数控设备调试与维护-实训指导书

实训项目导航: 实训概述 实训一 HED—21S数控系统综合实验台组成部分和基本操作 实训二 HED—21S数控系统综合实验台数控系统原理及组成 实训三 HED—21S数控系统综合实验台机械部分拆装 实训四 数控系统的连接及调试 实训五 数控系统的参数设置与调整 实训六 数控系统进给系统构成、调整及使用 实训七 变频调速系统的构成、调整和使用 相关下载

实训五 数控系统的参数设置与调整

一、实验目的

1、熟悉HED—21S数控系统的定义及设置方法。

2、了解参数设置对数控系统运行的作用和影响

二、实训设备

HNC-21TF数控系统综合实验台

万用表

工具

三、相关知识

1 、参数设置操作

（ 1 ）常用名词几按键说明

部件： HNC — 21TF 数控装置中各控制接口或功能单元

权限： HNC—2lTF数控装置中，设置了三种级别的权限，即数控厂家、机床厂家、用户；不同级别的权限，可以修改的参数是不同的。数控厂家权限级别最高，机床厂家权限其次，用户权 限的级别最低。

主菜单与子菜单：在某一个菜单中，用Enter键选中某项后，若出现另一个菜单，则前者 称主菜单，后者称子菜单。菜单可以分为两种：弹出式菜单和图形按键式菜单，如图 5—1所 示。

图 5—1 主菜单及子菜单

参数树：各级参数组成参数树，如图 5—2所示。

图 5—2 数控装置的参数树

窗口：显示和修改参数值的区域。

(2)参数查看与设置(F3一F1)。

在图 5—3所示的主操作界面下，按F3键进入“参数功能”子菜单。命令行与菜单条的显示 如图 5—4所示。

图 5—3 主操作界面

图 5—4 参数功能子菜单

参数查看与设置的具体操作步骤如下：

①在“参数功能”子菜单下，按 F1键，系统将弹出如图5—5所示的“参数索引”子菜单

图 5—5 参数索引子菜单

②用 ↓ 、 ↑ 键选择要查看或设置的选项，按 Enter键进入下一级菜单或窗口；

③如果所选的选项有下一级菜单，例如“坐标轴参数”，系统会弹出该选项的下一级菜单，如图5—6所示的“坐标轴参数”菜单；

④用同样的方法选择、确定选项，直到所选的选项没有更下一级的菜单，此时，图形显示窗口将显示所选参数块的参数名及参数值，例如在“坐标轴参数”菜单中选择“轴 0”，则显示如图5—6右上所示的“坐标轴参数一轴。”窗口；用 ↓ 、 ↑ 、 → 、 ← 、 PgUp、PgDn等键移动蓝色光标条，到达所要查看或设置的参数处；

图 5—6 坐标轴参数 →轴 0 窗口

⑤如果在此之前，用户没有进入“输入权限 F3”菜单， 或者输入的权限级别比待修改的参数所需的权限低， 则只能查看该参数。若按 Enter键试图修改该参数， 系统将弹出如图 5—7所示的提示对话框；

图5—7系统提示对话框之一

⑥完成了权限设置后，输入了修改此项参数所需的权限口令；若用户按 Enter键，则进人参数设置状态(在参数值处出现闪烁的光标，如图5—8所示)。在输入完参数值后，按Enter键确认(或按Esc键取消)刚才的输入或修改，此时光标消失；

图 5—8 修改参数

⑦继续用 ↓ 、 ↑ 、 → 、 ← 、 Pg[Jp、Pg[)n等键在本窗口内移动蓝色光标条，到达需．要查看或设置的其他参数处，重复步骤⑥，直至完成窗口中各项参数的查看和修改；

⑧按Esc或F1键，退出本窗口。如果本窗口中有参数被修改，系统将提示是否保存所修

改的值，如图 5—9所示，按Y键存盘，按N键不存盘；然后，系统提示是否将修改值作为缺省值 保存，如图 5一lO所示，按Y键确认，按N键取消。

⑨系统回到“参数索引”菜单(见图5—5)，这时可以 继续进入其他的菜单或窗口，查看或修改其他参数；若连 续按 Esc：键，将最终退回到参数功能子菜单(见图5—4)。 如果有参数已被修改，则需要重新启动系统，以便使新参 数生效。此时，系统将出现如图 5一11所示的系统提示对 话框。

