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一、实验目的
1、熟悉数控系统NC参数设置的目的、内容和一般方法。
2、掌握数控系统轴参数的设置及调试方法。
3、掌握数控系统数据保护与备份的方法。
二、实验设备及工具
1、西门子802S/C数控机床综合实验台
2、万用表
3、连接线若干
三、实验任务及要求
1、实验准备任务
(1)查阅“西门子802S/C系统安装调试手册”,回答下列问题:
※西门子802S/C的系统数据包括哪些种类的数据?其中的机床数据又包括种类的数据?
※西门子802S/C系统提供了哪些措施对系统数据进行保护?(数据修改权限:口令、机内备份和机外备份、两种内部存储器)
※西门子802S/C系统有哪三种启动方式?每种启动方式装载的系统数据有何不同?
※修改并保存机床数据的方法和步骤是什么?
※如何使用WINPCIN软件进行系统数据的机外备份?
※开环系统(802S)的脉冲当量与哪些机床参数有关?(步进电机参数、传动系统机械参数)
※闭环系统(802C)的位置反馈信号分辨率与哪些因素有关?
※如何设置数控机床的G00快速定位速度和单轴点动速度?
※802S/C系统提供了哪些返回参考点方式?调试返回参考点功能需设置哪些机床参数?
※什么是软限位?如何设置各坐标轴的软限位功能?
※什么是单极性主轴、双极性主轴?主轴额定转速对应输出电压是多少?
(2)NNC系列实验台:查阅“SH-30806技术手册”,回答下列问题:
※什么是细分控制?如何设置步进电机驱动器的细分控制功能?
※采用细分控制时,如何确定步进电机的步距角(或每转脉冲数)?
(3)NNC系列实验台:查阅“西门子MICROMASTER变频器手册”,回答下列问题:
※如何通过操作面板查询、修改变频器的参数?
※若数控系统已设定单极性模拟主轴(0-+10V),如何设置变频器参数?
查询参数P006、P022、P023、P051、P052的设置。
(4)RTMC系列实验台:查阅“东元伺服JSDA使用手册”,回答下列问题:
※如何通过操作面板查询驱动器的各种参数?例如诊断参数、系统参数。
※伺服驱动器反馈给802C的编码器脉冲信号的分辨率(每转脉冲数)与什么有关?
(5)RTMC系列实验台:查阅“三菱D700使用手册”,回答下列问题:
※如何通过操作面板查询、修改变频器的参数?
※若数控系统已设定单极性模拟主轴(0-+10V),如何设置变频器参数?
、、、、、。
2、实验过程任务
注意:为保证安全,在修改系统参数时先记录被所修改参数的当前值;在实验结束后及时恢复这些参数的原值!
(1)系统数据设置方法测试
※X/Y/Z轴参数30130设置不正确,使得X/Y/Z轴不能运动。分析原因并重新设置30130,以解决X/Y/Z轴不能正常运动的问题。
(2)NNC系列实验台:脉冲当量相关轴参数的设置
※列出与脉冲当量有关的轴参数,并记录其当前值;
※检查X轴驱动器当前细分数并记录,将细分改为1/2;
※列出与驱动器细分选择有关的轴参数,重新计算轴参数值其值并使之生效。
※重新计算X轴的脉冲当量。
(3)RTMC系列实验台:坐标轴位置反馈信号分辨率的设置
※检查JSDA驱动器的诊断参数dn-08,确定伺服电机编码器的分辨率;
※拟定按编码器分辨率1/2设置X轴位置反馈信号分辨率的方案;
※按拟定方案完成有关设置。(注意!设置前必须经老师检查方案)
(4)进给速度设置与调试
※检查系统X/Y/Z轴G00速度、点动速度并记录;
※将X/Y/Z轴G00、点动速度设定为原值的1/2,生效后测试。
(5)参考点设置与调试
※检查参数确认X轴采取的返回参考点方式;
※检查并记录X轴参考点参数当前值;
※设置有关参数,使得X轴完成返回参考点时,显示坐标值为X30。
(6)NNC系列实验台:主轴控制与设置
※检查主轴有关参数的当前值并记录;
※将主轴参数32260的值设定为原值的1/2,在MDA模式下执行S200M03,观察主轴实际转速是否为200r/min,并分析原因。
※将变频器参数P022的值设定为原值的1/2,在MDA模式下执行S200M03,观察主轴实际转速是否为200r/min,并分析原因。
※采用电位器调节主轴电机转速。
(6)RTMC系列实验台:主轴控制与设置
※检查主轴有关参数的当前值并记录;
※将主轴参数32260的值设定为原值的1/2,在MDA模式下执行S200M03,观察主轴实际转速是否为200r/min,并分析原因。
※,在MDA模式下执行S200M03,观察主轴实际转速是否为200r/min,并分析原因。
※采用电位器调节主轴电机转速。
(7)系统参数的备份
※将机床数据备份到计算机,按姓名拼音命名保存在指定目录中。
