浙江工業大學博士學位論文畢業設計說明書課題名稱： FANUC Oid 數控車床電氣柜設計與調試 學生姓名 舒科杰 學 號 0902013324 二級學院（系） 電氣電子工程學院 專 業 機電一體化 班 級 機電0933 指導教師 黃文廣 許孔楊 起訖時間：2012年2月15日2012年5月2日33浙江機電職業技術學院畢業設計說明書摘 要數控機床由普通機床發展而來，它集機械、液壓、氣動、伺服驅動、精密測量、電氣自動控制、現代控制理論、計算機控制和網絡通信等技術于一體是一種高效率、高精密、能保證加工質量、解決工藝難題，而且又具有一定柔性的生產設備，并正逐步取代普通機床。數控機床的廣泛的使用，給機械制造業的生產方式、產品結構和產業結構帶來了深刻的變化，其技術水平高低和擁有量多少，是衡量一個國家和企業現代化水平的重要標志。本設計主要對電氣柜等設計。關鍵詞：數控車床；FANUC；電氣柜設計目 錄摘要1第1章緒論21.1 數控機床電氣控制系統的發展21.2 強電控制柜簡介31.3 電氣控制系統設計的意義4第2章電氣柜的設計52.1 電氣柜柜體設計52.2 元器件選型82.3 電氣控制柜組件的劃分132.4 抗干擾和接地對策132.5 電氣控制柜接線的注意事項182.6 電氣控制柜總體配置設計18第3章調試203.1 手動進給的調試203.2 全閉環伺服系統的調試203.3 系統綜合調試22第4章結論23參考文獻24致謝25附錄一：數控車床電氣柜柜體圖26附錄二：數控車床布局說明27附錄三：FANUC 數控系統設備電氣圖（另附頁）30第1章 緒論目前，數控技術已被世界各國列為優先發展的關鍵工業技術，成為國際間科技競爭的重點。數控技術的應用將機械制造與微電子、計算機、信息處理、現代控制理論、檢測技術以及光電磁等多種學科技術融為一體，使制造業成為知識、技術密集的大學科范疇內的現代制造業，成為國民經濟的基礎工業。1952年，美國研制的世界第一臺三坐標數控機床，其特點是用三個數控伺服系統代替了傳統的機械進給系統。早期的數控機床同普通機床相比，除進給系統是數控伺服系統外，外形和結構基本相同。我國現在生產的經濟型數控機床，就屬于這種類型，因為這些產品是在普通機床的總體結構基礎上經局部改進而發展出來的。數控機床不僅表現為數量迅速增長，而且在質量性能和控制方式上也有明顯改善。數控機床加工工件時，完全根據計算機發出的指令自動進行加工，不允許頻繁測量和進行手術補償，這就要求機床結構具有較高靜剛度與動剛度，同時要提高結構的熱穩定性，提高機械進給系統的剛度并消除機械傳動間隙，消除爬行。這樣，可以有效避免振動、熱變形、爬行和間隙影響被加工工件的精度。數控機床在當今機械加工設備中有著舉足輕重的作用，而機床有CNC、PLC、進給伺服驅動系統、主軸伺服驅動系統、輔助裝置等部分組成。其中主軸是不可或缺的。高速銑削加工在高速切削加工中扮演著最重要的角色,而高速機床所選用的主軸系統特性的優劣,又直接影響著高速銑削加工的質量。1.1 數控機床電氣控制系統的發展數控機床電氣控制系統的發展與數控系統、伺服系統、可編程控制器的發展密切相關。(一）數控系統的發展隨著微電子技術和計算機技術的飛速發展。數控系統的功能不斷的增多、柔性不斷增強、性能價格比不斷提高。當前數控系統正朝著下面幾個方面發展。1. 高速度、高精度化2. 智能化數控系統應用高技術的重要目標是智能化。智能化主要體現以下幾個方面：（1） 自適應控制技術（2） 附加人機會話自動編程功能（3） 具有設備故障自診斷功能3. 小型化4. 計算機群控5. 