【正文】 楊紅霞 評(píng)閱者： 2022 年 5 月 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 摘 要 目前，在企業(yè)中工人進(jìn)行施工時(shí)要按照一定的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)一般以工藝卡的形式出現(xiàn)，特別是在機(jī)械裝配的工藝上要求特別嚴(yán)格，但有些工藝卡并不是特別適合在工業(yè)環(huán)境 下 運(yùn)作。在電氣連接好后，本文還對(duì)通過簡(jiǎn)明調(diào) 試完成機(jī)床的上電初始化方面進(jìn)行了說明。針對(duì)這種情況，并基于本人的工作環(huán)境與工作對(duì)象，準(zhǔn)備寫《 VM1204H立式加工中心電氣 控制系 統(tǒng)與實(shí)現(xiàn) 》一文。 VM1204H立式加工中心是標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控加工中心，當(dāng)然可以加第四軸和客戶特別要求的油冷機(jī)等。 實(shí)施思路 本篇論文 首先根據(jù)系統(tǒng)的供電要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，比如 FANUC 要求 AC200V供電電源，所以要用變壓器提供 AC200V 電源。 電氣原理圖設(shè)計(jì)完成以后， 要設(shè)計(jì)電氣控制板，這里又叫電盤。工序卡要把電盤的整個(gè)接線反映出來，而且要考慮一個(gè)電盤要多少道工序，出于施工人員和整個(gè)時(shí)間成本考慮， VM 1204H 工序可以分成 20道工序，這樣流水線生產(chǎn)就需要 20 個(gè)施工人員。對(duì)下電氣控制電路板（下電盤）的空氣開關(guān)部分、繼電器模塊部分、接觸器部分、端子排部分、分線器接口部分等進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并在工序卡中繪制具體的接線圖。 工具及軟件 在論文設(shè)計(jì)的過程中對(duì)接線進(jìn)行繪圖時(shí)，要熟練應(yīng)用 AUTO CAD 軟件和 WORD文檔軟件。最后還提到論文所用到的軟件和常用工具。 X軸伺服電機(jī)有兩個(gè) 接口， 一個(gè)是電 機(jī)電源線 接口， 這個(gè)接口 接雙軸伺 服模塊的 TB2接口，另一個(gè)接口是 X軸電機(jī)編碼器反饋接口，這個(gè)接口 接雙軸伺服模塊的 JF1接口。 OIMATE 控制要求 FANUC 0Imate 控制系統(tǒng) 與其外部設(shè)備 要求的控制電源 AC200V 電源、直流24V 電源 ，所以要求在電氣設(shè)計(jì)時(shí)要加一個(gè) AC200V 變壓器和開關(guān)電源。最后接 通伺服主回路電源（ 3 相 200V）。 VM1204H 控制的對(duì)象有主軸電機(jī)、伺服電機(jī)、 ATC電機(jī)、刀庫電機(jī)、冷卻電機(jī)、沖屑電機(jī)、 排屑電機(jī)、中心出水電機(jī)、提升泵、潤滑泵、電器柜空調(diào)等。 圖 24 變壓器接線圖 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 VM1204H 電氣 系統(tǒng)與外部設(shè)備的基本電纜連接如下： 伺服放大器 機(jī)床操作臺(tái) 手脈 主軸電機(jī) 伺服電機(jī) 系統(tǒng)與伺服放大器之間電源模塊之間通過電纜連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， 系統(tǒng)給電源模塊與伺服放大器指令同時(shí)伺服模塊也要有反饋信息給系統(tǒng)。系統(tǒng)和 上電盤的雙軸、單軸 伺服放大器是通 過光纖 COP10A、 COP10B 電纜進(jìn)行通信，系統(tǒng)通過 JA7A、JA7B 電纜和 上電盤的 主軸 伺服放大器 進(jìn)行通信。系統(tǒng)要正常工作必須提供直流 24V 電源，這個(gè)電源是通過上電盤的開關(guān)電源 接入到系統(tǒng)控 圖 26 VM1204H 電氣系統(tǒng)與外部設(shè)備的基本電纜連接 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 制單元的 CP1 接口。 電氣柜內(nèi)裝上兩塊電氣控制板，上面一塊稱為上電氣控制板，簡(jiǎn)稱上電盤（下文統(tǒng)一用該術(shù)語），下面一塊稱為下電氣控制板，簡(jiǎn)稱下電盤（下文統(tǒng)一用該術(shù)語）。電氣柜的設(shè)計(jì)必須符合如下條件：電氣柜必須是全封閉的，必須有效的防治灰塵、冷卻液、和有機(jī)溶液的進(jìn)入，還必須考慮伺服放大器和伺服變壓器的安裝：在空氣入口處使用空氣過濾器；將換氣扇安裝在空氣不能直接吹到單元的地方；控制氣流以保證灰塵和冷卻液不能進(jìn)入空氣入口。風(fēng)扇需作調(diào)整以保證空氣以 。這可能引起單元的絕緣效果惡化。單元在電氣柜內(nèi)部的安裝和排列必須考慮檢查和維修的方便。