※将计算机中给定的系统数据,恢复到系统中。
3、实验报告要求
实验报告的主要内容及要求:
(1)实验准备任务完成结果的报告
※简述回答实验准备任务的各项问题。
(2)实验过程任务报告
※简要叙述各项任务完成情况及结果分析。
※总结各项任务/问题的解决方法以及相关原理、知识。
四、实验指导
数控系统的参数主要有机床数据、设定数据、***参数、零点偏移等。其中机床数据是实现数控系统与机床本体及外围电气装置(如伺服驱动装置)匹配的系统参数。熟悉和掌握机床数据的设置方法,是学****和掌握数控系统原理,完成数控系统调试及诊断必备的重要基础。此外,现代数控系统配置的伺服驱动单元、变频器等,都采用了微机控制技术,也有大量的参数需要根据其应用要求进行合理设置。本实验以西门子802S/C系统为核心,学****和掌握机床参数调试的基本方法,并从与数控系统匹配的方面,学****伺服驱动器、变频器的应用及参数设置方法。
1、802S/C系统参数设置的必备知识
(1)机床参数的分类
按机床参数的作用,802S/C系统的机床参数被分为显示机床数据、通用机床数据、其它机床数据、轴数据。通常,数控系统的用户(一般为数控机床制造商)需要设置的主要是轴数据和通用机床数据。轴数据是与坐标轴和主轴控制直接相关的系统参数,参数数量在各类机床数据中最多。每个轴数据的数据类型、用途及数值设置范围,都由数控系统厂商(西门子)预先规定。另一类较为重要的机床数据是通用机床数据。通用机床数据中有若干可由用户自定义其用户的数据区。系统内置PLC可访问这些用户自定义数据区,并能在系统关机后保存PLC程序运行所需的一些配置数据。因此,这部分用户自定义数据也被称为PLC参数。
资料导读:
※查阅“西门子802S/C安装调试手册”中的附录“机床参数一览表”,了解机床参数的数据类型、各类机床数据的有关说明。
(2)机床数据保护及修改方法
为了防止随意修改机床数据而造成意外,修改机床数据需要授权。所谓授权,就是在修改机床数据前,需输入制造商口令,否则不能修改。西门子为系统各类参数的修改,提供了多个级别的口令保护措施。制造商级别是为机床制造商提供的。
系统数据在系统关机后被保存在系统内部存储器中。为了防止由于意外情况而造成数据丢失,802S/C系统提供了较为完善的系统数据备份机制。在系统内部,有两种用于保存系统数据的存储器,静态存储器和高速闪存。静态存储器存储工作数据,即系统启动时加载的数据存储。同时,系统会将静态存储器中的数据备份在高速闪存中,作为机内备份。当静态存储器中的数据丢失时,系统可将机内备份数据复制到静态存储器,确保系统能正常启动。此外,还可以将系统数据备份在外部PC计算机中。将数据备份到外部计算机,是通过串行通讯接口和WINPCIN软件。
根据系统启动时加载数据的方式不同,802S/C系统可采用三种不同的启动方式。分别是:方式0——正常上电启动、方式1——缺省值上电启动、方式3——按存储数据上电启动。方式0是正常情况下的启动方式,系统加载静态存储器内的系统数据;方式3是加载高速闪存中备份数据的启动方式;方式1则是以系统出厂时的默认数据启动。
注意:一般情况下,切勿使用方式1启动,否则会造成系统用户设置数据的丢失!
修改机床数据的基本步骤:①主界面→诊断界面→调试→按“>”键→设定口令,打开制造商口令;②主界面→诊断界面→机床数据,选择数据并设置;③关闭制造商口令;④存储数据。
每个机床数据在修改后的生效方式(条件)不同。修改参数后,需根据参数不同生效方式,先使之生效然后进行相关调试
资料导读:
※查阅“802S/C系统操作编程手册”的第7章“诊断和通讯”,提供了机床参数设置、机外备份的详细说明。该资料同样适用于802S/Cbaseline系统。
(3)有关脉冲当量或位置反馈信号分辨率的设置
位置控制的分辨率是决定定位精度的重要指标。在开环系统中,这个指标就是脉冲当量。闭环系统中则是位置检测装置的分辨率。RTMC系列的实验台采用的是半闭环控制,采用增量型编码器检测伺服电机轴的角位移量,然后反馈给802C系统。故伺服电机编码器的分辨率是决定半闭环系统控制分辨率的重要参数。
在安装、调试数控机床时,需要根据机床机械传动系统及驱动装置的有关技术参数,正确设置有关机床参数,使得数控系统可以依据这些参数自动计算出实现进给运动控制所需的有关参数。
下面结合“脉冲当量或位置反馈信号分辨率”的设置问题,说明参数设置的一般方法及应注意的问题。
1)有关脉冲当量的参数设置方法
根据有关课程知识可知,脉冲当量由下列关系确定:
其中,——步进电机的步距角,——滚珠丝杠导程,——减速器减速比。数控系统中,与步距角对应的轴参数是31020、31040,以步进电机每转脉冲数给定步距角;与丝杠导程对应的是参数31030;与减速比对应的参数是31050、31060。正确设置以上参数后,系统可自动确定脉冲当量。步进电机的步距角与步进电机有关,也与其驱动控制方式有关。目前,步进电机驱动器都提供了细分控制功能。例如,°,当驱动器选择1/2细分控制时,°。
