基于广数980TD系统地数控车床电路设计.doc

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1、毕 业 设 计论文题目：基于广数论文题目：基于广数 980TD 系统的数控车床电路设计系统的数控车床电路设计系别系别 ：机械工程系：机械工程系 班别班别 ：机电一体化专业：机电一体化专业指导老师：秦晓阳指导老师：秦晓阳组成员组成员 ：姚龙华、梁耀祖、蔡子婧：姚龙华、梁耀祖、蔡子婧学号学号 ： 130405239、130405222、130405201摘要摘要数控机床综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密测量、液压与气动、机械设计与制造等技术的最新成果，随着我国企业的生产技术进步和数控设备的更新换代，对各层次的数控技术人才提出了新的更高要求。数控系统是数控机床的核心技术，数控系统全面、系统地讲

2、述数控系统的基本组成、各部分的主要功能和特点、工作原理等。重点在数控的应用上，着重介绍了发那科(FANUC)公司、四门子（SIEMENS）公司、发格（FAGOR）公司以及国内华中数控集团等企业研制的数控系统的功能、特点及典型应用。广数 980TD 系统数控车床就是典型的现代化设备，它的出现是机械加工设备的新突破。随着科学技术和市场经济的不断发展，人们对机械产品的质量、生产率和新产品开发的周期提出了越来越高的要求，所以新一代的数控车床便应运而生。广数 980TD 系统的数控车床是基于广州数控仿 FANUC 系统的数控车床、进给驱动系统、主轴驱动系统、强电控制柜等组成，因此每个电气元件及连接线路都

3、会影响到机床的运行，引起机床的故障。该设计主要介绍数控车床电气的元气件；机床电器元器件的计算以及选择；控制电路的电路图分析；数控系统连接图的接口分析和元件连接等内容。目录目录第一章：数控机床的概述第一章：数控机床的概述第一节：数控机床的产生与发展趋势.4第二节：数控机床的组成以及分类.6第二章：数控系统第二章：数控系统第一节：数控系统的总体结构.11第二节：数控系统的组成以及功能.12第三节：数控系统的分类.13 第四节：伺服驱动系统.13.第五节；进给驱动系统.14第三章：第三章：数控机床电气元件数控机床电气元件第一节：元器件的介绍.15第二节：电气元器件的选择.22第四章：数控机床的电路分

4、析第四章：数控机床的电路分析第一节：机床电路原理图.25第二节：数控系统连接图的了解.26总结总结.39参考文献参考文献.41致谢致谢.42附录：电路图，电气材料清单附录：电路图，电气材料清单.43第一章第一章 数控机床的概述数控机床的概述1.1 .1 数控机床的产生与发展趋势数控机床的产生与发展趋势随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，它们的性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，产生类型从大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应提出了高精度、高柔性与高自动化的要求。数字控制机床就是为了解决单件、小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。第一

5、台数控机床是 1952 年美国 PARSONS 公司与麻省理工学院（MIT）合作研制的三坐标数控铣床，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，可用于加工复杂曲面零件。数控机床的发展先后经历了电子管（1952 年）晶体管（1959 年）、小规模集成电路（1965 年）、大规模集成电路及小型计算机（1970 年）和微处理或微型计算机（1974 年）等 5 代数控系统。1.1.2 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势（1）高速化。）高速化。随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。（2）高精度

6、化。）高精度化。数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。 （3）多功能化。）多功能化。复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。（4）智能化。）智能化。随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控机床的智能化程度在不断提高。1.2.1 数控机床的组成数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、CNC 装置（或称 CN C 单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）及电气控制装置、辅助装置、机床本体、测量反馈装置等组成。 数控机床主要有三大部分组成机床主体、数控装置

7、、伺服机构。1机床本体机床本体 数控车床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，加工中又是自动控制，不能像在普通车床那样由人工进行调整、补偿，所以其设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密，采用了许多新结构，以加强刚性、减小热变形、提高加工精度。 2数控装置数控装置 数控装置是数控系统的核心，主要包括微处理器 CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与数控系统的其他组成部分联系的各种接口等。数控机床的数控系统完全由软件处理输入信息，可处理逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。 3输入输入/输出设备输出设备 键盘、磁盘机等是数控机床的典型输入设备。除此以