為了防止這種情況的發(fā)生，一般要將電磁元件和顯示器之間保持至少 300mm 的距離。 控制單元的安裝 控制單元包括一個(gè)塑料外殼，風(fēng)扇，和 PCB 底板。為它預(yù)留的空間如 下 圖中的（ C）。 備用插座處理空間 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 第 3 章 下電盤電氣裝調(diào)工藝 下電盤電器布局設(shè)計(jì) 下電盤主要安裝空氣開關(guān)、繼電器模塊、接觸器、滅弧器、分線器、端子等等。 上圖 31是下電盤具體的分層結(jié)構(gòu)布局：為方便接線，將第一層稱 A，第二層稱 B、 C，第三層稱 D。其中繼電器模塊主要接入的信號(hào)為潤滑泵通電檢測(cè)、水箱液位檢測(cè)、主軸風(fēng)扇通電檢測(cè)、冷卻通電檢測(cè)、沖屑通電檢測(cè)、中心出水通電檢測(cè)、提升泵通電檢測(cè)、壓差檢測(cè)等等。其中 QF5控制排屑電機(jī)、 QF6控制中心出水泵、 QF7控制提升泵、 QF10 控制主軸風(fēng)扇電機(jī)、 QF20 為電源總開關(guān)。端子從左到右都有標(biāo)號(hào)即端子號(hào)，每個(gè)端子號(hào)K A 1K A 2K A 3K A 4K A 5K A 6K A 7K A 8K A 9K A 1 0K A 1 1K A 1 2K A 1 3K A 1 4K A 1 5K A 1 6K A 1 7K A 1 81 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3O F F ON11 121 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3O F F ON11 121 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3O F F ON11 121 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3O F F ON11 12F X1 F X2Q F1 Q F2 Q F3 Q F4AA 圖 32 下電盤第一層結(jié)構(gòu) 1 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3O F F ON11 121 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3O F F ON11 121 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3O F F ON11 121 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3O F F ON11 12Q F5 Q F6 Q F7 Q F102 T 1 4 T 2 6 T 3NO NC A1NO NC A21 L 1 3 L 2 5 L 3 1 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3NO NC A1NO NC A22 T 1 4 T 2 6 T 3NO NC A1NO NC A21 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3NO NC A1NO NC A21 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3NO NC A1NO NC A21 L 1 3 L 2 5 L 3 1 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3NO NC A1NO NC A22 T 1 4 T 2 6 T 3NO NC A1NO NC A21 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3NO NC A1NO NC A21 L 1 3 L 2 5 L 32 T 1 4 T 2 6 T 3NO NC A1NO NC A21 L 1 3 L 2 5 L 3K M1 K M2 K M3 K M4 K M5 K M6 K M7 K M8 K M9R C6R C1 R C2 R C3 R C4 R C5 R C7 R C81 L 1 3 L 2 5 L 3O F F ONQ F202 T 1 4 T 2 6 T 3 CBB Ch7圖 33 下電盤第二層結(jié)構(gòu) 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 即為接對(duì)應(yīng)導(dǎo)線的線號(hào)。 下電盤電氣安裝工藝過程： 1.、根據(jù)下電盤的尺寸以及需要安裝的電器元件，將下電盤分成三層，每一層之間都有線槽隔開，層與層之間的線槽是 50mm，邊界線槽是 80mm 。根據(jù)下電盤的分層，下電盤需要兩個(gè) 980mm 長(zhǎng)的 80mm 和 50mm 寬的線槽。當(dāng)卡軌安裝好后，要把元器件正確的安 裝到卡軌上。