具有更高的通信功能（二）伺服系統的發展早期的數控機床伺服系統多采用晶閘管直流驅動系統。并且采用了閉環控制，以獲得良好的動靜態特性。但是由于直流電動機受機械換向的影響和限制，大多數直流驅動系統適用性差，維護比較困難，而且其恒功率調速范圍小。20世紀80年代以后，交流驅動系統進入實用階段。目前交流伺服驅動系統已經基本取代了直流伺服驅動系統。圖1-1數控機床系統伺服（三）可編程控制器的發展1969年在美國出現第一臺可編程邏輯控制器（PLC programmable logic controller）以來，經過多年的發展，PLC現在已成為一種重要、高可靠性、應用場合最多的工業控制微型計算機。1.2 強電控制柜簡介強電控制柜主要用來安裝機床強電控制的各種電氣元件，除了提供數控、伺服等一類弱電控制系統的輸入電源，以及各種短路過載、欠壓等電氣保護外，主要在PLC的輸出接口與機床各類輔助裝置的電氣執行元件之間起連接作用，控制機床裝置，如各種交流電動機，液壓系統電磁閥或電磁離合器等。此外，它也與機床操作臺有關手動按鈕連接。強電控制柜由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關、接線端子和各類電氣保護元件等構成，它與一般普通機床的電氣類似，但為了提高對弱電控制系統抗干擾性，要求各類頻繁啟動或切換的電動機、接觸器等其中的電磁感應器件中均必須并聯RC阻容吸收器；對各種檢測信號的輸入均要求用屏蔽電纜連接。1.3 電氣控制系統設計的意義電氣柜的設計、電氣線路的設計是數控機床靠可靠性的最重要關口，設計的先天缺陷對產品的可靠性影響非常大，有時是無法補救的。一定盡量在設計中避免上述問題的出現，不要等出現問題再去補救，費時費力且會對廠家的信譽產生影響。通過這次畢業設計，可以達到以下目的：1.培養綜合運用專業基礎知識和專業技能來解決工程實際問題的能力；2.強化工程實踐能力和意識,提高本人綜合素質和創新能力；3.使本人受到從事本專業工程技術和科學研究工作的基本訓練,提高工程繪圖、計算、數據處理、外文資料文獻閱讀、使用計算機、使用文獻資和手冊、文字表達等各方面的能力；4.培養正確的設計思想和工程經濟觀點，理論聯系實際的工作作風。第2章 電氣柜的設計2.1 電氣柜柜體設計在設計電柜時，必須充分考慮電柜運輸和使用的環境條件，比如：溫室中，它運行時的溫度最好在045 ；在存貯或運輸中。最好在-20 60 之間。還有濕度通常小于等于75%，短期（一個月內）最好小于等于95%。當然，還要考慮振動、海拔高度等等其他因素。（一）電柜的密封電柜的密封需滿足運輸和使用的環境要求，設計電柜時必須有效防止灰塵、冷卻液和有機溶液的進入，防止其對設備造成傷害。1.密封裝置在空氣入口處使用空氣過濾器，控制氣流以保證進入空氣入口的灰塵量。換氣風扇也應加過濾器處理。風扇要裝在控制柜下面的要進風，上面或頂上的要出風，（熱空氣上升)，電氣柜內裝有變頻器等大功率發熱設備，那么電氣柜上的風扇排氣量要大于內部設備的總排氣量。圖2-1風扇或空氣入口空氣過濾器及護罩2電纜鎖緊裝置電柜到機床的電纜接口設計需使用鎖緊件，備用口需加孔堵滿足密封條件：使用電纜鎖緊裝置進行密封，可同時起到電纜的固定作用。另外，以下情況會導致間隙過大，而導致密封程度過低：(1)密封圈的單孔內穿進多根電纜者;（2）密封圈沒有完全套在電纜護套上或將密封圈割開套在電纜上的；（3）密封圈與電纜護套之間有其它包扎物者;（4）密封圈部分破損；（5）一個進線嘴內多個密封圈的；（6）密封圈內徑大于引入電纜外徑超過1mm；（7）密封圈厚度電纜外徑的0.7倍、密封圈內外徑差電纜外經的0.3倍者。