内容发布更新时间 : 2025/1/7 7:27:40星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

创新与选作实验一 华中数控综合实验台认识

实验方案设计2学时，实验方案实施2学时。

一、实验设计参考目标

1．了解数控系统的特点、基本组成和应用。 2．了解数控系统常用部件的原理及作用。 3．熟悉数控系统综合实验台；

4．了解数控系统综合实验台的连接和基本操作。

二、实验设计参考原理

图1-1是华中数控综合实验台外观图，该试验台由数控装置、变频调速主轴及三相异步电动机、交流伺服单元及交流伺服电动机、步进电动机驱动器及步进电动机、测量装置、十字工作台组成。

1．华中数控综合实验台组成

图1-2是华中数控综合实验台组成框图，图中除电源接口外，其它接口均可选用。

1）数控装置

HNC-21TF数控装置内置嵌入式工业PC机，配置7.7”彩色液晶屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口，内嵌式PLC于一体，可自由选配各种类型的脉冲接口、模拟接口的交流伺服单元或步进电动机驱动器。

HNC-21TF数控装置与其它单元的连接见图1-3。HNC-21TF数控装置各接口见图1-4。HNC-21TF数控装置软驱单元接口见图1-5，软驱单元提供3.5”软盘驱动器、RS232接口、PC键盘接口、以太网接口（该接口需要通过转接线才能与数控装置连接使用）。

2）变频调速主轴单元

变频主轴采用西门子MICROMASTER 440系列的SE6440-2UD21-5AA0变频

器配三相异步电机。 开关量输入/输出 （HC5301-8/HC5301-R）手摇（OLM-01-2Z1）主轴单元（西门子6SE6440）主轴驱动装置（ 0.55KW 三相异步电机） 步进驱动器数控装置（HNC-21TF）（雷塞M535）步进电机（雷塞57HS13）交流伺服单元（松下 MSDA023A1A） 交流伺服电机（松下 MSMA022AC）测量装置软驱Text（光栅尺）（S-145-24）开关电源 图1-3 数控装置与其它单元连接图 3 总体框图 AC24V/DC24V电源 ○ 键盘 ○ 以太网 ○ 软驱 RS232 远程I/O板 手持单元 十字工作台 图1-2 HED-21S数控系统综合实验台组成框图 HNC-21 XS1 XS40-XS43 XS2 XS30-XS33 XS3 XS21 XS4 XS20 XS5 XS11 XS6 XS10 XS8 XS9 主轴单元 开关量输入 HSV-11伺服驱动装置 其它类型进给装置 开关量输出 变频器采用矢量控制，三相交流380V电源，功率范围（恒转矩）1.5KW，输入电流（恒转矩）3.9A，最大输出电流（恒转矩）4.0A，两个模拟量输入0～10V，0～20mA或 －10～10V，0～20mA。电机采用普通三相异步电机，功率0.55KW，转速1390r/m。

3）交流伺服驱动单元

交流伺服和交流伺服电机采用松下MINAS A系列的MSDA023A1A伺服单 图1-4 HNC-21TF数控装置接口图 XS1—电源接口 XS2—外接PC键盘接口 XS3—以太网接口 XS4—软驱接口，XS5—RS232接口 XS6—远程I/O板接口 XS8 —手持单元接口 XS9—主轴控制接口 XS10、XS11—输入开关量接口 XS20，XS21—输出开关量接口 XS30～XS33—模拟式、脉冲式（含步进式）进给轴控制接口 XS40～XS43—串行式HSV-11型伺服轴控制接口 XS5：RS232接口 XS5’：RS232转接口 软驱 XS2’：PC键盘转接口 软驱 XS4’：软驱转接口 ：PC键盘接口 XS2XS3：以太网接口 XS3’：以太网转接口 前视图 后视图 图1-5 软驱单元接口图

元和MSMA022A1C伺服电动机。MSDA023A1A与MSMA022A1C构成闭环控制系统，提供位置控制、速度控制、转矩控制三种控制方式（需设置交流伺服参数，并修改相应连线）。

MSMA022A1C为小型小惯量电机，配11线2500P/r增量式码盘，功率200W，额定转速3000r/min，额定转矩0.64Nm。

4）步进驱动单元

步进驱动器和步进电机采用深圳雷塞M535和57HS13。M535是细分型高性能步进驱动器，适合驱动中小型的任何两相或四相混合式步进电机。电流控制采用先进的双极性等角度恒力矩技术，每秒两万次的斩波频率。

驱动器侧边装有一排拨码开关组，可以用来选择细分精度，以及设置动态工作电流和静态工作电流。57HS13是四相混合式步进电机，步进角为1.8度,静转矩1.3Nm,额定相电流2.8A 。

5）输入与输出装置

图1-6是HC5301-8开关量输入接线端子板；图1-7是HC5301-R开关量输出继电器板。

输入接线端子板提供NPN和PNP两种类型开关量信号输入，每块输入接线端子板有20个NPN或PNP开关量信号输入接线端子，最多可接20路NPN或PNP开关量信号输入。

输出继电器板集成八个单刀单投继电器和两个双刀双投继电器, 最多可接16路NPN开关量信号输出及急停（两位）与超程（两位）信号，其中8路NPN开关量信号输出用于控制八个单刀单投继电器，剩下的8路NPN开关量信号输出通过接线端子引出，可用来控制其它电器，两个双刀双投继电器可由外部单独

6 HC5301-8输入端子板接口图

XY工作台集成了雷塞57HS13四相混合式步进电机, MSMA022A1C交流伺服电机、光栅尺和笔架。 图1-7 HC5301-R输出继电器板 控制。

6）工作台

机械部分采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台，用于实现目标轨迹和动作。X轴执行装置采用四相混合式步进电机，步进电机没有传感器，不需要反馈，用于实现开环控制。Y轴执行装置采用交流伺服电机，交流伺服和交流伺服电机组成一个速度闭环控制系统。

安装在交流伺服电机轴上的增量式码盘充当位置传感器，用于间接测量机械部分的移动距离，构成一个位置半闭环控制系统；也可用安装在十字工作台上的光栅尺直接测量机械部分移动位移，构成一个位置闭环控制系统。

三、实验设备、仪器、工具或材料 1．数控系统综合实验台一套 2．专用连接线一套 3．示波器一台 4．万用表一个 四、实验主要内容设计

1．感性认识华中数控综合实验台各组成部分。 1）数控系统综合实验台各个组成部件、原理及作用。 2）数控系统综合实验台各个组成部件之间的连接 3）各个信号线来源和去向。