常见数控系统的结构的认识.ppt

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1、学习情境一：常见数控系统结构的认识,一、了解数控系统的结构；二、熟悉常见的数控系统的特点及构成；,教 学 目 标,内 容 提 要,一、西门子数控系统二、FANUC数控系统三、华中数控系统,一、产品种类,1.SINUMERIK 802S,2.SINUMERIK 802D,3.SINUMERIK 810D,4.SINUMERIK 840D,Base line,Base line,全数字数控系统,PerfectSoftware,高性能数控系统,第一节 西门子系统简介,典型数控系统之一西门子数控系统,32位微处理器实现CNC控制。,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

2、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/曲线插补,进给轴和主轴同步操作,2.机床配置,典型数控系统之一西门子数控系统,二、SINUMERIC 840D产品功能,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)模拟10v或数字连接SIMODRIVE611-D（伺服驱动器）,(5)主轴配置,典型数控系统之一西门子数控系统,(1)自动方式(2)JOG方式（手动）(3)示教（TEACH IN）：示教就是对手动运行的路径进行记忆，系统自动以程序的方式存储，然后在生成的程序

3、中添加一些辅助功能（如F）即完成零件程序的编写。(4)手动输入运行（MDA或MDI）,3.操作方式,典型数控系统之一西门子数控系统,(1)轮廓的冲突检测(2)刀具半径补偿的进入和退出及交点计算(3)过象限误差补偿(4)刀具长度补偿(5)螺距误差补偿(6)测量系统误差补偿(7)反向间隙补偿,4.轮廓和补偿,典型数控系统之一西门子数控系统,(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,5.安全和诊断功能,典型数控系统之一西门子数控系统,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：限制X、Y、Z轴以及S轴的工作区间

4、。,(2)接口诊断,(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 德国的数控编程标准,高级语言编程特色 结构化控制语言，编程结构和C语言相似,6.CNC编程,典型数控系统之一西门子数控系统,(1)STEP5编程语言(2)带扩展指令集可用梯形图LAD、助记符STL、顺序语言SFC等进行编程(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,7.PLC编程,典型数控系统之一西门子数控系统,(2)与外设通信,(1)标准的PC软件,8.操作系统

5、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,典型数控系统之一西门子数控系统,屏幕文本可在五种语言中切换（德，英，法，意，西）；可显示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。,9.显示功能,1.人机界面 HMI,2.数控单元,3.驱动单元,4.PLC模块,第二节 西门子系统的基本结构,一、系统结构,典型数控系统之一西门子数控系统,(1)MMC,(2)OP,(3)MCP,Man Machine communication 人机交互计算机,Operation panel操作面板,Machine control panel机床控制面板,CPU：MMC100.2

6、/MMC103 不带硬盘/带硬盘,PCU：基于Windows的控制单元,HMI：人机界面（PCU的软件）,NC键盘,显示屏,1.人机界面,典型数控系统之一西门子数控系统,2.数控单元（NCU）,(1)数控单元的组成 中央控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯。它由一个COM CPU板.一个PLC CPU板和一个DRIVE板（驱动器板）组成.,(2)数控单元的接口 电源接口、通讯接口、编码器接口、驱动器接口、手轮接口、高速输入输出接口、数字输入输出接口等,典型数控系统之一西门子数控系统,数控系统部分,NCU接口图,主轴电机,PCU 210集成控制器单元NC+PLC+HM

7、I,PCU 210键盘,机床控制面板,驱动控制器,伺服电机,I/O板,SINUMERIK 802D,驱动模块,数控系统模块,显示、输入单元,I/O接口,SINUMERIK 840D,驱动模块（功率模块）,电源模块（控制模块）,带反馈装置,不带反馈装置,单轴模块,双轴模块,非调节型,调节型,3.驱动单元,驱动组成,典型数控系统之一西门子数控系统,数字驱动模块,功率模块,控制模块,接口模块（扩展）,信号模块,电源模块,4.PLC模块,典型数控系统之一西门子数控系统,二、数控系统的连接,伺服电机,380 VAC,24V直流电源 SITOP/PS307,滤波器,电抗器,机床电器部件,手轮,变压器,22

