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1、精选优质文档-倾情为你奉上西 安 广 播 电 视 大 学综合实训报告（理、工、农、医用） 年（季): 2010 春 专 业：数 控 技 术 （专） 课 程：机电一体化系统设计 姓 名： 张 军 伟 学 号： 34 综合实训报告任务书一、课程性质、目的和任务“机电一体化系统综合实训”是中央广播电视大学数控技术专业（机电方向）的必修实践课之一。本实训环节是在课程试验的基础上，以机电一体化系统的硬件连接、控制原理、控制软件编制、安装调试与操作的综合实训。二、基本要求 通过本课程的教学，要达到以下基本要求。 1、了解控制对象的基本工作原理，及运动与动作特征； 2、能够根据控制要求，正确地选择控制系统，
2、并掌握其主要技术性能指标； 3、掌握系统的硬件连接、安装、调试的基本方法，并能进行正确的操作与维护； 4、掌握典型控制程序的编制方法，实现基本控制功能。同组人员：张育国 指导教师： 贾清健 实验时间：2011.08成绩 批阅时间： .机电一体化系统综合实训报告一、实验目的1、熟悉HED21S数控系统综合试验台各个组成部件的接口。2、读懂电气原理图，通过电气原理图独立进行数控系统各部件之间的连接。3、了解数控系统的调试运行方法。二、实训设备 HED21S数控系统综合实验台集成了数控装置、变频调速主轴及三相异步电机、交流伺服单元及交流伺服电机、步进电机及步进电机驱动器单元、测量装置、十字工作台组成
3、.如图1所示。图1HED21S数控系统综合实验台 三、相关知识 数控系统（内置PLC）、主轴控制回路、进给系统、十字工作台、电气控制部分、自动换刀装置、自动检测装置、自动刀架、输入/输出模块等。(图2）图2 CNC系统方框图1 HED21S数控系统综合实验台的基本操作开机步骤依次打开各电源开关：电气柜开关操作面板开关此时机床操作面板的电源灯亮（绿色）UPS显示器计算机主机，稍等片刻，出现选项A，B=windows，dos，选B，即DOS状态操作。在DOS提示符下键入：C： CD HNC-21T，再键入N，即自动进入数控车床教学系统软件平面 操作面板的驱动灯亮（绿色）。（图3：实验台电源接线图）
4、 图3实验台电源接线图2 继电器与输入/输出开关量（刀架运行控制继电器KA4闭合刀架正转+T-KM1断开实现安全互锁，同理刀架运行控制继电器KA5闭合刀架反转+T-KM2断开实现安全互锁。刀架运转继电器线圈正、反转线圈分别和相反方向的安全互锁继电器线圈并联，以防止短路事故发生。数控装置电源继电器KA9开关电源24V主电源输出控制，（图7）+P-CBD-SB1急停按钮，（图6 ）数控装置24V电源掉电。KA10是X轴私服模块（图12）电源控制继电器，KA10吸合X轴伺服模块得电。）图4 继电器部分接线图 图5继电板部分接口 图6输入开关量接线图 和图2继电器板等其他接口结合实现数控系统的运转。图
5、7 输出开关量接线图 3数控装置与手摇单元和光栅尺和图6结合实现手摇单元和光栅尺的功能运行。图8 手摇单元接线图图9 数控装置与光栅尺连接 4数控装置与主轴的连接和图5结合实现主轴的运行控制。图10 数控装置与主轴连接 5与数控装置XS31接口、24V电源连接实现Z轴电机的数控运行。图11 数控装置与步进驱动单元的连接 6数控装置与交流伺服单元连接至图a的R .S .T 端子。接口部分按照接口号标规格，择适连接。实现数控装置对X轴的控制及信号反馈。图12 数控系统与交流伺服单元的连接 7数控系统刀架连接至图a的U11 V11 W11端子。实现数控系统对刀架的运行控制。图13 刀架电动部分 （2
6、） 系统软件用户界面的熟悉及基本操作注意：用F10键作为界面翻页的功能键，同时按下“Alt”与“X”键退出软件界面；数控系统开机后，应首先在系统软件的机床参数中设定直径或半径编程方式，我校数控车床均设定为直径编程方式。（3） 操作面板的按键认识及基本操作（4）机床的复位与回零操作由于系统关机时，已按下操作面板上的“急停”开关，系统上电进入软件操作界面时，系统的工作方式为“急停”，为控制系统运行，需左旋并拔起操作面板的“急停”按钮使系统复位，并接通伺服电源。控制机床运动的前提是建立机床坐标系，为此，系统接通电源、复位后首先应进行机床各轴的回参考点操作，所有轴回参考点后，即建立了机床坐标系。(5)