8、外，还可以用串行通信的方式输入。4伺服单元伺服单元 伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它将来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接收指令的不同，伺服单元有数字式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又可分为直流伺服单元和交流伺服单元。5驱动装置驱动装置 驱动装置把经放大的指令信号转变为机械运动，通过机械传动部件驱动机床主轴、刀架、工作台等精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动， 最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。 伺服单元和驱动装置合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，数控装置的指令要靠伺服驱动

9、系统付诸实施。所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。从某种意义上说，数控机床功能的强弱主要取决于数控装置，而数控机床性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。1.2.2 数控机床的分类数控机床的分类一、按机床运动的控制轨迹分类一、按机床运动的控制轨迹分类 点位控制的数控机床点位控制的数控机床 具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控镬床、数控冲床等。随着数控技术的发展和数控系统价格的降低，单纯用于点位控制的数控系统已不多见。 直线控制数控机床直线控制数控机床 其有直线控制功能的机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。这种机床的数控系统也称为直线控制数控系统。同样，单纯用于直线控制的

10、数控机床也不多见。 轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床 这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机冰、加工中心等，其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统根据它所控制的联动坐标轴数不同，又可以分为下面几种形式 二轴联动：二轴联动：主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加工曲线柱面。 二轴半联动：二轴半联动：主要用于三轴以上机床的控制，其中两根轴可以联动，而另外一根轴可以作周期胜进给。 三轴联动：三轴联动：一般分为两类，一类就是 X 、 y 、 Z 三个直线坐标轴联动，比较多的用于数控铣床、加工中心等，另一类是除了同时控制 X 、 Y 、 Z 中两个直线坐标外，还同时控制围绕其中某一直线坐标轴旋转

11、的旋转坐标轴。如车削加工中心，它除了纵向（Z 轴）、横向（X 轴）两个直线坐标轴联动外，还需同时控制围绕 Z 轴旋转的主轴（C 轴）联动。 四轴联动：四轴联动：同时控制 X 、 Y 、 Z 三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动。 五轴联动：五轴联动：除同时控制 X 、 Y 、 Z 三个育线坐标轴联动外还同时控制围绕这这些直线坐标轴旋转的 A 、 B 、 C 坐标轴中的两个坐标轴，形成同时控制五个轴联动这时刀具可以被定在空间的任意方向。比如控制刀具同时绕 x 轴和 Y 轴两个方向摆动，使得刀具在其切削点上始终保持与被加工的轮廓曲面成法线方向，以保证被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，减小

12、被加工表面的粗糙度 。二、二、 按伺服控制的方式分类按伺服控制的方式分类 开环控制数控机床开环控制数控机床这类机床的进给伺服驱动是开环的，即没有检测反馈装置，一般它的驱动电动机为步进电机，步进电机的主要特征是控制电路每变换一次指令脉冲信号，电动机就转动一个步距角，并且电动机本身就有自锁能力数控系统输出的进给指令信号通过脉冲分配器来控制驱动电路，它以变换脉冲的个数来控制坐标位移量，以变换脉冲的频率来控制位移速度，以变换脉冲的分配顺序来控制位移的方向。 闭环控制闭环控制机床机床 这类数控机床的进给伺服驱动是按闭环反馈控制方式工作的，其驱动电动机可采用直流或交流两种伺服电机，并需要配置位置反馈和速度

13、反馈，在加工中随时检测移动部件的实际位移量，并及时反馈给数控系统中的比较器，它与插补运算所得到的指令信号进行比较，其差值又作为伺服驱动的控制信号，进而带动位移部件以消除位移误差。 按位置反馈检测元件的安装部位和所使用的反馈装置的不同，它又分为全闭环和半闭环两种控制方式。 全闭环控制全闭环控制 ：其位置反馈装置采用直线位移检测元件（目前一般采用光栅尺），安装在机床的床鞍部位，即直接检测机床坐标的直线位移量，通过反馈可以消除从电动机到机床床鞍的整个机械传动链中的传动误差，从而得到很高的机床静态定位精度。但是，由于在整个控制环内，许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙均为非线性，并且整个机械传动链的

