第五章 典型设计举例
华中数控第五章 典型设计举例
摘要： 本章介绍HNC-21数控装置应用于数控铣床和数控车床
的控制系统典型设计。
5.1 概述
HNC-21数控装置应用于不同的数控机床，主要有三方面的区别： ? 进给驱动装置不同
—具体内容已经在2.9节介绍；
? 输入输出开关量之间的逻辑关系，即PLC编程不同
—具体方法详见《PLC编程》一书； ? 输入输出开关量的定义和电气设计不同
--本章主要涉及这部分内容。
XS8中的输入输出开关量I32～I39、O28～O31和XS11 、XS21接口中的输入输出开关量I32～I39、O28～O31在电路上是并联关系。通常，这12位输入输出开关量信号是为手持操作单元预留的，因此，其定义在XS8中标出。若没有安装手持操作单元，一般在XS11、XS21中也不使用这些信号（以便将来扩展手持操作单元），而尽量使用其他信号。
输入输出开关量通常分两类：连接在电柜内部的开关量和连接到机床的开关量。在调试时，电柜调试和机电联调一般是分别进行。所以在定义时，尽量将这两类信号分别安排在不同的接口，以方便安装与调试。
电柜内部的开关量输入信号较少，而开关量输出信号较多，因此一般使用XS11、XS20作为电柜内部的开关量输入输出接口；使用XS10、XS21作为到机床的开关量输入输出接口。电柜内部的开关量输入输出信号可以
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华中数控由XS11、XS20接口直接连接到各元器件，或经过I/O分线端子板或端子转接到各元器件（当有操作台或吊挂时）；到机床的开关量输入输出信号则必须经I/O分线端子板或端子来转接，以方便调试和检查。
5.2 数控铣床系统设计举例
5.2.1 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5.2.1 典型铣床数控系统设计主要器件
序号 名称 1 数控装置 2 软驱单元 3 手持单元 4 控制变压器 规格 主要用途 备注 HNC-21MC 控制系统 华中数控 HFD-2001 数据交换 华中数控 HWL-1001 手摇控制 华中数控 AC380/220V 300W 伺服控制电源、开关电源供电 华中数控 /110V 250W 热交换器及交流接触器电源 /24V 100W 照明灯电源 /24V 100W HNC-21MC电源 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 开关电源 AC220/DC24V 50W 开关量及中间继电器 明玮 开关电源 AC220/DC24V 100W 升降轴抱闸及电磁阀 明玮 伺服电源模块 HSV-11P 为伺服驱动器供强电 华中数控 伺服驱动器 HSV-11D075 X、Y、Z轴电机驱动装置 华中数控 伺服驱动器 HSV-11D050 A轴电机驱动装置 华中数控 主轴变频器 CIMR-G5A45P51A 主轴电机驱动装置 安川 5.5KW 主轴电机 4KW 矢量控制变频电机 河北 伺服电机 1FT6074 （14NM ） X、Y轴进给电机 兰州电机厂 伺服电机 1FT6074+G45（14NM 抱Z轴进给电机 兰州电机厂 闸 ） 伺服电机 130STZ6-1（6NM） A轴进给电机 华中数控 5 6 7 8 9 10 11 14 13 15 16
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华中数控5.2.2 总体框图
XS10,XS11XS20软驱单元RS232PC键盘XS5XS2XS4XS3XS42远程I/O板手持单元XS6XS43XS8 XS9主轴变频器 11型伺服Z输入开关量 (操作按钮、机床检测输入)输出开关量 (伺服、继电器控制)HNC-21X轴编码器XS40 11型伺服X 伺服电机XY轴编码器 软驱 以太网口XS41 11型伺服Y 伺服电机YZ轴编码器 伺服电机ZA轴编码器 11型伺服A 伺服电机A 主轴编码器主轴电机图5.2.1 典型铣床数控系统设计总体框图
5.2.3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：