图 5—11 系统提示对话框之四

(3) 输人权限口令 (F3 一 F3) 。

数控装置的运行，严格依赖于系统参数的设置，因此，对参数修改权限分三级予以规定。

①数控厂家：最高级权限，能修改所有参数。

②机床厂家：中间级权限，能修改机床调试时需要设置的参数。

③ 用户厂家：最低级权限，仅能修改用户使用时需要改变的参数。

数控机床在最终用户处安装调试后，一般不需要修改参数。在特殊的情况下，如需要修改参数，首先应输入参数修改的权限口令，如图 5 — 12 所示。具体操作步骤如下：

①在参数功能子菜单 ( 见图 5 — 4) 下按 F3 键，系统会弹出权限级别选择窗口；

②用 ↓ 、 ↑ 键选择权限，按 Enter 键确认，系统将弹出输入口令对话框；

③ 在口令对话框中输入相应的权限口令，按 Enter 键确认；

④若所输入的权限口令正确，则可进行此权限级别的参数修改；否则，系统会提示权限口令输入错。

图 5—12 输入权限口令

2 、参数详细说明

逻辑轴： X 轴、 Y 轴、 Z 轴、 A 轴、 B 轴、 C 轴、 U 轴、 V 轴、 W 轴。在某一通道中，逻辑轴不可同名。在不同通道中，逻辑轴可以同名。例如，每个通道都可以有 X 轴。

实际轴：轴 0 ～轴 15 ，每个轴在整个系统中都是唯一的，不能重复。

参数相互之间的关系如图 5 — 13 所示。

图 5—13 HNC—21TF主要参数关系图

(以图5一13中的符号①为例：如果在硬件配置参数中将都件3的型号设为“5301”，标识设为“49”，配置[0]设为“0”，将由XS40控制的1l型伺服单元分配到系统硬件清单中的3号部件；在坐标轴参数中通过将轴2的部件号设为“3”而使得系统实际轴2控制的轴为部件3指定的轴．即XS40控制的l1型伺服轴；在通道参数中通过将A轴的轴号设为2，使得轴2成为逻辑A轴．相应的轴2的名称即为A”)

(1) PIC 地址定义。

在系统程序、 PLC 程序中，机床输人的开关量信号定义为 X( 即各接口中的 I 信号 ) ，输出

到机床的开关量信号定义为 Y(即各接口中的O信号)。

将各个接口(HNC一21TF本地、远程I／O端子板)中的I／O(输入／输出)开关量定义为系统 程序中的 X、Y变量，需要通过设置参数中的“硬件配置参数”选项和“PMC系统参数”选项来 实现。

HNC一21TF数控装置的输入／输出开关量占用硬件配置参数中的三个部件(一般设为部 件 20、部件21、部件22)，如图5—14所示。

在“PMC系统参数”选项中再给各部件(部件20、部件21、部件22)中的输入、输出开关量 分配占用的 X、Y地址，即确定接口中各I／O信号与X／Y的对应关系。

如图5—15所示：将部件21中的开关量输入信号设置为“输人模块O”，共30组，则占用X [00]～X[29]；将部件20中的开关量输入信号设置为“输入模块1”，共16组，则占用X[30] ～ X[45]；输入开关量总组数即为30+16=46组。

将部件21中的开关量输出信号设置为“输出模块O”，共28组，则占用Y[00]～Y[27]；将部件22中的开关量输出信号设置为“输出模块1”，共2组，则占用Y[28]～Y[29]；将部件20中的开关量输出信号设置为“输出模块2”，共8组，则占用Y[30]～Y[37]；输出开关量总 组数即为 28+2+8=38组。

在“PMC系统参数”选项中所涉及的部件号与“硬件配置参数”选项中的部件号是一致的。

输入／输出开关量每8位一组，占用一个字节。例如HNC一21TF数控装置XS10接口的

IO～I7开关量输入信号占用X[00]组，I0对应于X[00]的第0位、11对应于X[00]的第1位······

按以上参数设置，I/O开关量与X/Y对应关系，如图表5—1所示。

图 5—14 硬件配置参数中关于输入/输出开关量的设置

（主轴模拟电压指令输出的过程： PLC程序通过计算机给出数字量，再将数字量通过转换用的硬件电路转化为模拟电压。PLC程序处理的是数字量、共16位，占用两个字节，即两组输出信号。因此，主轴模拟电压指令也作为开关量输出信号处理。）