14、动态响应时间与电气响应时间相比又非常大这为整个闭环系统的稳 。定性校正带来很大困难，系统的设计和调整也都相当复杂因此，这种全闭环控制方式主要用于精度要求很高的数控坐标幢床、数控精密磨床等。 半闭环控制半闭环控制 ：其位置反馈采用转角检测元件（目前主要采用编码器等），直接安装在伺服电动机或丝杠端部。由于大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内，因此叫获得较稳定的控制特性。丝杠等机械传动误差不能通过反馈来随时校正，但是可采用软件定值补偿方法来适当提高其精度。目前，大部分数控机床采用半闭环控制方式 。 混合控制数控机床混合控制数控机床 将上述控制方式的特点有选择地集中，可以组成混合控制的方案。如前所

15、述，由于开环控制方式稳定性好、成本低、精度差，而全闭环稳定性差，所以为了互为弥补，以满足某些机床的控制要求，宜采用混合控制方式。采用较多的有开环补偿型和半闭环补偿型两种方式 。三、按数控系统的功能水平分类三、按数控系统的功能水平分类按数控系统的功能水平，通常把数控系统分为低、中、高三类。这种分类方式，在我国用的较多。低、中、高三档的界限是相对的，不同时期，划分标准也会不同。就目前的发展水平看，可以根据一些功能及指标，将各种类型的数控系统分为低、中、高档三类。其中中、高档一般称为全功能数控或标准型数控在我国还有经济型数控的提法。经济型数控属于低档数控，是指由单片机和步进电动机组成的数控系统，或其

16、他功能简单、价格低的数控系统。经济型数控主要用于车床、线切割机床以及旧机床改造等四、按加工工艺及机床用途的类型分类 。 金属切削类金属切削类 指采用车、铣、撞、铰、钻、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可被分为以下两类。 普通型数控机床 如数控车床、数控铣床、数控磨床等。 加工中心 其主要特点是具有自动换刀机构的刀具库，工件经一次。装夹后，通过自动更换各种刀具，在同一台机床上对工件各加工面连续进行铣（车）键、铰、钻、攻螺纹等多种工序的加工，如（幢铣类）加工中心、车削中心、钻削中心等。第二章第二章 数控系统数控系统2.1.1 数控系统的总体结构数控系统的总体结构数控系统的总体结构，主要分成 3

17、 部分，即 电源系统 控制系统 独立单元。电源系统电源系统：包括交流电源、直流电源、电池电源。控制系统控制系统：是指数控装置中信号产生、处理、传输及执行过程中的所有单元及各单元的联系手段。独立单元独立单元：独立单元是指能够以简单的适配关系与系统中其他部分结合在一起的部分，如 NC 系统、外接 PLC、伺服单元、电动机、转速传感器、光栅系统、脉冲编码器、纸带阅读机、操作面板等。2.2.1 数控系统的组成数控系统的组成是由系统程序、输入输出设备、通信设备、数控装置、可编程控制器、伺服驱动装置和测量装置等组成。数控系统的结构图如下。2.2.2 数控系统的功能数控系统的功能数控系统由于现在普遍采用微处

18、理器，通过软件可以实现很多功能 1、控制功能。2、准备功能。3、插补功能。4、进给功能。5、主轴功能。6、辅助功能。7、刀具功能。8、补偿功能。2.3 数控系统的分类数控系统的分类一、按数控装置类型分类一、按数控装置类型分类按照数控装置内部逻辑电路元件的不同，可以将数控系统分为硬件数控系统和计算机数控系统两大类。二、按控制方式分类二、按控制方式分类按照数控装置的控制方式不同，可以将数据系统分为开环控制数控系统、全闭环控制型数控系统、半闭环控制型数控系统和混合控制型数控系统。三、按照功能水平分类三、按照功能水平分类按照功能水平，可以将数控系统分为低（经济型）、中、高三档。2.4 伺服驱动系统伺服