圖2-2電纜鎖緊裝置及孔堵圖片3電柜門及操作站的密封處理使用密封膠條或其他密封措施進行密封處理。如果電柜或操作站部分密封不夠充分，灰塵就會不斷穿過縫隙而附著在單元上，灰塵累積會引起絕緣效果的惡化。圖2-3柜門加密封膠條可防止灰塵累積（二）電柜溫升設計1.設計電柜時，需保證電柜內的溫度上升時柜內和柜外的溫度差不超過10攝氏度。2.一個封閉的電柜必須安裝風扇（或空調等換氣冷卻裝置）以保證內部空氣的循環。風扇需作調整設計以保證空氣以0.5m/sec的速度流過每一個安裝單元的表面，但不能直吹，如果空氣由風扇直接吹向單元，灰塵會很容易附著，容易引起單元的故障，縮短元件使用壽命。熱交換器的排風盡量保證能夠直接作用到伺服或用電設備。3.冷風機和空調的安裝使用有兩種安裝方式，頂裝與側裝。頂裝的優勢在于熱空氣往上，機柜底部應開通風口，形成自下而上的空氣流動，這樣在電器元件表面不容易形成熱點和局部的熱導效應。冷風機主要以給排風為主，即向柜外抽風式。當風機無法達到機柜內降溫的要求時，可選裝機柜空調。選裝機柜空調時應注意功率選擇，功率過大會使機柜內溫度低于或等于28度，極可能形成凝露現象，這將導致電器元件短路等問題。此外，過大功率的機柜空調制冷時間過短，工作與非工作狀態切換頻率過高，對機柜空調本身的使用壽命有很大影響。4.模塊放大器的安裝使用帶有散熱片的模塊盡量將散熱片安裝在電柜外部，因為散熱片對柜內溫度影響很大，同時為防止環境影響可考慮給散熱片增加防護。各種模塊發熱量及計算方法參考“ 電柜溫升計算”。 圖2-4 將模塊散熱片置于電柜外部 圖2-5 防護設計（三）電柜柜體的抗干擾設計電柜設計時還必須考慮到盡量降低噪聲，并且防止噪聲向CNC單元傳送，在柜體設計時須考慮元件的布局情況，盡量減少元件之間相互干擾情況。1單元在電柜內部的安裝和排列必須考慮檢查和維修的方便，元件分交直流布置，走線盡量做到交直流分離，因此要在設計柜體時充分考慮各元件安裝情況。2如果有電磁輻射的元件（比如變壓器，風扇風機，電磁接觸器，線圈和繼電器）安裝在顯示器附近，他們經常會干擾顯示器的顯示。電磁元件位置固定且和顯示器之間的距離小于300mm時，可以通過調整電磁元件的方向來降低對屏幕顯示的影響。3.柜體設計時充分考慮柜體接地策略，預先設計好接地點，詳細參考“ 電柜的抗干擾和接地對策”。（四）電氣柜的制造工藝對于電柜板金的制作要求首先是能夠為柜內電氣設備提供一個可靠的保護箱體，同時必須擁有良好的接地。在實際生產中柜內接地螺絲只是使用鍍鋅螺絲且由于使用焊接的方法固定在柜內，使得被焊接后的螺絲很快就發生銹蝕現象。況且電柜還要經過油漆烘漆等柜體防腐蝕和美觀處理，這樣一來接地螺絲反而成了“準絕緣螺絲”，其接地效果會大打折扣。所以電柜制作時一般采用銅質螺柱，電柜的柜門將全部焊上接地樁而取代過去的接地螺絲。以解決以前“準絕緣”螺絲的問題。電源線導體截面S （mm2）接地銅導體件最小截面Q（mm2）接地螺柱直徑 （mm）S4Q=S，但Q不小于1.5M64S120Q=70M10表2-1接地導體、螺柱關系表2.2 元器件選型低壓電器選型的一般原則：1.低壓電器的額定電壓應不小于回路的工作電壓，即UeUg。2.低壓電器的額定電流應不小于回路的計算工作電流，即IeIg。3.設備的遮斷電流應不小于短路電流，即IzhIch4.熱穩定保證值應不小于計算值。5.按回路起動情況選擇低壓電器。如，熔斷器和自動空氣開關就需按起動情況進行選擇。（一）熔斷器作用：短路保護，做過載保護使用時，可靠性不高，因此不考慮價格因素斷路器更可靠穩定。