轴，常开点，闭合有效；
7	I36	X4.4	手持单元增量倍率输入X1，常开点，闭合有效；
19	I37	X4.5	手持单元增量倍率输入X10，常开点，闭合有效；
6	I38	X4.6	手持单元增量倍率输入X100，常开点，闭合有效；
18	I39	X4.7	手持单元使能输入，常开点，闭合有效；
5	空
17	ESTOP3	ES3	手持单元急停按钮串接到急停回路的端子
4	ESTOP2	ES2	手持单元急停按钮串接到急停回路的端子
3,16	+24V	24V	为手持单元的输入输出开关量供电的DC24V电源
1,2,14,15	24V地	24G	为手持单元的输入输出开关量供电的DC24V电源地

l XS10（DB25/F头针座孔）输入接口（I0～I19）：

引脚号	信号名	标号	信号定义
13	I0	X0.0	X轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效；
25	I1	X0.1	X轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效；
12	I2	X0.2	Y轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效；
24	I3	X0.3	Y轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效；
11	I4	X0.4	Z轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效；
23	I5	X0.5	Z轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效；
10	I6	X0.6	A轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效；
22	I7	X0.7	A轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效；
9	I8	X1.0	X轴回参考点开关，常开点，闭合有效；
21	I9	X1.1	Y轴回参考点开关，常开点，闭合有效；
8	I10	X1.2	Z轴回参考点开关，常开点，闭合有效；
20	I11	X1.3	A轴回参考点开关，常开点，闭合有效；
7	I12	X1.4	冷却系统报警，常闭点，断开有效；（未用）
19	I13	X1.5	润滑系统报警，常闭点，断开有效；
6	I14	X1.6	压力系统报警，常闭点，断开有效；
18	I15	X1.7	未定义；
5	I16	X2.0	主轴一档（低速）到位，常闭点，断开有效；
17	I17	X2.1	主轴二档（高速）到位，常开点，闭合有效；
4	I18	X2.2	未定义；
16	I19	X2.3	未定义；
3	空
1,2,14,15	24V地		外部直流24V电源地

l XS11（DB25/F头针座孔）输入接口（I20～I39）：

引脚号	信号名	标号	信号定义
13	I20	X2.4	外部运行允许，常开点，闭合有效；
25	I21	X2.5	伺服电源准备好，常开点，闭合有效；
12	I22	X2.6	伺服驱动模块OK，常开点，闭合有效；
24	I23	X2.7	电柜空气开关OK，常开点，闭合有效；
11	I24	X3.0	主轴报警，常闭点，断开有效；
23	I25	X3.1	主轴速度到达，常开点，闭合有效；
10	I26	X3.2	主轴零速，常开点，闭合有效；
22	I27	X3.3	主轴定向完成，常开点，闭合有效；（未用）
9	I28	X3.4	未定义；
21	I29	X3.5	未定义；
8	I30	X3.6	未定义；
20	I31	X3.7	未定义；
4-7、 16-19	I32-I39	X4.0- X4.7	与XS8并联，用于手持单元的坐标选择输入、增量倍率输入、使能按钮输入；
3	空
1,2,14,15	24V地		外部直流24V电源地

l XS20（DB25/F头孔座针）O0～O15：

引脚号	信号名	标号	信号定义
13	O00	Y0.0	运行允许，低电平有效；
25	O01	Y0.1	系统复位，低电平有效；
12	O02	Y0.2	伺服允许，低电平有效；
24	O03	Y0.3	SV_CWL（伺服减电流），低电平有效；
11	O04	Y0.4	升降轴抱闸，低电平有效；
23	O05	Y0.5	冷却开，低电平有效；
10	O06	Y0.6	刀具松，低电平有效；
22	O07	Y0.7	未定义；
9	O08	Y1.0	主轴正转（主轴使能），低电平有效；
21	O09	Y1.1	主轴反转（主轴使能），低电平有效；
8	O10	Y1.2	主轴制动，低电平有效；（未用）
20	O11	Y1.3	主轴定向，低电平有效；（未用）
7	O12	Y1.4	主轴一档（低速），低电平有效；
19	O13	Y1.5	主轴二档（高速），低电平有效；（未用）
6	O14	Y1.6	未定义；（主轴三档备用，低电平有效。）
18	O15	Y1.7	未定义；（主轴四档备用，低电平有效。）
5	空
17	ESTOP3		急停回路驱动KA继电器控制动力电源的输出端子
4	ESTOP1		急停回路与超程回路的串联的接入端子
16	OTBS2		超程限位开关的接入端子
3	OTPS1		超程限位开关的接入端子
1,2,1415	24V地		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，给出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；工作电流较大的电磁阀用DC24V电源与输出开关量（如继电器、伺服控制信号等）用的DC24V电源也是各自独立的，且中间用一个低通滤波器隔离开来。