19、驱动系统数控伺服系统由伺服电机（M）、驱动信号控制转换电路、电力电子驱动放大模块、电流调解单元、速度调解单元、位置调解单元和相应的检测装置（如光电脉冲编码器 G）等组成。一般闭环伺服系统的结构如图 5.1 所示。它是一个三环结构系统，其中，外环是位置环，中环是速度环，内环为电流环。2.4.1 伺服驱动系统的要求伺服驱动系统的要求1 精度高精度高2 稳定性好稳定性好 3 快速响应快速响应 4 调速范围宽调速范围宽 5 低速大转矩低速大转矩 2.5 进给驱动系统进给驱动系统进给系统进给系统：是根据数控装置发出控制指令来驱动的执行机构实现机床的精确进给运动。特点特点：位置随动、精确定位。作用作用：1

20、.放大 CNC 装置发出的控制信号，具有功率输出能力。 2.根据 CNC 装置发出的控制信号对机床移动部件的位置和速度进行控制。2.5.1 进给驱动系统的要求进给驱动系统的要求1.调整范围要宽。调整范围要宽。2.定位精度要高。定位精度要高。3.低速大转矩，过载能力强。低速大转矩，过载能力强。4.可靠性高。可靠性高。5.快速响应、无超调。快速响应、无超调。第三章第三章 数控机床的电气元件数控机床的电气元件3.1 元器件的介绍元器件的介绍1.开关电器开关电器组合开关又称转换开关，实质上也是一种刀开关，主要用作电源的引入开关。与普通刀开关不同的是，组合开关的刀片是旋转式的，比刀开关轻巧，是一种多触点

21、，多位置，可控制多个回路的电器。组合开关的结构示意图、组合开关的图形符号。2.主令电器主令电器自动控制系统中用于发送控制指令的电器称为主令电器。常用的主令电器有控制按钮开关、行程开关、接近开关等。(1)按钮开关按钮开关按钮开关通常用作短时接通或断开小电流控制电路的开关，通常用于控制电路中发出起动或停止等指令，再通过接触器、继电器来控制电器接通或断开主电路。按钮结构示意图,按钮的图形。（如下图）(2)行程开关行程开关行程开关又称限位开关，是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。动作时，由挡块与行程开关的滚轮相碰撞，使触头接通或断开来控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护。行程开关种类很多

22、，按结构可分为直动式、滚动式和微动式。机床上常使用微动式行程开关。如图所示，为微动式行程开关的结构示意图。行程开关的图形符号和文字符号。（如下图）（3）接近开关）接近开关接近开关又称无触点行程开关。当运动着的物体在一定范围内与之接近时，接近开关就会发生物体接近而“动作”的信号，以不直接接触方式控制运动物体的位置。(如下图)（4）急停开关（急停开关（SB0）急停开关实质为按钮开关，由按钮帽，复们弹簧，桥式动触点和静触点等组成。（5）限位开关（）限位开关（SQ1、SQ2、）在生产机械中，需要一种开关来控制某些机械部件的运动行程和位置。这种开关叫行程开关，又叫限位开关。当运动过程中，机械挡板碰压到顶

23、杆，使动断触点断开，动合触点闭合。当挡板离开时，动断和动合触点恢复原状。控制行程，与压块一同工作，相接触后会自动动作电气系统运行。3.交流接触器交流接触器接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。接触器按其主触头通过电流的种类不同，分为交流、直流两种，机床上应用最多的是交流接触器。主要由以下四部分组成：电磁机构、触头系统、灭弧装置、电磁机构、触头系统、灭弧装置、其他部件。其他部件。电磁机构：电磁机构：磁机构由线圈，动铁心和静铁组成。触头系统：触头系统：交流接触器的触头系统包括主触头和辅助触头。主触头用于通断电机或者其它设备的主电路，有三对常开触头，辅助触头用于控