第三層從左到右依次是大號(hào)端子 10 個(gè)、小號(hào)端子 50 個(gè)、1 L 12 T 11 L 12 T 11 L 12 T 11 L 12 T 1XT1Q F11 Q F12 Q F13 Q F14DD 圖 33 下電盤第三層結(jié)構(gòu) 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 FU FU FU FU單級(jí)空氣開關(guān) QF11QF14。 安裝好后進(jìn)行備線連接電路 下電盤電氣接線過程工藝 下電盤接線是按照強(qiáng)電部分、控制電路部分接線，也可以按照內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的黑線、紅線、藍(lán)線進(jìn)行連接。 第二十二步：將端子上 L11的線接至 FU1 進(jìn)線端。 第二十六步：將 QF12出來的線號(hào)為 203 的線接至開關(guān)電源，因 為電盤上沒有開關(guān)電源，所以只要把這根線拉出來即可，外部線路由總裝人員完成。 第六十三步：將從 KM5 常開觸點(diǎn)出來的 615 號(hào)導(dǎo)線接至繼電器模塊的 B09接口。 第六十七步：將從分線器的 B16 接口出來的 531 號(hào)導(dǎo)線接至繼電器模塊的KA3線圈接口。比如第一道工序的工序號(hào)為 001，工序名稱為 電源總開關(guān)、ATC電機(jī)開關(guān)電源的接線，圖 39為第一道工序接線簡(jiǎn)圖： 第一道工序分為三個(gè)工步： 備線 9 根，剝兩端線，分別套線號(hào)為 L L L3 、 L1 L1 L1L1 L1 L13 并壓緊導(dǎo)線兩端端子。其中對(duì)布局設(shè)計(jì)各個(gè)元器件所控制的項(xiàng)目進(jìn)行了說明以及各個(gè)元器件所在的方位進(jìn)行了說明。上電盤主要安裝電源模塊、主軸伺服模塊、雙軸伺服模塊、單軸伺服模塊、 I/O 模塊以及開關(guān)電源。 主軸伺服模塊主要控制機(jī)床的主軸，能為機(jī)床提供 308000r/min。單軸伺服模塊有 5個(gè)接口 : TB1是直流母線接口、 CXA2B接口是電源線接口、 COP10B 接口是伺服光纖 接口、 JF1是 Z 軸伺服電機(jī)的編碼器反饋線接口、 TB2 的 UL、VL、 WL、 GL 接口是 Z 軸伺服電機(jī)的電源 線接口。 對(duì)于上電盤的接線主要應(yīng)注意各 個(gè)模塊的接口，因?yàn)?FANUC 所特有的接 口插槽，所以一般每個(gè)接口的插槽都是不一樣的。 因?yàn)樯想姳P并不需要大量的連接電路，所以只需要在上電盤的右邊安裝一個(gè)長(zhǎng) 540mm 寬 80mm 的線槽。 CX4接口表示急?？刂戚斎攵?， 2號(hào)和 3 號(hào)腳的線號(hào)分別是 ESP 和 +24V，接在 KA3的 3NO和 3C上。 在 80mm的線槽上對(duì)應(yīng)電板后的 10mm 通孔進(jìn)行打孔，方便電盤安裝在機(jī)床電柜里。 主軸伺服模塊的 TB1 是模塊的直流電源母線，從電源模塊接入，輸出到雙常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 軸伺服模塊的 TB1 上。 JA7B 接口接控制單元的 JA7A 接口，是系統(tǒng)與主軸的數(shù)據(jù)線。 CXA2B 接口是模塊電源接口，接主軸的 CXA2A 接口。 COP10A是伺服光纖總線出口，接向單軸伺服模塊的 COP10B。 CXA2B 接口是電源線接口，接上一個(gè)模塊的 CXA2B。 I/O模塊 CP1接口是 DC24V電源接口，只有提供了 DC24V電源， I/O 模塊才能正常工作， 1號(hào)腳接 24V、 2號(hào)腳接 0V。 CB105接口是接在繼電器模塊 FX2上 50芯電纜線接口。開關(guān)電源的輸出端 9 號(hào)線接 FU3 和 FU4,10 號(hào)線接 FU5， 2號(hào)線、 7號(hào)線接端子。 剝 J2 電纜兩端線，套線號(hào) 8，壓緊兩端端子，將 J2 電纜一端接在I/O單元的 CP1接口上，另一端接在下電盤 D區(qū)的 7號(hào) 8號(hào)端子上。 J9 電纜一端接 I/O單元的 JD1B接口，另一端接控制單元的 JD1A接口。因?yàn)樯想姳P接線的要求與下電盤不一樣，所以不需要像下電盤那樣設(shè)計(jì)工序卡，只要每個(gè)接口的插槽完整，基本上不會(huì)出現(xiàn)接線錯(cuò)誤。主要對(duì)上電的模塊接口電路進(jìn)行了解釋，也特別解釋了接口針腳的接線。 J6是 50芯電纜，其一端接 I/O單元的 CB106接口，另一端接下電盤的繼電器模塊。下面以 上電盤的工序卡第五道工序?yàn)槔旱谖宓拦ば虻拿Q為 I/O 單元的接線。 CB107 接口是接在面板 CB107上的 50 芯電纜線 接口。 JA3 接口是手脈電源接口。 JF1是編碼器反饋線接口，這里是 Z軸伺服電機(jī)的 編碼器反饋線接口。 TB2的 UL、VL、 WL、 GL接口是 X軸伺服電機(jī)的電源線接口， UM、 VM、 WM、 GM接口是 Y軸伺服電機(jī)的電源線接口。 JF1接口是電機(jī)編碼器反饋線接口，這里接 X 軸電機(jī)編碼器反饋線。TB2的 U