（二）斷路器作用：過載保護，短路保護，欠壓保護圖2-6斷路器1.正常工作條件 周圍空氣溫度 周圍空氣溫度上限+40; 周圍空氣溫度下限-5; 周圍空氣溫度24h的平均值不超過+35。 海拔:安裝地點的海拔不超過2000m。 大氣條件： 大氣相對濕度在周圍空氣溫度為+40時不超過50%;在較底溫度下可以有較高的相對濕度;最濕月的月平均最大相對濕度為90%,同時該月的月平均最低溫度+25，并考慮到因溫度變化發生在產品表面上的凝露。 污染等級：污染等級為3級。2.一般選型需滿足以下幾點要求：1.斷路器額定電壓線路額定電壓；2.斷路器額定電流線路計算負荷電流；3.斷路器脫扣額定電流線路計算負荷電流；4.斷路器極限通斷能力線路中最大短路電流；5.線路末端單相對地短路電流不小于1.25倍的自動開關瞬時（或短延時）脫扣整定電流；6.斷路器欠電壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓。3.電動機保護用自動開關的選型需滿足以下幾點要求：1.長延時電流整定值電動機額定電流；2.六倍長延時電流整定值的可返回時間電動機起動時間；3.鼠籠形瞬時整定電流為815倍脫扣器額定電流；繞線形瞬時整定電流為36倍脫扣器額定電流。（三）接觸器作用：接觸器用來接通和分斷負載。與熱過載繼電器組合，保護運行中的電氣設備。與繼電控制回路組合，遠控或聯鎖相關電氣設備。接觸器選型原則：接觸器的選型主要需要確定種類，負載類型，主回路參數，控制回路參數輔助觸點，以及電氣壽命，機械壽命等多種情況綜合考慮。1.根據使用目的和要求選型：注意嚴格區分主回路負載類型是直流還是交流。交流接觸器不同于直流接觸器，用于直流負載時只適用于DC-1至DC-5負載，對于DC-5以上的直流負載建議使用直流接觸器。另外電容接觸器不能用普通交流接觸器替代。注：DC-X指直流-使用類別，不做詳細介紹，DC-5指的是串勵電機的起動、反接制動與反向運轉、點動，電機動態分斷情況。2.根據負載類型和主回路參數選型：主回路參數主要是額定工作電壓、額定電流、極數、通斷能力、絕緣電壓和耐受過載能力等。尤其要注意負載類型。接觸器可以運行在不同的負載類型下，但是對應的型號不同，不能完全依靠主極電壓和功率選型。3.控制回路及輔助觸點：接觸器的線圈電壓按照控制回路電壓確定。目前，國產接觸器一般只有交流線圈。如果需要直流線圈，需要選擇進口產品。對于輔助觸點，不同接觸器所允許安裝輔助觸點的位置和個數均不同，需根據實際情況進行選擇。4.電氣壽命和機械壽命：在設計過程中，如果對電氣壽命有嚴格超過數百萬次要求，需特殊注意根據樣本進行選擇符合要求的接觸器類型。（四）變頻器變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達到改變電源電壓的目的，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節能、調速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業自動化程度的不斷提高，變頻器也一樣得到了非常廣泛的應用。 圖2-7 變頻器（五）開關電源 直流電源在電氣線路設計中的合理使用非常重要，原則上系統的輸入、輸出用電源盡可能要采用不同的電源，即每臺機床至少有兩個開關電源，一個提供系統、I/O、面板、光柵接口及輸入X地址使用，一個給輸出Y（DOCOM）地址提供電源驅動柜內或機床外圍元件使用。不要簡單地增加電源容量。