由以上分析可知,设置机床参数时,首先要分析这些参数与什么因素有关。这其中既涉及到数控技术的有关理论知识,也涉及到数控机床的具体配置,如采用的驱动器等。也就是说,参数设置的许多问题与数控机床的设计,以及所选系统、单元有密切关系,需要全面、仔细地分析。
闭环位置控制反馈信号分辨率的设置
反馈信号的分辨率由802C系统中的参数31020设置。该参数与伺服电机编码器及伺服驱动器有关。编码器检测信号一般输出给伺服驱动器,再通过驱动器反馈给数控系统。需注意的是,JSDA驱动器能够对编码器信号进行分频处理,反馈信号的频率由驱动器参数Cn005设置。可见,设置参数31020,需要了解编码器的技术参数和驱动器的相关设置方法。
延伸学****br/> JSDA伺服驱动器提供了多种运行模式,如位置控制、速度控制和转矩控制。在基于802C的数控系统中,位置控制由802C实现,故伺服电机驱动器应工作在速度模式下。这种模式下驱动器实现对电机的速度闭环控制,指令速度由数控系统通过位置闭环控制产生。与速度控制模式的实现有关的驱动器参数很多,如图1所示:
图1速度命令处理单元
图中,Cn005是驱动器反馈给数控系统的编码器信号参数(脉冲/转);参数Sn216确定模拟量与电机转速的比例关系。其他参数的含义详见手册。通过设定以上参数,可以对速度及加减速方式进行设定。
资料导读:
※查阅“SH-30806技术手册”P2,了解步进电机驱动器细分输出及其设置方法。
※查阅“东元伺服JSDA使用手册”P48-P56,详细了解伺服驱动器的操作方法;查阅P57、P62,了解驱动器存储的电机及编码器信息;查阅P84-85了解编码器信号分频输出参数。
(4)有关主轴参数及变频器参数设置的方法
主轴控制包括主轴的速度和正反转控制。802S/C支持主轴电机变频控制,可输出单极性或双极性电压。若输出单极性电压至变频器,则还需要提供变频器正反转使能信号。也可采用普通异步电机驱动主轴。为此,首先要确定主轴电机的控制方案,并根据具体方案完成有关设定。机床参数30130用于设定主轴电机采用何种方式控制。例如,采用变频器控制主轴电机则需将参数30130设为1,否则设为0。参数30134选择采用双极性还是单极性电压。
在完成数控系统的参数设置后,还需要同时设置变频器的有关参数。以使得变频器能按照数控系统要求的方式运行。变频器的功能及运行方式也是由大量参数配置。为实现与数控系统匹配,需要设置变频器的运行模式、输入模拟量的类型、最大模拟量对应频率。变频器的运行模式是指电机频率信号是由外部输入还是内部设定,输入模拟量类型选择涉及的问题有,电压或电流信号、双极性或单极性,最大模拟量对应频率指最大模拟量对应的输出频率。只有正确设置变频器的有关参数,才能实现与数控系统的匹配。
变频器参数设定方法详见手册。本实验需要掌握的变频器参数主要有:
D700变频器
√电机运行频率极限参数(、)
√多段速参数(、、)
√运行模式选择()
√允许/禁止参数设置选择()
√参数显示模式选择()
√模拟量类型选择()
√最大模拟量对应频率()
√外部端子功能选择(、、、)
√ABC端子功能选择()
MICROMASTER变频器
√电机运行频率极限参数(P012、P013)
√面板操作控制(运行模式选择)(P007)
√允许/禁止参数修改(P009)
√频率给定方式选择(P006)
√内部预设频率参数(P005)
√最大模拟量对应频率(P022)
√模拟量输入类型(P023)
√端子5、6、7控制功能选择(P051、P052、P053)
√第5固定频率设定(P046)
√继电器输出RL1功能选择(P061)
资料导读:
※查阅“西门子MICROMASTER变频器手册”或“三菱D700使用手册”,了解上述变频器参数的作用及设置要求。
※查阅“西门子MICROMASTER变频器手册”P24,了解MICROMASTER变频器操作面板及参数设置方法。
※查阅“三菱D700使用手册”P57-P60,了解D700变频器的操作面板及参数设置方法。
六、技术资料目录
[1]802S/C系统安装调试手册
[2]802S/C系统操作编程手册
[3]802S/Cbaseline系统安装调试手册
[4]802S/Cbaseline系统操作编程手册
[5]802S/Cbaseline诊断说明
[6]802S/C/DPLC子程序库应用指南
[7]西门子MICROMASTER变频器手册
[8]三菱D700使用手册
[9]SH-30806技术手册
[10]东元伺服JSDA使用手册