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1、南京工程学院课程设计说明书(论文)题 目 数控系统设计与调试 课 程 名 称 数控加工中心 院（系、部、中心） 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 生 学 号 设 计 地 点 基础实验楼C308 指 导 教 师 设计起止时间：2013.07.01-2013.07.11 目 录一、任务设计2二、设计过程22.1、需求分析22.3、系统选型分析22.4、电气原理图（见图纸)42.5、输入/输出地址表42.6、程序流程图62.6.1 主程序流程图62.6.2 初始化流程图62.6.3 启动使能流程图72.6.4 急停复位流程图72.6.5 手轮控制流程图82.6.6 机床面板流程图8三、PLC程序设
2、计93.1、主程序93.2、初始化程序93.3、启动与急停程序103.4、启动使能程序113.5、手轮控制程序123.6、机床面板程序15四、设计与调试问题分析20五、设计总结20六、主要参考资料21一、任务设计 通过实训使学生了解加工中心的一般结构和基本工作原理。掌握加工中心的功能及其操作方法，掌握常用功能代码的用法，学会简单程序的手工编程方法，掌握数控加工中心的编程坐标系与机床坐标系之间的关系。并完成西门子数控系统802D S1的设计与调试过程。主要任务：通过分析数控系统的设计要求，完成需求分析、系统选型分析、方案结构图，电气原理图、I/O地址表，程序流程图、PLC程序及调试等工作任务。二
3、、设计过程2.1、需求分析西门子802d数控系统的核心部件PCU(面板控制单元)将CNC、PLC、HMI和通讯等功能集成与一体，可靠性高、易于安装。802d数控加工中心是利用伺服驱动3个进给轴（x轴y轴和z轴）、编码器控制主轴实现正反转以及转速的控制。为了使三个进给轴转动起来，我们采用802d数控软件编写了一系列程序，分别为6个模块（急停与复位、初始化、主程序、机床面板、手轮控制、启动使能），再经过驱动器参数的调试，最终控制经给轴的转动。在编写其他程序之前，必须先写急停程序还有复位程序。2.3、系统选型分析 直流电源：提供的是24V的电源，型号为6EP1436-3BA00 优点：功率更高.过载
4、性能好 电抗器：型号为6SL3000-0CE21-0AA0 作用：西门子进线电抗器采用优质低损耗进口冷轧硅钢片，气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，以保证电抗器气隙在运行过程中不发生变化。 SINAMICS S120驱动 电源6SL3130-6AE21-0A0B 主轴6SL3120-1TE21-0AA3 双轴6SL3120-2TE13-0AA3 Y轴 6SL3120-1TE13-0AB0 采用的SINAMICS S120驱动器是由独立的电源模块和电机模块共同组成，电源模块采用馈能制动方式，驱动器供电为三相交流电源通过主电源开关、滤波器、电抗器连接到进线电源模块上，电抗器为必配部件。 伺服电机 单轴
5、1FK7042-5AF71-1DH5 双轴1FK7042-5AF71-1DG5 1FK7电机与SINAMICS S120高性能驱动系统的有机集合，可以完成速度和位置的精确控制。1FK7电机具有很强的过载能力。 PCU 型号为SINUMERIK 802D sl value 西门子802d数控系统的核心部件PCU将CNC、PLC、HMI和通讯等功能集成与一体，通过PROFIBUS总线以及PLC外设总线来实现系统的通信功能，通过DRIVE CLIQ总线实现数控单元与驱动部件的通信功能，这种设计结构能够确保系统具有最小的布线，最简单可靠的安装性能。 控制面板MCP 型号6FC5312-0DA01-0A
6、A0 机床控制面板集中了系统的所有按钮（故可称为按钮站），这些按钮用于直接控制机床的动作或加工过程，如启动、暂停零件程序的运行，手动进给坐标轴，调整进给速度等。 手轮 型号6FC9320-5DC01 通过简单选择粗调、中调和细调进给控制，可以进行快速却高精度进给。 NC键盘 型号6FC5303-0DT12-1AA0 NC键盘一般具有标准化的字母、数字和符号，主要用于零件程序的编辑，参数输入，NC操作及管理。功能键一般用于系统的菜单的操作。 I/O模块PP 72/48 型号6FC5603-0AD00-0AA2 I/O模块PP72/48模块可提供72个数字输入和48个数字输出，每个模块具有三个独立
7、的50芯插槽，每个插槽中包括了24位数字量输入和16位数字量输出，输出的驱动能力为0.25A。2.4、电气原理图（见图纸) 电气原理图是用来表明设备的工作原理及各电器元件间的作用，一般由主电路、控制执行电路、检测与保护电路、配电电路等几大部分组成。这种图，由于它直接体现了电子电路与电气结构以及其相互间的逻辑关系，所以一般用在设计、分析电路中。分析电路时，通过识别图纸上所画各种电路元件符号，以及它们之间的连接方式，就可以了解电路的实际工作时情况。看电气控制电路图一般方法是先看主电路，再看辅助电路，并用辅助电路的回路去研究主电路的控制程序。 画电气原理图的一般规律如下：画主电路：绘制主电路时，应依