8、0 VAC,24 VDC,RS232隔离器,24VDC,24VDC,键盘,机床控制面板,主开关,220VAC,24 VDC,电源模块,功率模块,24 VDC,功率模块,功率模块,控制模块,总线模块,控制模块,控制模块,伺服电机,伺服电机,220VAC,西门子NC,电气柜,第一节 Fanuc-0i系统功能介绍,一.刚性攻丝,典型数控系统之二FANUC数控系统,二、复合加工循环,典型数控系统之二FANUC数控系统,三、圆柱插补,典型数控系统之二FANUC数控系统,四、直接尺寸编程,典型数控系统之二FANUC数控系统,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RAM,典型

9、数控系统之二FANUC数控系统,八、显示装置,典型数控系统之二FANUC数控系统,九、FANUC伺服电机,纳米控制,超高分辨率编码器,电子式电流最佳控制(HRV）,可维护性高,节能,典型数控系统之二FANUC数控系统,i系列,高分辨率编码器,可维护性高,典型数控系统之二FANUC数控系统,i系列,电子式电流最佳控制(HRV）,一、系统构成,数控系统的硬件,CPU及ROM 板,存储器板（RAM）,轴卡,第二节 Fanuc-0i系统的构成与硬件连接,典型数控系统之二FANUC数控系统,PCB,电源,DC-DC,PMC,输入输出控制,MDI,HSSB,典型数控系统之二FANUC数控系统,显示状态/报

10、警的LED,典型数控系统之二FANUC数控系统,I/O Link基于RS485数据口用于传送机床强电控制的I/O信号,二、综合联线,系统模块,电源模块,伺服模块,主轴模块,伺服卡,交流200V,通信串行接口,驱动信号,主接触器信号接口,手摇脉冲发生器,MDI键盘,典型数控系统之二FANUC数控系统,1.控制方式,串行主轴接口,模拟主轴接口,系统与主轴间采用串行电缆通讯FSSB,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,典型数控系统之二FANUC数控系统,（1）串行主轴接口,1)接口定义,典型数控系统之二FANUC数控系统,2)连接,典型数控系

11、统之二FANUC数控系统,（2）模拟主轴接口,1)接口定义,典型数控系统之二FANUC数控系统,2)连接,典型数控系统之二FANUC数控系统,伺服A型,伺服B型,位置反馈线接到CNC系统,位置反馈线接到伺服放大器上,伺服类型,四、数字伺服,典型数控系统之二FANUC数控系统,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,典型数控系统之二FANUC数控系统,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

12、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 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/

13、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 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

14、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,第三节 系统的参数,参数的分类,典型数控系统之二FANUC数控系统,一、华中数控系统的产品类型,小博士系列,世纪星系列,华中I型系列,配置了嵌入式PC机的经济型数控系统,配置了通用PC机的经济型数控系统,高性能数控系统,第一节 华中数控系统的基本结构,典型数控系统之三华中数控系统,1.最大控制轴数：4轴(华中I型系列最大15轴)2.最大联动轴数：4轴(华中I型系列最大9轴)3.主轴数：14.最大编程尺寸：99999999mm5.最小分辨率：00

15、110um(可设置)6.直线、圆弧、螺纹插补7.小线段连续高速插补8.用户宏程序、简单循环、复合循环9.直径半径编程10.自动加减速控制(S曲线),二、主要技术规格,典型数控系统之三华中数控系统,11.MDI功能12.M、S、T功能13.故障诊断与报警14.汉字操作界面15.全屏幕程序在线编辑与校验功能16.参考点返回17.工件坐标系G54G5918.加工轨迹彩色图形仿真，加工过程实时图形显示19.加工断点保护恢复功能20.双向螺距补偿21.反向间隙补偿,典型数控系统之三华中数控系统,22.刀具偏置与磨损补偿、刀具几何补偿、刀尖半径补偿23.主轴转速及进给速度倍率控制24.CNC通信功能：RS