嚴禁電源并聯使用。開關電源有以下參數需在選型時關注：1.開關電源的安裝方式，導軌安裝或直接固定2.溫度范圍有三個參數：工作溫度、滿載溫度及存儲溫度，需根據現場工作環境進行選擇。3.輸入電壓及頻率范圍，一般輸入交流電壓110V-240V，50-60Hz，也有直流輸入規格，如有特殊需要可根據樣本進行選擇。4.防護等級，根據現場環境情況確認。 5.環境濕度要求，不同質量的電源能夠承受的濕度范圍不同，具體需參考相應電源樣本確定。6.過載性能：根據樣本中的V/I、I/T進行確認能否達到現場使用要求。7.輸出電壓的可調范圍，不同輸入狀態下可獲得更佳的輸出電壓范圍。額定輸出電流，根據負載情況決定，為保證負載的穩定運轉，電源容量需有一定余量，同時基于節能考慮，當使用一個電源帶多個負載回路時，要清楚負載回路的時序，選擇電源容量大于聯動負載最高值即可滿足。8.盡量將開關電源安裝在遠離強干擾源的位置。9.推薦的外部24VDC電源（穩壓電源）指標：電源電壓必須滿足UL1950的要求。輸出電壓范圍：24V10%(21.6V26.4V)。負載的波動（包括突變電流）：由于外部輸出或其它因素使負載波動時輸出電壓波動不要超出允許范圍。允許的輸入瞬間中斷持續時間（供參考）：10ms(輸入幅值下降100時)20ms（輸入幅值下降50時）。（六）接線端子的選型及布置規范在接線過程中，需盡量按以下規范布置端子排走線：1.交、直流分開在同一類型的端子排中，如果有分配直流的，還有分配交流的，那么把分配直流的端子排和分配交流的端子排分開。要么先直流后交流，要么先交流后直流。即把其中一種排完再排另一種。這樣便于走線，也防止出現錯誤。2.每個端子排上有2個或多個點相通，每個點內只能有一個端子。所以，在用端子排分線的時候，一定要數清接點的個數，不夠用的可使用短接片連接多個端子排，以滿足使用需要，并以此來確定端子排的數量。圖2-8使用短接片連接圖:端子排排號的方法有多種，最常見的就是用阿拉伯數字依次排序，或者用原理圖上的線號直接標記。3.接到端子排上的線號，要與端子排的接點一致，便于查線。因為0V和24V的端子排的數量比較多，所以用短接片短接在一起，但是為了明確各個不同出處及去處的端子，便在線號0V和24V后面加上表示它們在端子排上的位置的線號。例如三點的端子排，由上至下依次標記為A、B、C點。接線表中接到端子排的A點上的0V標記線號為0VA，接線表中接到端子排的B點上的0V標記線號為0VB，依次類推。這樣便于在接線過程中正確接線，防止出現所接線過長過短或線號標記方向錯誤的問題。4.接地端子排的使用圖2-9接線端子圖中可以看出接地端子和普通端子的設計區別在于接地專用端子導軌卡腳處是金屬銅片連接，而導軌和背板通過螺絲或鉚釘連接，同時背板會接地，但由于中間轉接環節多，電阻較大，通常在接地端子排完成后加接一條較粗的接地線直接接地。2.3 電氣控制柜組件的劃分 由于各種電器元件安裝位置不同，在構成一個完整的電氣控制系統時，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：(1)把功能類似的元件組合在一起； (2)盡可能減少組件之間的連線數量，同時把接線關系密切的控制電器置于同一組件中； (3)讓強弱電控制器分離，以減少干擾； (4)為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起； (5)為了電氣控制系統便于檢查與調試，把需經常調節、維護和易損元件組合在起。