7、 点动移动操作及进给修调将控制面板上的工作方式旋钮对齐“手动”方式，系统处于点动运行方式，在手动状态可以对刀位进行粗调定位。手按-X或+X、-Z或+Z键将产生连续的移动，若同时按下方向键区中间的黄色快进键，将以快进速度移动刀架；松开X或Z方向按键（指示灯灭），手动轴即减速停止。在点动进给时，进给速率为系统参数的“最高快移速度”的1/3乘以进给修调选择的进给倍率（5%、10%、30%、50%、70%、100%）。点动快速移动的速率为系统参数的“最高快移速度”乘以快速修调选择的快移倍率。(6) 步进移动操作与倍率选择例如，同学可练习将刀架位于CRT显示机床坐标（-100，-100）处（直径编程）。
8、(7) 刀位转换操作 在手动状态，将操作面板上的刀位旋钮转到需要换刀的刀号上，按下“刀架开关”键，则刀架自动换刀，相应号数的刀将处于工作位置。(8) MDI（手动数据输入）运行操作在主菜单下按F4（MDI方式）键，按F4键进入MDI功能子菜单。在MDI功能子菜单下按F6，进入MDI运行方式，命令行的底色变成了白色，并且有光标在烁，如图14所示。图14 MDI运行这时可以从NC键盘输入并执行一个G代码指令段，即“MDI运行”。 注意：自动运行过程中，不能进入MDI运行方式，可在进给保持后进入。MDI输入的最小单位是一个有效指令字。因此，输入一个MDI运行指令段可以有下述两种方法：a一次输入，即一
9、次输入多个指令字的信息；b多次输入，即每次输入一个指令字信息。在输入命令时，可以在命令行看见输入的内容，在按Enter键之前，发现输入错误，可用BS、光标移动键进行编辑；按Enter键后，系统若发现输入错误，会提示相应的错误信息。在输入完一个MDI指令段后，在自动方式或单段方式下按一下操作面板上的“循环启动”键，系统即开始运行所输入的MDI指令。如果输入的MDI指令信息不完整或存在语法错误，系统会提示相应的错误信息，此时不能运行MDI指令。在运行MDI指令段之前，如果要修改输入的某一指令字，可直接在命令行上输入相应的指令字符及数值。(9) 超程与超程解除在伺服轴行程的两端各有一个极限开关，作用
10、是防止伺服机构碰撞而损坏。每当伺服机构碰到行程极限开关时，就会出现超程。当某轴出现超程（“超程解除”按键内红色指示灯亮）时，系统视其状况为紧急停止，要退出超程状态时，操作方法如下：a 松开“急停”按钮，置工作方式为“手动”方式；b一直按压着“超程解除”按键；c在手动方式下，使该轴向相反方向退出超程状态；d 松开“超程解除”按键。若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表示恢复正常，可以继续操作。 注意：在操作机床退出超程状态时请务必注意移动方向及进给速度的控制，以免发生撞机。(10) 急停及复位操作在自动加工过程，操作者若发现异常现象，可按下红色的“急停”键，则机床主运动、进给运动全部
11、停止；若要解除急停报警，只需轻轻旋转“急停”键复位，切忌用力向上拔出“急停”键，否则该键易被拉断。(11) 主轴控制在手动方式下，按一下“主轴正转”按键（指示灯亮），主电机以手动换档设定的转速正转，直到按压“主轴停止”或“主轴反转”按键。在手动方式下，按一下“主轴反转”按键（指示灯亮），主电机以机床参数设定的转速反转，直到按压“主轴停止”或“主轴主转”按键。在手动方式下，按一下“主轴停止”按键（指示灯亮），主电机停止运转。 注意：“主轴正转”、“主轴反转”、“主轴停止”这几个按键互锁，即按下其中一个（指示灯亮），其余两个会失效（指示灯灭）。在手动方式下，可用“主轴点动”按键，点动转动主轴。机床
