精雕机电控系统工作原理及维修

精雕电控系统的组成如上图所示,由控制计算机、控制柜、机床及水泵、油泵等附件组成,其各部分之间的连接关系可
参照上图。图中所示的虚线部分为伺服机床所有,点划线部分为步进机床所有。控制卡是整个电控系统的核心。
控制计算机可以是一台PIII500以上商用计算机,工作于WINDOWS98环境。将精雕提供给用户的控制卡插于控
a、强电配电:空开、滤波器、接触器、伺服变压器和控制变压器(仅380V伺服控制柜)
b、电源控制:多路继电器(控制主电源、主轴电源、水泵、油泵电源的上电)、门开关的控制(仅380V伺服
c、照明电源:直流24V用于220V控制柜,380V控制柜由控制变压器提供交流24V
b、三轴或4轴伺服电机驱动器:有松下MINASA系列、三菱MR-J2S-A系列
宏观地讲,控制计算机和精雕控制卡组成精雕的控制部分(开环),主要用来开启控制柜、发出机床各进给轴的指令信
号、主轴电机的转速信号及主轴电机的启停,同时检测机床的状态。各轴的伺服驱动器(或步进电机驱动器)、主轴的变频
驱动器构成精雕机的驱动部分,主要用来解释和执行精雕控制系统的指令和命令。控制部分和驱动部分统一构成精雕的控制
系统,一般地,控制系统有开环、半闭环和全闭环几种方式。精雕的控制系统有开环(步进)和半闭环(伺服)两种方式。
从框图中可以看到,精雕机控制卡是基于PC的非智能接口卡,本身不具备数据的运算、处理和逻辑判断能力,是PC的一
个IO设备,其核心是一片可编程芯片(7128),其功能是一个16位的可编程
计数器(类似于8254),计算机通过对该芯片的操作、编程来产生各进给轴运动所需要的脉冲序列,即精雕机的运动控制
精雕控制卡直接出问题的概率很小,从目前的维修情况来看,主要表现在以下几个方面:控制柜无法正常启动
控制计算机由于病毒、数据丢链、CPU风扇不转乃至计算机电源管理、中断不正常等原因造成控制异常
目前40控制卡功耗比较大,如果电脑电源的供电不足,也有可能出现以上问题。
两个门开关(前门、后门各一个),在电控柜的门被打开时,处于断开(复位)状态,接触器
的线圈不会得电,控制柜自然上不了电。当前、后门都闭住后,两个门开关就被合上,来自 I/O
另外,为了维修、调试观察控制柜的状态,该门开关在控制柜门开启时,可以将其碰杆向外 拉出,该门开关就会
I/O转换器在精雕电控柜中具有重要的脚色,基本上是一个信号转接卡,版本繁多,各版 本针对不同的控制
卡、不同的伺服驱动、不同的变频和主轴驱动都有一些区别,版本之间不能 互相替代,所以在维修、申请备件时一
对以上I/O转换器,在其型号的后边可以跟后缀:-SL 用于三菱伺服驱动器,-SX用于松 下伺服驱动器。
另外, I/O 转换器关于带台达变频器有几种版本,台达 G 以前的版本在与变频器串行口 通讯、变频器的参
数配置上存在一些问题,具体表现上为主轴转速给定不可靠,有时给转速 可能主轴不转,遇到这种情况星空体育请首先关
1. 紧急停止、伺服报警和 X+ 超行程三路故障信号采用并联形式,共用一路输入,这导致了上位控制 软件 En3D 无法对
上述故障进行准确识别,并分别进行有效的故障处理。目前, En3D 总是假定上 述故障为 X+ 超行程,进行超行程校
1) 在实际加工过程中,出现伺服报警, X+ 超行程校正可能导致刀具损坏或划伤工件。
2) 在机床零点附近时, 如果发生 Z、Y 轴伺服报警或紧急停止被长时间按下, 超行程校正极易导 致左侧立柱受到撞
2. 双主轴机型转速设定不灵活。精雕的双主轴机型有两种工作模式,一个是双工位工作模式,另一 个是双工序工作模式。
对于后者,每个主轴分别对应一把不同的刀具,顺序进行工作切换,当一 个主轴不加工时,其主轴转速会被系统停止,
因此,加工主轴的转速切换将耗费较长时间。当双 工序的雕刻加工时间较长时,主轴转速切换时间所占比例较小,可