2.4 抗干擾和接地對策電磁干擾有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合(干擾)到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網絡。在高速PCB及系統設中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發射電磁波并影響其他系統或本系統內其他子系統的正常工作。因為表面安裝和大規模集成電路的應用，CNC的體積已經得到穩步減小。設計上也可以防止外部的噪聲對CNC的損壞。然而，很難定量測量噪聲的水平，并且噪聲有很多不確定的因素。防止內部噪聲的產生和防止外部噪聲傳入CNC都非常重要。如果能注意到這些，就會提高CNC加工中心的穩定性。CNC的功能部件經常和電柜中的能產生噪音的電磁元件裝在一起。可能傳入CNC的噪聲源有電容耦合、電磁感應和對地的循環。以下這些措施實施簡單，效果明顯，能夠很好的提高抗干擾能力。（一）信號線的分離機床中使用的電纜種類如下所述：組信號線抗干擾處理辦法A初級交流電源線將A組電纜與B組和C組電纜分開捆綁（分組捆綁時兩組電纜間距離至少10cm）。或者將A組電纜進行屏蔽（使用接地板在兩組間進行屏蔽）在線圈或者繼電器上安裝滅弧裝置或者二極管。次級交流電源線交流/直流電源線（包括伺服和主軸電機的電源線）交流/直流線圈交流/直流繼電器B直流線圈（24VDC）將直流線圈和繼電器與二極管連接起來。將B組電纜與A組電纜分開捆綁，或者將B組電纜進行屏蔽。B組電纜與C組電纜盡量遠離。建議將B組電纜屏蔽處理。直流繼電器（24DC）CNC和強電柜之間的DI/DO電纜CNC和機床之間的DI/DO電纜連接控制單元及它外圍設備的24-VDC輸入電源電纜CI/O LINK電纜將C組與A組電纜分開捆綁，或者將C組電纜進行屏蔽。C組電纜與B組電纜盡量遠離。用于位置和速度反饋的電纜CNC與主軸放大器之間的電纜位置編碼器的電纜手搖脈沖發生器的電纜CNC與CRT/MDI之間的電纜RS-232-C與RS-422用的電纜電池用的電纜其它屏蔽用的電纜表2-2 機床使用電纜的分類及抗干擾處理措施（二）接地接地的含義是提供一個等電位點或等電位面。接地可以接真正的大地，也可以不接，例如飛機上的電子電氣設備接飛機殼體就是接地。如果接的是大地，則地線的電位就是大地電位，為零電位。1.接地的目的接地的目的有兩個，一是為了保護人身和設備的安全，免遭雷擊、漏電、靜電等危害，這類地線稱為保護地線，應與真正的大地相連接。由于電柜殼體是通過保護地線接大地的，機殼始終保持大地電位，即使人手接觸柜體也不會發生危險。如果不接保護地線，故障時柜體電位很高，這時人手觸及柜體，故障電流就會全部流過人體入地，從而產生觸電的危險；二是為了保證設備的正常工作，例如直流電源常需要有一極接地，作為參考零電位，其他極與之比較。信號傳輸也常常需要有一根線接地，作為基準電位，傳輸信號的大小與該基準電位相比較。對設備進行屏蔽時在很多情況下只有與地相結合，才能起到應有的效果。這類稱為工作地線，在電子設備中一定要注意工作地線的正確接法，否則會產生共地線阻抗干擾、地環路干擾或共模電流輻射等等。2.接地的方式1.單點接地：即把各個接地點用工作地線串聯起來，然后接地。這種接地方式在頻率較低、地線阻抗不大、組內各電路的電平又相差不大的情況下使用比較多，比較簡單，電路布線比較容易。但是由于電源回流的影響，很容易產生共阻抗干擾。2.單點并聯接地：用這種方式接地的各電路的地電位只與本電路的地電流及電線阻抗有關，不受其他電路的影響。