16、一232(选件)25.网络功能：支持NT、Novell、Internet网络26.支持DINISO标准G代码27.超大的程序加工能力28.内部提供标准PLC程序,典型数控系统之三华中数控系统,三、产品型号,举例说明,HNC 21 M C 08-F 08,世纪星系列经济型数控装置,M:铣削类T:车削类,进给轴的控制类型,存储器的容量,内存容量,存储器的类型,F:电子盘H:硬盘,闪存:MB硬盘:GB,典型数控系统之三华中数控系统,四、部件连接结构,1.世纪星控制系统部件的连接图,电压,速度,抗干扰,距离,典型数控系统之三华中数控系统,2.数控系统的接口布局,伺服驱动,开关量出,开关量入,主轴单元,

17、典型数控系统之三华中数控系统,3.华中数控系统的结构,典型数控系统之三华中数控系统,五、软件结构,典型数控系统之三华中数控系统,RTM模块为自行开发的实时多任务管理模块，负责CNC系统的任务管理管理调度。,NCBIOS模块为基本输入输出系统，管理CNC系统所有的外部控制对象,第二节 数控装置与驱动装置的连接,串行接口,一、数控装置驱动接口,脉冲接口,模拟接口,HNC 21 M C 08-F 08,进给轴的控制类型,典型数控系统之三华中数控系统,XS40-XS43(DR9头孔座针),串行接口,典型数控系统之三华中数控系统,XS30-XS33(DB15头孔隆针),脉冲接口,此方式下无效,典型数控系

18、统之三华中数控系统,XS30-XS33(DB15头孔隆针),此方式下无效,模拟接口,典型数控系统之三华中数控系统,二、数控装置的驱动连接,1.串行接口与交流伺服驱动装置连接,2.脉冲接口与步进驱动装置的连接,3.模拟接口与伺服驱动装置的连接,第三节 华中数控系统的参数,数控厂家,机床厂家,用户,一、权限,典型数控系统之三华中数控系统,移动轴脉冲当量分母,若此值设为2则系统内部脉冲当量为：1/2um,旋转轴脉冲当量分母,若此值设为2，则系统内部脉冲当量为：1o(10002),二、参数类型,1.系统参数,典型数控系统之三华中数控系统,X轴轴号,y轴轴号,z轴轴号,主轴编码器部件号,通道使能,轴编码

19、器每转脉冲,分配到本通道的逻辑轴的实际轴轴号，-1为无效,指定主轴编码器部件号,2.通道参数,典型数控系统之三华中数控系统,正软极限位置,回参考点方向,回参考点快移速度,最高加工速度,轴名称,加工加减速时间常数,伺服单元型号,负软极限位置,参考点位置,回参考点定位速度,快移加减速时间常数,轴类型,最大跟踪误差,回参考点方式,参考点开关偏差,最高快移速度,快移加减速度时间常数,外部脉冲当量分子/分母,定位允差,电动机每转脉冲数,伺服内部参数,3.坐标轴参数,典型数控系统之三华中数控系统,螺距补偿类型,补偿点数,参考点偏差号,补偿间隔,反向间隙,偏差值,4.轴补偿参数,部件型号,标识,地址,配置,

20、5.硬件参数,开关量出总组数,输入模块部件号,输入模块组数,输出模块部件号,开关量入总组数,输出模块组数,手持单元部件号,6.PMC系统参数,典型数控系统之三华中数控系统,在PLC编程中调用,并由PLC程序定义含义。,7.PMC用户参数,8.DNC参数,串口号,波特率,数据位长度,传输停止位,奇偶校验位,典型数控系统之三华中数控系统,THE END,作业：,一、解释 1、JOG 2、MDI 3、PLC 4、OP 5、MCP 6、NCU 7、RAM 8、ROM 9、NCK 10、MMC 11、HMI,二、简答 1、西门子数控系统中驱动单元由哪两部分组成？2、西门子数控系统中PLC模块由哪三部分组成？3、FANUC数控系统中常用的复合加工循环有哪些？4、数控机床为何要进行螺距误差补偿？5、请详细说明HNC21TF数控系统型号的含义？6、华中数控装置驱动接口有哪三种类型？,