以忽略,但在雕刻加工时间很 短的批量产品加工时,主轴转速切换时间所占比例会大幅度提升,极大地降低生产效率。
1. 紧急停止、伺服报警和X+超行程三路故障信号分离, 控制系统对以上故障事件会采取不同的合理
2. 双主轴机型各轴可以同时使用不同的转速。在双工序工作模式下,通过对控制软件的配置参数设 置,主轴工作切换时,既
可停止工作主轴,也可保持其原来转速。可根据用户的实际加工特点, 选择最合理的设置。
3. 增加小变频或自产变频器的速度给定方式,可以代替 I04403A 。
备用插座,目前没有使用; CN8 (在10 转换器的侧面)是自产大变频和小变频的速度给
1. 伺服报警发生时,JDTest 测试表现为Y+与Y-同时超行程(另外有两个备用灯亮)。
2. 紧急停止发生时,JDTest 测试表现为X+与X-同时超行程(另外有两个备用灯亮)。
图中P_通过37 芯电缆来自控制卡,经过1488 电平转换后经反向器驱动由 CN4 的8 脚向固态
交流伺服驱动器的参数设置的正确与否直接影响到系统运行的稳定性和高精度,精雕机在出 厂时都做了严格
但有些时候,因为机床的机械特性发生了变化,如:连轴接变形、断裂,机床水平等精度发生
了变化,机床会产生一些异响。解决的最好方法是在这些方面想办法, 不要轻易更改伺服驱动器的
PID参数,如果一定要调整只有在以下情况下,并经过公司技术人员同意,在技术人员的指导下小 心进行:
1 )、不好查问题,临时降低某些增益来辅助查问题。问题解决后要恢复到原值。
1 )、位置环、速度环增益调高会降低跟随误差和提高响应速度,但易使系统不稳定和产生震
荡;积分时间常数变小会缩小稳态误差,提高系统的响应速度,但也易使系统不稳定和 产生震荡。位置环、
速度环增益能否调高、积分时间常数能否调小和机床的刚性、联轴 节的的刚性、丝杠与电机轴的同轴度等
因素有很大的关系,机械特性的变化会影响到增 益值的变化。所以在工厂调好的参数最好不要去改变它。
2 )、几个插补轴的增益参数必须一致,特别是位置环增益。如果不一致,由于跟随误差、响
3) 、三菱伺服的位置环增益应是速度环增益的 1/3~1/5。参数06 和35 应保持一致。
5) 、松下伺服速度环增益基本上都设定在 200,在维修调整时适当降低是可以的,但不要小
6) 、三菱伺服的2 个速度环增益(参数 36、37) 一般也应保持一致,调整范围根据机床的类
型(刚性和惯量的大小)一般应在 1000~1500 之间,不要低于1000。对惯量较大的设备 如伺服120 也
7) 、积分时间常数对消除稳态误差很重要(会影响到加工件的表面光洁度) ,较合适的范围是
10)、松下的Pr1B从0~5 变化,可以适当消除轴的扭曲,具体调整为多少与机械特性相关。
以上是三菱伺服的接线关系图,配合伺服驱动器的指示、错误状态提示可以很方便的判断故障。 在更换伺服驱动器
时,一定要保证 L1、L2、L3、L1C、L2C上的电压正确(电压在交流 200~240V
伺服驱动器的点动运行(参考三菱使用说明书的 P6-14 和P6-15):
在外部指令装置无输出指令的情况下,可以通过伺服驱动器的操作面板实行点动运行,借助于 该功能,可以用来判断
是驱动器的故障还是控制部分的故障。也就是说,如果点动运行正常的话 基本上可以排除驱动器、电机本身的故障。点动
在电源接通后,按动伺服驱动器上的 MODE ”按钮切换到诊断画面(显示: rd-Of,rd-on)
在该状态下,用 UP、DOWN两个键可分别进行正、负向运行,点动远行时其显示屏右下脚 的指示灯会闪烁。
AL16 或AL20 :编码器与驱动器通讯异常异常,检查编码器连线 :再生制动异常,电网电压过高、伺服驱动器损坏
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