技术支持

数控装置与主轴装置的连接

来源:大连机床厂技术支持 | 作者:大连机床厂 | 发布时间:2011/4/13 11:05:05

   大连机床厂的数控装置通过XS9主轴控制接口和PLC 输入/输出接口,连接各种主轴驱动器,实现正反转、定向、调速等控制,还可以外接主轴编码器,实现螺纹车削和铣床上的刚性攻丝功能。

1.主轴启停 

  主轴启停控制由PLC 承担,标准铣床PLC 程序和标准车床PLC 程序中关于主轴启停控制的信号如表1。

表1 与主轴启停有关的输入/输出开关量信号

信号说明

标号(X/Y地址)

所在接口

信号名

脚号

输入开关量

主轴速度到达

X3.1

X3.1

XS11

I25

23

主轴零速

X3.2

 

I26

10

输出开关量

主轴正转

Y1.0

Y1.0

XS20

O08

9

主轴反转

Y1.1

Y1.1

O09

21

 

  利用Y1.0、Y1.1 输出即可控制主轴装置的正、反转及停止,一般定义接通有效;当Y1.0 接通时,可控制主轴装置正转;Y1.1 接通时,主轴装置反转;二者都不接通时,主轴装置停止旋转。在使用某些主轴变频器或主轴伺服单元时,也用Y1.0、Y1.1作为主轴单元的使能信号。 

  部分主轴装置的运转方向由速度给定信号的正、负极性控制,这时可将主轴正转信号用作主轴使能控制,主轴反转信号不用。 

  部分主轴控制器有速度到达和零速信号,由此可使用主轴速度到达和主轴零速输入,实现PLC 对主轴运转状态的监控。

2.主轴速度控制

  大连机床厂的数控装置通过XS9主轴接口中的模拟量输出可控制主轴转速,当主轴模拟量的输出范围为-10V~+10V,用于双极性速度指令输入主轴驱动单元或变频器,这时采用使能信号控制主轴的启、停。当主轴模拟量的输出范围为0~+10V,用于单极性速度指令输入的主轴驱动单元或变频器,这时采用主轴正转、主轴反转信号控制主轴的正、反转。模拟电压的值由用户PLC 程序送到相应接口的数字量决定。

3.主轴定向控制 

  与主轴定向有关的输入/输出开关量信号见表2。实现主轴定向控制的方案及控制方式见表3。

表2 与主轴定向有关的输入/输出开关量信号

信号说明

标号(X/Y地址)

所在接口

信号名

脚号

输入开关量

主轴定向完成

X3.3

XS11

I27

27

输出开关量

主轴定向

Y1.3

XS20

O11

20

表3 主轴定向控制的方案及控制方式

序号

控制的方案

控制方式及说明

1

用带主轴定向功能的主轴驱动单元

标准铣床PLC 程序中定义了相关的输入/输出的信号。由PLC 发生主轴定向命令,即Y1.3 接通主轴单元完成定向后送回主轴定向完成信号X3.3

2

用伺服主轴即主轴工作在位控方式下

主轴作为一个伺服轴控制,可在需要时可由用户PLC程序控制定向到任意角度

3

用机械方式实现

根据所采用的具体方式,用户可自行定义有关的PLC输入/输出点,并编制相应PLC 程序

 

4.主轴编码器连接

  通过主轴接口XS9可外接主轴编码器,用于螺纹切割、攻丝等,华中HNC-21数控装置可接入两种输出类型的编码器,即差分TTL方波或单极性TTL方波。一般使用差分编码器,确保长的传输距离的可靠性及提高抗干扰能力。华中HNC-21数控装置与主轴编码器的接线图如图1所示。

 

图1 数控装置与主轴变频器的接线图
(若没有主轴编码器则虚线框中的内容没有)

5.数控装置与主轴装置的连接实例

(1)与普通三相异步电机连接

用无调速装置的交流异步电机作为主轴电机时,只需利用数控装置输出开关量控制中间继电器和接触器,便可控制主轴电机的正转、反转、停止,如图2所示。图2中KA3、KM3 控制电机正转,KA4、KM4 控制电机反转。

 

图2 数控装置与普通三相异步主轴电机的连接

  大连机床厂的数控装置与普通三相异步主轴电机的连接,可配合主轴机械换档实现有级调速,还可外接主轴编码器实现螺纹车削加工或刚性攻丝。

 

(2)与交流变频主轴连接

 

采用交流变频器控制交流变频电机,可在一定范围内实现主轴的无级变速,这时需利用数控装置的主轴控制接口(XS9)中的模拟量电压输出信号,作为变频器的速度给定,采用开关量输出信号(XS20、XS21)控制主轴启、停(或正、反转)。华中HNC-21数控装置与主轴变频器的接线图如图3-13所示。

 

采用交流变频主轴时,由于低速特性不很理想,一般需配合机械换档以兼顾低速特性和调速范围。需要车削螺纹或攻丝时,可外接主轴编码器。

 

(3)与伺服驱动主轴连接

 

  采用伺服驱动主轴可获得较宽的调速范围和良好的低速特性,还可实现主轴定向控制。可利用数控装置上的主轴控制接口(XS9)中的模拟量输出信号(模拟电压),作为主轴单元的速度给定;利用PLC 输出控制启、停(或正、反转)及定向。华中HNC-21数控装置与主轴伺服的接线图如图3所示。

 

图3 数控装置与主轴伺服的接线图

  需车削螺纹或攻丝时,可利用主轴伺服本身反馈给数控装置接口XS9的主轴位置信息,如图4所示;也可外接主轴编码器,如图5所示。

 

图4 数控装置与主轴伺服的接线图——位置反馈来自主轴伺服

 

 

图5 数控装置与主轴伺服的接线图——位置反馈来自外部编码器

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