图 5—15 PMC系统参数关于输入/输出开关量的设置

表 5 — 1 I/O 开关量与 X/Y 的对应关系

(2) 与手摇单元相关参数的设置。

手摇单元上的坐标选择输入开关量与其他部分的输人／输出开关量的参数可统一设置，不需要单独设置；手摇单元上的手摇脉冲发生器需要设置相关的硬件配置参数和 PMC 系统参数，如图 5 — 16 、图 5 — 17 所示。

图 5—16手摇单元硬件配置参数的设置

通常在硬件配置参数选项中部件 24 被标识为手摇脉冲发生器 ( 标识为 31 ，配置 [O] 为 5) 并在 PMC 系统参数选项中引用，如图 5 — 17 所示。

图 5—17 手摇单元PMC系统参数的设置

(3)与主轴相关的参数设置。

与主轴控制相关的输入／输出开关量与数控装置其他部分的输入／输出开关量的参数可统一设置，不需要单独设置。相关的输入／输出开关量的功能需要PLC程序的支持才能实现，请参见华中数控PLC编程说明书。

主轴控制接口(XS9)中包含两个部件：主轴速度控制输出(模拟电压)单元和主轴编码器

输入单元。需要在 0硬件配置参数”、“PMC系统参数”和“通道参数”选项中设定，参数设置如图5—18、图5—14所示。

通常在“硬件配置参数”选项中把部件22标识为主轴模拟电压输出模块(标识为15，配置[O]为4)，并在“。PMC：系统参数”选项中引用，如图5—18、图5—14所示。

图 5—18 主轴速度控制信号（模拟电压）在硬件配置参数中的设置

主轴速度控制信号对应的数字量占用 PLC开关量输出模块(Y)中的两个字节，共16位； 如图 5一18中所设，将占用Y[28]和Y[29]。在用户PLC程序中对该端口设定的两个字节输出 开关量 (数字量)，将转换为模拟电压指令由接口XS9的6、7、8、14、15脚输出(其中7、8、15脚 为信号地 )。

输出控制量 (数字量)与模拟电压的对应关系如表5—2所示。

表 5—2 输出数字量（十六进制表示）与模拟电压的对应关系

(4)使用步进电动机时有关参数的设置。 有关参数的设置如表5—3、表5—4所示。

表5—3 坐标轴参数的设置

表 5 — 4 硬件配置参数设置

① DO～D3(二进制)；轴号，0000～1111； D4～D5(二进制)：00——(缺省)单脉冲输出； 0l——单脉冲输出；10——双脉冲输出；11——A、B相输出

② 编码器 Z脉冲边沿；8 ：编码器z脉冲高电平；-8：编码器z脉冲低电平：其他：以开关量代替Z脉冲。

(5)使用脉冲接口伺服驱动时有关参数的设置如表5—5、表5—6所示

表 5—5 坐标轴参数的设置

表 5—6硬件配置参数的设置

D0 ～ D3（二进制）:轴号，0000 ～ 1111；D4 ～ D5（二进制）:00——单脉冲输出（缺省）,01——单脉冲输出，10——双脉冲输出,11——AB相输出; D6～D7(二进制)t∞——A、B相反馈(缺省),01——单脉冲反馈。

（ 6）使用模拟接口伺服驱动是有关参数的设置如表5-7、5-8所示。

表 5-7 坐标参数的设置

表 5—8 硬件配置参数的设置

Do～D3(二进制)：轴号，0000～11ll； D6～DT(二进制)：00——A、B相反馈(缺省)，01——单脉冲反馈，10——双脉冲反馈，11——A、B相反馈