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华中数控定义 手摇脉冲发生器+5V电源地 手摇脉冲发生器+5V电源 手摇脉冲发生器B相 手摇脉冲发生器A相 未定义； 未定义； 手持单元工作指示灯， 低电平有效； 未定义 手持单元坐标选择输入X轴，常开点，闭合有效； 手持单元坐标选择输入Y轴，常开点，闭合有效； 手持单元坐标选择输入Z轴，常开点，闭合有效； 手持单元坐标选择输入A轴，常开点，闭合有效； 手持单元增量倍率输入X1， 常开点，闭合有效； 手持单元增量倍率输入X10， 常开点，闭合有效； 手持单元增量倍率输入X100，常开点，闭合有效； 手持单元使能输入，常开点，闭合有效； 手持单元急停按钮串接到急停回路的端子 手持单元急停按钮串接到急停回路的端子 为手持单元的输入输出开关量供电的DC24V电源 为手持单元的输入输出开关量供电的DC24V电源地 引脚号 信号名 13 5V地 25 +5V 12 HB 24 HA 11 O28 23 O29 10 O30 22 O31 9 I32 21 I33 8 I34 20 I35 7 I36 19 I37 6 I38 18 I39 5 空 17 ESTOP3 4 ESTOP2 3,16 +24V 1,2,14,15 24V地 标号 Y3.4 Y3.5 Y3.6 Y3.7 X4.0 X4.1 X4.2 X4.3 X4.4 X4.5 X4.6 X4.7 ES3 ES2 24V 24G ? XS10（DB25/F头针座孔）输入接口（I0～I19）：
引脚号 信号名 13 I0 25 I1 12 I2 24 I3 11 I4 23 I5 10 I6 22 I7 9 I8 21 I9 8 I10 20 I11 7 I12 19 I13 6 I14 18 I15 标号 X0.0 X0.1 X0.2 X0.3 X0.4 X0.5 X0.6 X0.7 X1.0 X1.1 X1.2 X1.3 X1.4 X1.5 X1.6 X1.7 信号定义 X轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效； X轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效； Y轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效； Y轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效； Z轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效； Z轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效； A轴正向超程限位开关，常开点，闭合有效； A轴负向超程限位开关，常开点，闭合有效； X轴回参考点开关，常开点，闭合有效； Y轴回参考点开关，常开点，闭合有效； Z轴回参考点开关，常开点，闭合有效； A轴回参考点开关，常开点，闭合有效； 冷却系统报警，常闭点，断开有效；（未用） 润滑系统报警，常闭点，断开有效； 压力系统报警，常闭点，断开有效； 未定义； 版权所有 ? 2000 武汉华中数控股份有限公司。保留所有权利 5-4
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华中数控主轴一档（低速）到位，常闭点，断开有效； 主轴二档（高速）到位，常开点，闭合有效； 未定义； 未定义； 外部直流24V电源地 5 I16 17 I17 4 I18 16 I19 3 空 1,2,14,15 24V地 X2.0 X2.1 X2.2 X2.3 ? 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、 I32-I39 X4.0- 与XS8并联，用于手持单元的坐标选择输入、增量倍16-19 X4.7 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 ? XS20（DB25/F头孔座针）O0～O15：
引脚号 信号名 13 O00 25 O01 12 O02 24 O03 11 O04 23 O05 10 O06 22 O07 9 O08 21 O09 8 O10 20 O11 标号 Y0.0 Y0.1 Y0.2 Y0.3 Y0.4 Y0.5 Y0.6 Y0.7 Y1.0 Y1.1 Y1.2 Y1.3 信号定义 运行允许， 低电平有效； 系统复位， 低电平有效； 伺服允许， 低电平有效； SV_CWL（伺服减电流）， 低电平有效； 升降轴抱闸， 低电平有效； 冷却开，低电平有效； 刀具松， 低电平有效； 未定义； 主轴正转（主轴使能），低电平有效； 主轴反转（主轴使能）， 低电平有效； 主轴制动， 低电平有效；（未用） 主轴定向， 低电平有效；（未用） 版权所有 ? 2000 武汉华中数控股份有限公司。保留所有权利 5-5