12、锁住禁止机床所有运动，在手动运行方式下，按一下“机床锁住”按键（指示灯亮），再进行手动操作，系统继续执行，显示屏上的坐标轴位置信息变化，但不输出伺服轴的移动指令，所以机床停止不动。若弹起“机床锁住”按键（指示灯灭），则可解除机床锁住状态。(12) 输入并编辑加工程序：在主菜单中按下F2（程序编辑键），再按下F10（），进入其子菜单中，新建一个文件进行编辑的操作步骤如下：a选择F2 “选择编辑程序”菜单(图 5.1.1)中，用、选中“磁盘程序”选项；b按Enter键，弹出对话框；c选择新文件的路径；d按Tab键将蓝色亮条移到“文件名”栏；e按Enter键进入输入状态（蓝色亮条变为闪烁的光标）；f
13、在“文件名”栏输入新文件的文件名，如“O 2000”；g按Enter键，系统将自动产生一个0字节的空文件；h光标进入编辑区，并可输入程序，并对程序进行编辑，最后按F4（保存文件），按F10（）返回主菜单。(13) 加工程序的轨迹校验未运行的新程序在调入后最好先进行校验运行，正确无误后再启动自动运行。程序校验运行的操作步骤如下：a选择要校验的加工程序；b按机床控制面板上的“自动”按键进入程序运行方式；c在程序运行子菜单下，按F3键，此时软件操作界面的工作方式显示改为“校验运行”；d按机床控制面板上的“循环启动”按键，程序校验开始；e若程序正确，校验完后，光标将返回到程序头，且软件操作界面的工作方
14、式显示改回为“自动”；若程序有错，命令行将提示程序的哪一行有错。 注意：校验运行时，机床不动作；为确保加工程序正确无误，请选择不同的图形显示方式来观察校验运行的结果。自动加工经实验指导老师确认已校验的程序正确后，方能进行自动加工。将控制面板上的工作方式旋钮对齐“自动”方式，系统处于自动运行方式，在自动加工状态下，选择加工程序后再按下“循环启动”键，就可进行自动加工。在自动加工期间，可分别进行程序单段、进给保持、取消运行、急停、复位等操作练习。在操作面板上将加工方式旋钮转向“单段运行”位置，系统处于单段自动运行方式，程序控制将逐段执行；按一下“循环启动”按键，运行一程序段，机床运动轴减速停止，刀
15、具、主轴电机停止运行；再按一下“循环启动”按键，又执行下一程序段，执行完后又再次停止。在自动运行，按一下机床控制面板上的“进给保持”按键，则暂停程序运行，并保留当前运行程序的模态信息。在自动运行暂停状态下，按一下机床控制面板上的“循环启动”按键，系统将从暂停前的状态重新启动，继续运行。在程序运行的过程中，需要中止运行，可在程序运行子菜单下，按F7（停止运行）键，再按“Y”键则中止程序运行，并卸载当前运行程序的模态信息。程序在非程序起点位置中止运行后，如要重新运行，需要重新对刀，并选择加工程序从程序头重新启动运行。(15) 数控车床的维护与保养对数控车床进行维护保养的目的是延长其机械部件的磨损周
16、期，延长器件的使用寿命，保证车床长时间稳定可靠第运行。一般需对数控车床的润滑系统、传动系统、数控系统、电器系统、防护系统等部分进行日常维护。维护保养要定时、定期，贵在坚持，责任到人。特别要求开机时要给机床运动部位加润滑油，实习结束前，应将机床床面彻底打扫干净，并再加润滑油。(16) 数控车工的安全文明生产知识操作员必须仔细阅读数控系统的说明书，熟悉车床的操作规程。为了确保安全文明生产，除严格遵守普通车床的安全操作规程外，在操作数控车床时特别应注意以下几点：编好程序后，首先应空运行一次，确保走刀路径、进刀量、速度的正确，然后单段试加工以确保无误；遇到紧急情况时，应迅速按下红色“急停”按钮，使机床
17、立即停止运动。事故处理完毕，旋转“急停”按钮，会解除被关闭的功能，但所有输出功能必须重新启动；如果超程，系统会显示超程报警，刀具运动停止，此时在手动方式下，使刀具向反方向移动，同时按下“超程解除”按键，可解除超程报警；当数控系统报警时，操作人员不必惊慌，可查阅操作说明书进行处理。如解除不了，可请维修人员支援。注意对异常情况要及时处理，以防发生意外；切记不要用硬物和脏手按面板，以防弄破面膜，使杂物和水进入；也不要太用力点按按键，以防按键操作失灵；未经老师允许、未经杀毒处理不许擅自带软盘上机；在未经老师确认程序正确无误之前，严禁弹起操作面板上已按下的“机床锁住”键；在上电和关机之前应按下“急停”按