四、实训内容及步骤

(1)按前面相关介绍的方法连接数控系统，并自行复查连线。

(2)数控系统参数的设置。

在本数控系统中，数控装置XS30口接脉冲接口的松下交流伺服，作为数控系统的x轴，

指令脉冲形式为单脉冲；交流伺服电动机转动一圈码盘反馈 2500个脉冲，脉冲形式为A、B相脉冲。通常部件号为0，轴号为0。

数控装置XS31口接步进电动机驱动器M535，作为数控系统的z轴，指令脉冲形式为单

脉冲；步进电动机转动一圈对应的脉冲数为 1600，步进电动机的拍数为4。通常部件号为l，轴号为1。

数控装置。XS32口接光栅尺，光栅尺反馈的是脉冲信号，脉冲形式为A、B相脉冲。通常部件号为2，轴号为2。

数控装置XS8口接手摇脉冲发生器。通常部件号为24，标识为31。

数控装置XS9口接变频器。通常部件号为22，标识为15。

数控装置。XSl0口接输入开关量。通常部件号为21，标识为13。

数控装置XS20口接输出开关量。通常部件号为21，标识为13。

数控装置面板按钮的输入／输出量。通常部件号为20，标识为13。

①硬件配置参数的设置。

在硬件配置参数中设置数控系统各部件的硬件配置参数，并将参数设置填入表 5—9中。

表 5—9硬件配置参数的设置

② PMC系统参数的设置

在 PMC 系统参数中设置数控系统 PMC 系统参数，并将参数设置填入表 5 — l0 中。

表 5 — 10 PMC 系统参数的设置

(3) 坐标轴参数的设置。

① X 坐标轴参数的设置。 X 坐标轴参数的设置如表 5 — 11 所示。

② Y 坐标轴参数的设置。

光栅尺占用了～个轴接口，作为数控系统的 y 坐标轴，因此光栅尺相当于电动机码盘的作用，但不是用来控制坐标轴，而是用来显示坐标轴的实际位置。注意定位允差、最大跟踪误差最大跟踪误差必须设置为 O ，否则坐标轴一移动，系统就会报警。 y 坐标轴参数的设置如表 5 — 12 所示。

表 5 一 11 X 坐标轴参数的设置

表 5 一 12Y 坐标轴参数的设置

③ Z 坐标轴参数的设置。 Z 坐标轴参数的设置如表 5 — 13 所示。

表 5 — 13 Z 坐标轴参数的设置

④通道参数的设置。

标准设置选“ 0 通道”，其余通道不用，参数设置如表 5 — 14 所示。

表 5 — 14 通道参数的设置

(4) 数控系统参数的调整。

1) 与主轴相关的参数的调整。

①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。

②检查主轴变频驱动器的参数是否正确。

③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。

④调整设置主轴变频驱动器的参数，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。

①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，参阅参考文献 [37] 中第三章硬件配置参数设置说明；

②确认步进电动机拍数 ( 伺服内部参数 P[o]) 的正确性；

③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。

①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；

②确认坐标轴参数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；

③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 P[1] 或伺服内部参数 P[2] 的符

号，直至指令值和反馈值的变化趋势一致。

④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。

⑤使调试的坐标轴运行 10 mm 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①～④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=64/5

通过以上步骤①～⑤参数调整，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 ( μ m) 和外部脉冲当量分母这两个参数。

五、实训总结

(1) 列举几个常用数控装置参数的组成和分类。

(2) 分析参数设置对数控系统运行的作用及影响。

(3) 简述 HNC — 21TF 数控装置参数的设置及调整方法。

六、实训报告

(1) 填写表 5 — 9 、表 5 — 10 ，如果 X 轴接步进电动机驱动器， Z 轴按交流伺服，那么数控装置的硬件配置参数、坐标轴参数、通道参数该怎样设置 ?

(2) 如用 HNC — 2lTF 车床数控装置、松下 MSDA023AlA 交流伺服单元、 MSMA022ALC 交流伺服电动机、光栅尺设计一个全闭环控制系统，该怎样设置和调整数控系统交流伺服轴的参数 ?

七、思考题

1 、总结数控系统连接、调试的一般步骤和方法

2 、简述交流伺服驱动系统、步进驱动系统采用的控制方法，分析两种控制方法的区别和特点。

3 、根据实训过程中出现的问题，总结数控系统故障的一般分析和判断方法

4 、画出实验台数控系统的电气控制回路、电源回路连接电气原理图。