24、制电路，起电气控制作用，通常有一组常开或常闭触头，分布在主触头右侧。常开触头在正常工作下是断开的；（NO）常闭触头在正常工作下是常闭的；（NC）。灭弧装置：灭弧装置：容量在 10A 以上的接触器都有灭弧装置。其他部件：其他部件：包括反作用弹簧，缓冲弹簧，触头压力弹簧，传动机构及外壳等。交流接触器常见故障：吸力不足，线圈过热烧毁和触头不能复位。（如下图）4.继电器继电器继电器是一种根据某种输入信号的变化，而接通或断开控制电路，实现控制目的的电器。继电器的输入信号可以是电流、电压等电学量，也可以是温度、速度、时间、压力等非电量，而输出通常是触头的动作（断开或闭合）。 继电器的种类很多，按工作原理可

25、分电磁式继电器、热继电器、压力继电器、时间继电器、速度继电器等。在机床电气控制中，应用最多的是电磁式继电器。（1）电磁式继电器（如下图）电磁式继电器（如下图）（2）热继电器）热继电器热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的过载保护。（如下图）5.低压断路器低压断路器低压断路器又称自动空气开关，它不但能用于正常工作时不频繁接通和断开的电路，而且当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电气设备。因此，低压断路器在机床上使用得越来越广泛。机床上常用的低压断路器有DZ10、DZ5-20 和 DZ5-50 系列。低压断路器的图形符

26、号和文字符号。（如下图）6 .断路器（断路器（QM1、QM2、） 既有开关作用，又有过压、欠压、短路保护功能。在一个断路器中，一般有三组主触头，用来对电机或者其它设备的主电路进行保护。还有常开和常闭辅助触头各一组，用来对控制电路进行保护。当主电路出现过压、欠压、短路等故障时，空气断路器首先跳闸实现对主电路的保护，同时辅助触头断开对控制电路进行保护。7.变压器变压器在数控机床里一般用到隔离变压器和控制变压器两种，隔离变压器用来对三相 380V 电压进行转换为驱动器和系统进行供电，当驱动器是三相供电时，要用到有三相输出的隔离变压器，二相供电时就要用到有二相输出的隔离变压器。注意各轴的驱动器和系统的

27、供电容量不能超出变压器的容量。控制变压器用来对三相 380V 电压进行转换为控制电路，主轴制动和进给轴松闸供电。8.桥堆桥堆桥堆由四个二极管组成，如图，一般用来对变压器输出的交流电压进行整流，得到的直流电压主轴制动和进给轴松闸供电。3.23.2 电气元器件的选择电气元器件的选择1. 控制主轴电机电路通断的空气开关的计算控制主轴电机电路通断的空气开关的计算(1) 主轴电机我们选的是 AC380V 5.5KW 的电机，由公式可以计算出电流的值 ：I=P/U=5.5KW/380=14.5A 。 由于变频器本身的耗电功率很小，一般变频器器自身耗电功率是名牌上的功率（7.5KW）3%5%，我们取最大值，

28、所以变频器的功率为：7.5KW5%=0.375KW。电流为 0.375KW/3801A，所以在 15.5A 左右的空气开关规格有10A 和 16A 的，1015.516，所以我们可以选择 AC400V 16A 的空气开关。( 2 ) X、Z 轴电机同时工作时两个电流和为 2.32A=4.6A，所以可以选择 6A/3P 的空气开关，水泵电机 120W 是小功率电机，在允许的范围内为了同意我们选择的也是 6A/3P 的空气开关，根据下面第5 点的计算，可以知道控制 220V 电源的空气开关选择为 16A/3P 的规格。同理，交流接触器的规格也是根据以上的计算选取出来的。2.2.总开关电路通断的空气