18、钮以减少设备电冲击；下课前，应对机床、地面打扫干净卫生，经老师检查设备完好及打扫卫生合格后，并已登记好工位记录本后，才允许离开现场。(17) 关机步骤在主菜单下按ESC键返回DOS状态，依次关主机、显示器、UPS按下操作面板上的“急停”按钮，使伺服电源断开转动操作面板的钥匙开关处于关机位，使数控电源断开打下电气柜开关，使机床电源断开依次关电脑电源插座开关、电气柜插座开关。四、实训内容及步骤1.数控系统的连接 （1）电源回路的连接按图3接线，并用万用表检查电源电压和变压器输出端电压。（2）数控系统继电器的输入/输出开关量连接按图4连接继电器和接触器，以及输入/输出开关量。（3）数控装置和手摇单元
19、的连接按图8、图9连接手摇单元和光栅尺。（4）数控装置和变频主轴的连接按图10连接变频器和主轴电机强电电缆，以及数控装置和变频器信号线。确保地线可靠。（5）数控装置和步进电机驱动器的连接按图11连接步进电机驱动器和步进电机，以及驱动器电源。（6）数控装置和交流伺服器的连接按图12连接交流伺服电机的强电电缆和码盘信号线，接入伺服单元电源。地线可靠正确接地。（7）数控系统刀架电动机的连接按图13连接刀架电机。2、数控系统调试(1)线路检查。 由强到弱，按线路走向顺序检查以下各项。 变压器规格和进出线的方向和顺序。 主轴电动机、伺服电动机强电电缆的相序。 DC24V电源极性的连接。 步进电动机驱动器
20、(或称步进驱动器)直流电源极性的连接。 所有地线的连接。 (2)系统调试。 1)通电。 按下急停按钮，断开系统中所有空气开关。 合上空气开关QF1。 检查变压器TC1电压是否正常。 合上控制电源Dc24V的空气开关QF4，检查DC24V是否正常。HNC一21TF数控装置 通电，检查面板上的指示灯是否点亮， HC53018开关量接线端子和HC5301一R继电器板的电源指示灯是否点亮。 用万用表测量步进驱动器直流电源+V和GND两脚之间电压(应为DC+35V左 右 )，合上控制步进驱动器直流电源的空气开关QF3。 合上空气开关QF2。 检查变压器 TC1的电压是否正常。 检查设备用到的其他部分电源
21、的电压是否正常。 通过查看 PLC状态，检查输入开关量是否和原理图一致。 2)系统功能检查。 左旋并拔起操作台右上角的“急停”按钮，使系统复位；系统默认进人“手动”方式，软件操作界面的工作方式变为“手动”。 按住“+X”或“X”键(指示灯亮)，X轴应产生正向或负向的连续移动。松开“+X”或 “ X”键(指示灯灭)，X轴即减速运动后停止。以同样的操作方法使用“+Z”、“一Z”键可使Z 轴产生正向或负向的连续移动。 在手动工作方式下，分别点动X轴、Z轴，使之压限位开关。仔细观察它们是否能压到 限位开关，若到位后压不到限位开关，应立即停止点动；若压到限位开关，仔细观察轴是否立即停止运动，软件操作界面
22、是否出现急停报警，这时一直按压“超程解除”按键，使该轴向相反方向退出超程状态；然后松开“超程解除”按键，若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出 错”，表示恢复正常，可以继续操作。 检查完X轴、z轴正、负限位开关后，以手动方式将工作台移回中间位置。 按一下“回零”键，软件操作界面的工作方式变为“回零”。按一下“+X”和“+Z”键，检 查X轴、Z轴是否回参考点。回参考点后，“+X”和“+Z”指示灯应点亮。 在手动工作方式下，按一下“主轴正转”键(指示灯亮)，主轴电动机以参数设定的转速 正转，检查主轴电动机是否运转正常；按住“主轴停止”键，使主轴停止正转。按一下“主轴反 转”键 (指示灯亮)，主