总电源进线、变压器输入端等处的抗干扰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～QF11为单相空气开关；KM1～KM4为三相交流接触器；RC1～RC3为三相阻容吸收器（灭弧器）；RC4～RC7为单相阻容吸收器（灭弧器）；KA1～KA10为直流24V 继电器；V1、V2、V3、VZ为续流二极管；YV1、YV2、YV3、YVZ为电磁阀和Z轴电机抱闸。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.giffile:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.gif

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.gif表示该部分信号在其他原理图中需要使用。

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。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.gif

图中KA1～KA10为中间继电器；

SQX-1、SQX-3分别为X轴的正、负超程限位开关的常闭触点；

SQY-1、SQY-3分别为Y轴的正、负超程限位开关的常闭触点；

SQZ-1、SQZ-3分别为Z轴的正、负超程限位开关的常闭触点；

440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；

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.gif

图中100，为图2中DC24V 50W开关电源的地；

手持单元的部件标识为31，并由PMC系统参数中按其部件号来引用该设备。（参数设置见第三章）

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.gif

3主轴单元接线图

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.gif

4伺服驱动器接线图

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image016.gif

用HSV-11型伺服驱动器驱动1FT6系列伺服电机时要特别注意：

伺服电机电源线V、W应该与图7所示的接法交换。

各电缆线的连接见图8。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image018.gif

五、配置与报价

1、基本配置

序号	订货号	功能	数量	单价	总价（元）
1	HNC-21MC-08-F08	世纪星铣削数控装置(串行接口) 包括： 1. 工业控制机： l 7.5’ 液晶彩色显示器； l 配置486 CPU； l 8MB RAM； l 8MB电子盘； l 三组薄膜键盘； 2.华中世纪星铣床数控系统软件(三轴联动X、Y、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）	1	17000	17000
2	HIO-3101	输入转接端子	2	600	1200
3	HIO-3201	输出转接端子	1	600	600
4	HNT-0021-4001	铣削数控系统使用说明书（中文）	1	50	50
5	HNT-0021-4002	铣削数控系统编程说明书（中文）	1	50	50
6	HCB-0021-3008-005	世纪星开关量输入电缆，5m	2	100+L*30	500
7	HCB-0021-3009-005	世纪星开关量输出电缆, 5m	1	100+L*30	250
8	HCB-0021-3007-005	世纪星-HSV11通讯电缆, 5m	3	50+L*20	450
9	HCB-9011-3002-003	HSV-11 –STZ 电机码盘电缆, 3m	1	200+L*50	350
10	HCB-9011-3002-005	HSV-11 –STZ 电机码盘电缆, 5m	1	200+L*50	450
11	HCB-9011-3002-007	HSV-11 –STZ 电机码盘电缆, 7m	1	200+L*50	550
12	HSV-11P 075	伺服电源模块	1	2500	2500
13	HSV-11D 075A	伺服驱动模块A型	3	6700	20100
14	130 STZ 15-1	伺服电机 1500转/分、15NM	2	4420	8840
15	130 STZ 15-1-B	伺服电机 1500转/分,15NM，抱闸	1	5200	5200
				合计	58090

2、选件

1.	HWL-1001	手持操作盒	1	2900	2900
2.	HFD-1101	软驱单元	1	900	900
3.	HNT-0021-2004	第4轴联动功能	1	5000	5000
4.	HSV-11D 050A	伺服驱动模块A型	1	5500	5500
5.	110 STZ 6-1	伺服电机 2000转/分、6NM	1	3125	3125
6.	HCB-0021-3007-005	世纪星-HSV11通讯电缆, 5m	1	50+L*20	150
7.	HCB-9011-3002-005	HSV-11 –STZ 电机码盘电缆, 5m	1	200+L*50	450
				合计	18025

3、电器控制柜

序号	订货号	功能	数量		单价	总价（元）
1	35ARI	热交换器		1	1700	1700
2	AC380V-170V6KVA	伺服变压器		1	2300	2300
3	AC380V/220V/110V/24V/1070W	变压器		1	600	600
4		电器控制吊挂、机柜		1	3500	3500
5	S-50-24	开关电源		1	120	120
6	S-100-24	开关电源		1	160	160
7		空开、接触器、继点器、灭弧器、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。		1套	4000	4000
8		电柜装配		1	3000	3000
9					合计	15380