29、开关的计算总开关电路通断的空气开关的计算总开关我们选的是 AC400V 25A 的空气开关，我们先计算一下大功率的用电器，其各个电流分别为，主轴电机 14.5A、刀架电机2A、X、Z 轴电机 2.32=4.6A、水泵电机 0.4A，以上的总电流和为 I总总=14.5+2+4.6+0.4=21.5A，再加上操作面板、驱动器、变频器及其他小功率的用电器，选 AC400V 25A 的空气开关足够了。3.电线选取的计算电线选取的计算首先要计算出通过电线的最大电流，然后再根据 结果选取电线的粗细，其公式如下：I=P(1.732UCOS)，（，（COS 为功率因素，其值一般取为功率因素，其值一般取0.75

30、）。主轴电机功率为 5.5KW，变频器自身功率 0.375KW，由名牌上的参数可知，X、Z 进给电机的功率为P=IU=2.3A220V2=1.012KW，另外，水泵电机、操作面板显示屏、刀架电机的功率分别为0.12KW、0.18KW、0.12KW，以上加起来的总功率为：P总总=5.5+0.357+1.012+0.12+0.18+0.12=7.289KW为了方便计算，我们取其他小功率用电器的总功率取到711W（其实没有这么大），总功率为 P总=7.289+0.711=8KW，由公式： I=P(1.732UCOS)=8000(1.7323800.75)A=16.2A我们可以查表知道，2.5MM2可

31、以承受 20A 的电流，4MM2的可以承受 33A 的电流，考虑到以后有可能会加上一些其他较大功率的设备，主线我们选的是 4MM2的电线，而一般线使用 2.5MM2的线。4.对于电机方面的选取对于电机方面的选取对于普通的中小行电机，选取主轴电机为 5.5KW 的电机足够了，其实我们也可以用公式来计算出我们所需要的功率，其大概过程如下：移动部位重量=G，摩擦系数=K(线轨一般取 0.001，硬轨一般取0.01 左右)，丝杆节距=P，最大移动速度=S，电机转速=V，电机扭力=F，首先，计算电机转速，V=S/P，这很简单。其次，计算扭力，F1=(GKP)/(2N)+F2N 丝杆传动效率，一般大于 0

32、.9，根据丝杆决定，F2：丝杆传动摩擦力，计算出来的 F1为空载的时候需要的扭力，再选择适当的加速度，车削的切削力，即可得到F=F1+GA+F3F1，A 为机床可获得的最大加速度，F3为切削力（约电机功率 P=FV/9.55），把实际值代入即可得出结果。5.变压器计算变压器计算变压器主要是作用于 220V 的控制电源，其功率较小，根据我们上面（第 3 点）的计算，可取 220V 的用电器总功率约为120+120+711W=951W,我们取整约 1000W，功率因数按照 0.8 计算，由公式。S=P/COS，(其中：S 视在功率 ，P 有功功率，U 电压 ，I 电流， COS 功率因数)，所以

33、P= SCOS=1000/0.8=1.25KVA，即至少需要 2kVA 的变压器。 那么最接近要求的型号是 3kVA 的变压器。第四章第四章 数控机床的电路分析数控机床的电路分析 4.1 机床电气原理图识图机床电气原理图识图机床的种类繁多，加工工艺各异，因此所要求的控制线路也多种多样、千差万别。但它们一般都是由一些基本控制环节组成的，只要分析研究这些基本控制线路的特点，掌据其规律，就能够阅读和设计电气控制线路。1、电气控制线路的绘制、电气控制线路的绘制电气控制系统图有三类：电气原理图、电器元件布置图和电气安装接线图。在电气控制系统中必须使用国家统一规定的电气元件图形符号。国家规定从 1990

34、年 1 月 1 日起，电气系统图中的图形符号和文字符号必须符合最新的国家标准。2、电气原理图（某机床电气原理图）、电气原理图（某机床电气原理图）4.24.2 数控系统连接图的了解数控系统连接图的了解1 1、系统连线图、系统连线图由于系统较多，其每个系统的接口都不一样，但功能大致都相差不多，这里以980TD系统为例简单介绍（见图4-1）。图图4-14-1 980TD980TD系统连线图系统连线图2 2、接口说明接口说明（1）电源盒：采用GSK-PB电源盒，提供+5V、+24V、+12V、-12V、GND电源 。（2）滤波器（选配）：输入端为交流220V电源输入，PE端接地，输出端接GSK-PB电