23、轴电动机以参数设定的转速反转，检查主轴电动机是否运转正常；按住 “主轴停止”键，使主轴停止反转。 在手动工作方式下，按一下“刀号选择”键，选择所需的刀号，再按一下“刀位转换”键，转塔刀架应转动到所选的刀位。 调入一个演示程序，自动运行程序，观察十字工作台的运行情况。 3)关机。 按下控制面板上的“急停”按钮。 断开空气开关QF2、QF3。 断开空气开关QF4。 断开空气开关QF1，断开380V电源。 故电动机转动一圈对应的输出脉冲当量数 1060000 部件号XSl0输入的开关量部件号 10000 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
24、 2 反馈电子齿轮分母 1 表12 Y 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13 所示。 表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
25、通道”，其余通道不用，参数设置如表14 所示。 表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
26、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； 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
27、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。如果不同，应调整伺服单元内部的指令倍频数 ( 通常有指令倍频分子和指令倍频分母两个参数 ) 。直到 HNC 21TF 数控装置屏幕上显示的指令值与反馈值相同。 使调试的坐标轴运行 10 mm
28、 或 10 mm 的整数倍的指令值，观察电动机是否每 10Mmm运行一周，如果不是，应该同时调整轴参数中的伺服内部参数 1 、伺服内部参数 2 和伺服单元内部的指令倍频数参数。 例如 ( 在完成上述步骤后 ) ：已知数控装置给出 64 mm 的指令，要求电动机运行一周，应如何调整 ? 原伺服内部参数 1 ：原伺服内部参数 2= l ： 2。 原伺服单元内部的指令倍频数参数等于 2 。 调整后新的相关参数为：伺服内部参数 1 伺服内部参数 2 的值减小为原来的 10/64 ，即 1/2 10/64=5/64。 伺服单元内部的指令倍频数参数增加为原来的 64/10 倍，即 2/1 64/10=64
29、/5。 通过以上步骤参数调整，使得坐标轴的指令值与反馈值相同，并且 HNC 21TF 数控装置每发出坐标轴运动 l0 mm 的指令，伺服电动机运转一周。 此后，连接工作台时为适应丝杠螺距、传动比的变化，还需要调整轴参数中的外部脉冲当量分子 (m) 和外部脉冲当量分母这两个参数。 五、实训总结 在本次实训中，本人不仅对传感器、伺服电机拖动、电路、电力电子技术等方面的知识有了更加深刻的认识，也锻炼了自己的编程能力，而且增强了自己团队合作意识以及解决问题的能力。（1）关于“机电一体化”内涵的认识。机电一体化技术从学科角度来看，它是集机械技术、微电子技术、计算机技术、电气技术、信息技术的有机统一体，而
30、不是机械技术、电气技术的简单组合体；从机电一体化技术的成果或最终体现来看，它则是在计算机控制下由机械本体、电、气、液压以及光电器件组成的产品或设备，是一个自动化的工作系统。（2）.机电一体化专业应培养德、智、体、美、劳全面发展，热爱祖国，热爱本职岗位，具有不断追求新知识、实事求是、独立思考、勇于创新、踏实苦干的精神，掌握基本文化科学知识和机电一体化专业必需的基本理论、基本技能，对现代机电一体化产品结构调整有较强适应能力的应用型高级技术人员、技艺型操作维护人员。 我们，每天都在坚持着，虽然这其中的过程不是那么的顺利，但本次实训让我们对机电一体化技术有了更加深入的了解，实训过程中遇到了许多书本上没有的问题，激发了我们运用不同的知识来解决问题的潜能，培养了我们自主学习、运用知识解决问题的能力。在实习中，我和同学积极讨论，不断分析研究，各施所长，努力配合，这次的实习锻炼了我们团队合作的意识，为我们以后的工作打下良好的基础。专心-专注-专业