8、规定的电气图形符号用粗实线画出主要控制、保护用电设备，如断路器、熔断器、变频器、热继电器、电动机等，并依次标明相关的文字符号画控制电路：控制电路一般是由开关、按钮、信号指示、接触器、继电器的线圈和各种辅助触点构成，无论简单或复杂的控制电路，一般均是由各种典型电路(如延时电路、联锁电路、顺控电路等)组合而成，用以控制主电路中受控设备的“起动”、“运行”、“停止”使主电路中的设备按设计工艺的要求正常工作。对于简单的控制电路：只要依据主电路要实现的功能，结合生产工艺要求及设备动作的先、后顺序依次分析，仔细绘制。对于复杂的控制电路，要按各部分所完成的功能，分割成若干个局部控制电路，然后与典型电路相对照
9、，找出相同之处，本着先简后繁、先易后难的原则逐个画出每个局部环节，再找到各环节的相互关系。 图（1）系统总图 图（2）电源模块 图（3）电源与主轴 图（4）伺服电机 图（5）控制面板 图（6）控制面板1 图（7）控制面板2 图（8）控制面板3 图（9）控制面板4 图（10）控制面板5 图（11）控制面板6 2.5、输入/输出地址表按键名称输入地址输出地址备注JogI0.7V30000000.2点动方式REF pointI1.0V30000000.1参考点AutoI1.1V30000000.0自动方式Single blockI1.2V32000000.4单段MDAI1.3V30000000.1手
10、动数据输入Spindle leftI1.4V38005006.2主电机左转Spindle startI1.5V38005006.0主电机开始Spindle rightI1.6V38005006.1主电机右转正X轴I2.0V38000004.7X轴正转正Y轴I2.1V38000004.7Y轴正转正Z轴I2.4V38020004.7Z轴正转负Z轴I2.2V38000004.6Z轴反转负Y轴I2.7V38020004.6Y轴反转负X轴I2.6V38020004.6X轴反转RapidI2.3V38000004.5快进键ResetI3.0V30000000.7复位Cycle stopI3.1V32000
11、007.3数控停止Cycle startI3.2V32000007.1数控开始急停I6.0V26000000.2急停进给倍率AI4.0V32000004.0BI4.1V32000004.1CI4.2V32000004.2DI4.3V32000004.3EI4.4V32000004.4主轴倍率AI5.0V38008003.0BI5.1V38008003.1CI5.2V38008003.2DI5.3V38008003.3EI5.4V38008003.42.6、程序流程图2.6.1 主程序流程图2.6.2 初始化流程图2.6.3 启动使能流程图2.6.4 急停复位流程图2.6.5 手轮控制流程图2.
12、6.6 机床面板流程图三、PLC程序设计3.1、主程序3.2、初始化程序3.3、启动与急停程序3.4、启动使能程序3.5、手轮控制程序3.6、机床面板程序四、设计与调试问题分析1、 在将电脑与系统连接时，正常连接程序下始终连接失败，再多次的尝试工作下才得知我们犯了最基本的错误，我们的电脑的IP址没有改过，还是用的校园IP址，应当改成自动搜索IP址才能进行下一步的连接，连接过程中也要注意将电缆线插好，不能乱动。以免发生不必要的错误。2、 在程序调试过程中，我们组的手轮方式下总是不能正常运行，但是我们经过检查觉得程序也没有错，左后经过老师的讲解，才知道之所以不动作的原因是因为我们的程序里编写的地址
13、和系统的地址没有相对应起来。五、设计总结 两周的数控系统设计与程序调试已经接近尾声。开始一窍不通，虽然有老师的程序做参考程序，但还是茫然。起初画电气图时我们就无从下手，经过老师的指导，我们才渐渐步入正轨。首先要编写急停和复位程序，因为相对于每一个数控系统，急停和复位都是首要的。在编写程序时遇到很多困难，特别是在编写手轮控制时，有一个循环要实现，试了很多次,还是没有预期的效果。团队的力量也是很重要的，我们分工合作。这次课设最关键的一步就是在调试阶段，我们一般“眼高手低”，只懂得纸上谈兵，实际动手能力却很差。这次程序的调试很好的锻炼了我们的操作能力。有效的将理论知识和实际操作结合起来，让我们对这部
14、分的内容有了更深刻的理解与记忆。 通过本次课题设计，不仅是对我们课本所学知识的考查，更是对我们的自学能力和收集资料能力以及动手能力的考验。本次设计使我们对一个项目的整体设计有了初步认识，还熟悉了802D sl系统。本次设计使我们意识到了实验的重要性，在硬件绘制和软件调试的过程中，出现了很多问题，最终都是通过实验的方法来解决的。 总之，在设计的过程中，无论是对于学习方法还是理论知识，我们都有了新的认识，收获颇多，这使得我信心倍增，为以后打下良好的基础。六、主要参考资料1 SINUMERIK 802D solution line 简明调试手册；2006.122 数控系统设计与调试 2013年2月版3 西门子 802D 系统在数控化中的安装与调试 J.装备制造技术,陈炳森, 胡华丽. 2008,(4) : 133- 135.4 西门子数控系统故障诊断与电气调试， 陈先锋2012，（11）