35、源盒的L、N端 。 （3）XS30：X轴，15芯D型孔插座，连接X轴驱动器。 （4）XS31：Z轴，15芯D型孔插座，连接Z轴驱动器。 （5）XS32：编码器，15芯D型孔插座，连接主轴编码器。 （6）XS36：通讯，9芯D型孔插座，连接PC机RS232接。口 （7）XS37：变频器，9芯D型针插座，连接变频器。（8）XS38：手轮，9芯D型针插座，连接手轮。（9）XS39：输出1，25芯D型孔插座，CNC信号输出到机床的接口。 1：nCP+ 2：nDIR+ 3：nPC 4：+24V 5：nALM 6：nSET 7：nEN 8：9： nCP- 10：nDIR- 11：0V 12：+5V 13：

36、+5V 14：0V 15：0V -XS30、XS31 接口 （15 芯 D 型孔插座）（10）XS40：输入1，25芯D型针插座，CNC接收机床信号的接口。 （11）XS41：输入2，25芯D型针插座，扩展输入信号的接口。 （12）XS42：输出2，25芯D型孔插座，扩展输出信号的接口。 3 3、XS30XS30、XS31XS31接口信号定义及连接接口信号定义及连接( (图图4-24-2及表及表1)1)（1）接口定义 表1注：n代表X或Z，以下同。 （2）指令脉冲信号和指令方向信号nCP+，nCP-为指令脉冲信号，nDIR+，nDIR-为指令方向信号， 这两组信号均为差分（AM26LS31）输

37、出，外部建议使用 AM26LS32 接 收，内部电路见下图 4-3：图图 4-34-3 指令脉冲信号和指令方向信号内部电路指令脉冲信号和指令方向信号内部电路（3）驱动器报警信号nALM980TD 系统由 CNC 参数.009 的 Bit0、Bit1 位设定驱动器报 警电平是低电平还是高电平。内部电路见图 4-4：信号说明nCP+、nCP-指令脉冲信号nDIR+、nDIR-指令方向信号nPC零点信号nALM驱动器报警信号nEN轴使能信号nSET脉冲禁止信号+5VnALM+24VINA Out AOut AINB Out BOut BnDIR +nDIR nCP +nDIR nCP图图 4-44-

38、4 驱动器报警信号内部电路驱动器报警信号内部电路该类型的输入电路要求驱动器采用下图 4-5 的方式提供信号：方法一: 方法二:图图 4-54-5 驱动器提供信号的方式驱动器提供信号的方式（4）轴使能信号nENCNC 正常工作时，nEN 信号输出有效（nEN 信号与 0V 接通）， 当驱动器报警、急停报警时，CNC 关闭 nEN 信号输出（nEN 信号与 0V 断开）。内部接口电路见下图 4-6：图图 4-64-6 轴使能轴使能 980TD980TD 系统信号内部接口电路系统信号内部接口电路（5）脉冲禁止信号 nSETnSET 信号用于控制伺服输入禁止，提高 CNC 和驱动器之间的 抗干扰能力，

39、该信号在 CNC 有脉冲信号输出时为低电平，无脉冲信 号输出时为高阻态。内部接口电路见下图 4-7：ENULN2803nEN图图 4-7 脉冲禁止信号电路脉冲禁止信号电路（6）零点信号 nPC机械回零时用电机编码器的一转信号或接近开关信号等来作为零点信号。内部连接电路见下图 4-8：图图 4-84-8 零点信号电路零点信号电路注：nPC 信号采用+24V 电平.a.用户应提供的 PC 信号的波形如下图 4-9 所示：图图 4-94-9 PCPC 信号波形图信号波形图注：机械回零时，CNC 在减速开关脱开后通过检测 PC 信号的SETULN2803nSET+5VPCnPC跳变来判断参考点的位置，

40、上升沿或下降沿均有效。b.用一个 NPN 型霍尔元件既做减速信号又做零点信号时的连接方法如下图 4-10 所示：图图 4-10 用用 NPN 型霍尔元件的连接型霍尔元件的连接 c.用一个 PNP 型霍尔元件既做减速信号又做零点信号时的连接方法 如下图 4-11 所示：图图 4-11 用用 PNP 型霍尔元件的连接型霍尔元件的连接 4、与驱动器的连接、与驱动器的连接GSK980TD 与广州数控驱动器的连接如下图所示：DECn nPC+24VNPNNPN 型霍尔元件 件 nDECDECn nPCPNP+24VPNP 型霍尔 元件nDE CRSTP10金属外壳FSTP 金属外壳4 17 22DGDG

41、GSK980TD(X、Z轴）XS30、XS31GSK980TD与DA98(A)驱动器的连接nDIR-100V11 4+2435nALM nPCnDIRnCP+1 9 2nCP-SIGN-7CZCOMDG3 2 20COM+CZ15215 SONALMPULS-SIGN+PULS+DA98驱动器信号接口18196图图 4-12 GSK980TD 与驱动器的连接与驱动器的连接 5、与主轴编码器的连接、与主轴编码器的连接如下图 4-13 所示： （1）主轴编码器接口定义图图 4-13GSK980TD与DY3驱动器的连接nDIR-10nALM金属外壳0V +5V0V1411 12 5GSK980TD(

42、X、Z轴)XS30、XS31 nCP+ nCP- nDIR+129DIR-10金属外壳EN-RDY2 EN+ RDY1 1114 3 6DY3驱动器信号接口DIR+CP-CP+129GSK980TD与DF3驱动器的连接GSK980TD（X、Z轴） XS30、XS31nDIR+2金属外壳5 14121110nALM 0V+5V0VnDIR-91 nCP-nCP+DIR+3ALM.COMFREEDIR-OUT.COMFREE 金属外壳7 5894CP-CP+DF3驱动器信号接口 1 28：PAS 7：*PAS 6：PBS 5：*PBS 4：PCS 3：*PCS15：0V 14：0V 13：+5 V

43、 12：5V 11：0V名称说明*PAS/PAS编码器 A 相脉冲*PBS/PBS编码器 B 相脉冲*PBS/PBS编码器 C 相脉冲（2）信号说明*PCS/PCS、*PBS/PBS、*PAS/PAS 分别为编码器的 C 相、B 相、A 相的差分输入信号，采用 26LS32 接收；*PAS/PAS、*PBS/PBS 为相差 90的正交方波，最高信号频率1MHz；GSK980TD 使用的编码器的线数由参数在 1005000 范围内任意设置。内部连接电路如下图 4-14：（图中 n=A、B、C）图图 4-14 编码器信号电路编码器信号电路（3）主轴编码器接口连接GSK980TD 与主轴编码器的连接

44、如下图 4-15 所示，连接时采用双绞线。（以长春一光 ZLF-12-102.4BM-C05D 编码器为例）：图图 4-145GSK980TD 与编码器的连接与编码器的连接 6 6、与手轮的连接、与手轮的连接 如下图 4-16 所示：（1）手轮接口定义信号说明HA手轮 A 相信号HB手轮 B 相信号+5V、0V直流电源PnS*PnSAM26LS325*PBS金属外壳+5V0VPBS *PASPAS1211687GSK980TD（XS32）*PCS PCS3 4B60V+5V1143BAA 57长春一光1024编码器ZZ8 2XS38 手轮接口（9 芯 D 型针插座）9：0V 8： 7： 6：0V615：HB 4：+5V 3： 2：+5V 1：HA金属外壳GSK980TD（XS38）6251 HB0V+5VHA空0V+5VBA手轮图图 4-16（2）信号说明HA、HB 分别为手轮的 A 相、B 相输入信号。内部连接电路如下图 4-17所示：图图 4-17 手轮信号电路手轮信号电路GSK980TD 与手轮的连接如下图 4-18 所示：图图 4-18GSK980TD 与手轮的连接与手轮的连接7 7、 与变频器的连接与变频器的连接如下图 4-19 所示：（1）模拟主轴接口定义信号说明SVC010V