在實際電路布置中，常常把單點串聯接地和單點并聯接地方式結合起來使用。單點接地只適用于低頻電路，較長的地線應盡量減少其阻抗，特別是減小電感，例如增加地線的寬度，采用矩形截面導體代替圓導體作地線帶等等。3.多點接地：多點接地的思路是把需要接地的電路就近接到一金屬面上，各電路接地點到金屬面的引線要盡可能縮短。金屬面要導電好、面積大，這樣阻抗很小，不易產生共阻抗干擾，還可改善地線的高頻特性。（三）噪音抑制器強電柜中要用到線圈和繼電器。當這些設備接通/斷開時由于線圈自感應會產生很高的脈沖電壓。導線中的脈沖電壓會對電子線路產生干擾。我們在電柜中采用了滅弧裝置，有效的抑制了導線中的脈沖電壓。選擇滅弧裝置的注意事項1.選擇由電阻和電容組成的滅弧裝置，這種滅弧裝置被稱為CR滅弧裝置。（在交流中使用）（電阻在限制脈沖電壓的峰值時有用。但不能限制脈沖電壓突然升高的電流，所以我們使用CR滅弧器。）2.滅弧器的電容和電阻參考值由靜態線圈的直流阻值和電流來決定。（1） 電阻（R）：線圈的等效直流電阻（2） 電容（C）： I2/10到I2/20 （uF）I：線圈的靜態電流圖2-10 噪音抑制器原理圖選用CR類型的噪聲消除裝置，因為相比與電阻類型的噪聲消除裝置，它即可以限制脈沖電壓的峰值，又能限制脈沖電壓突然的上升沿。二極管用于直流電路選用耐壓值約為外加電壓的2倍，耐電流約為外加電流2倍的二極管。（四）浪涌吸收器為了保護設備，消除由于打弧產生的浪涌電壓，要求在輸入電源的線間和各線與地之間安裝浪涌吸收器。推薦產品如下：應用于200V系統線與線之間RAV-781BYZ-2線與地之間RAV-781BXZ-4應用于400V系統線與線之間RAV-152BYZ-2A線與地之間RAV-801BXZ-4表2-3 浪涌吸收器產品安裝如圖：圖2-11 浪涌吸收器安裝圖如上圖所示，輸入電源單元必須安裝浪涌吸收器以消除由于打弧產生的浪涌電壓。如果不安裝隔離變壓器，則必須安裝浪涌吸收器2。如果安裝隔離變壓器，浪涌吸收器2可不安裝。但是這樣并不能完全消除由于打弧產生的浪涌電壓。注：（1）為了吸收浪涌電壓的效果更好，導線要求盡可能短。導線規格：線徑2mm2導線長度：連接浪涌吸收器1的導線總長（a）和連接浪涌吸收器2的導線總長（b）不能大于2m。（2）如果在電源線上進行過電壓（1000VAC和1500VAC）絕緣強度測試時，應先將浪涌吸收器2去掉。否則，過壓會損壞浪涌吸收器。（3）當浪涌電壓超過浪涌吸收器容量或浪涌吸收器短路時，無保險斷路器（5A）對電網提供保護作用，故必須安裝斷路器。（4）因為正常運行時，沒有電流通過浪涌吸收器1和2，所以斷路器（5A）可以與機床上其他電氣元件共用。可用于伺服單元中電源模塊的電源控制或主軸風扇電機的電源控制。2.5 電氣控制柜接線的注意事項電氣控制柜內部的布局布線很重要，好的布局布線不僅方便于生產和維護，更可以提高數控系統的可靠性。 （一）電氣柜外接 220V供電線的處理注意事項大功率的設備會造成電網的嚴重污染，使電網電壓大幅度的漲落、浪涌。由于我國采用高壓 (220V)、高內阻電網，電網污染嚴重。盡管系統采用了穩壓措施，但電網噪聲仍會竄入系統。據統計，電源的瞬時短路、欠壓、過壓以及電網竄入的噪聲引起 CPU誤動作及數據丟失占各種干擾的90%以上，因此在抗干擾設計中，應重點考慮電源干擾。（二）接地和屏蔽的注意事項良好的接地可以有效的將干擾改變傳導的路徑，瀉放到控制柜或大塊的金屬平面當中去，從而保護敏感設備不受影響。屏蔽則是將內部電路保護起來，使干擾通過屏蔽層傳導到大地中，所以屏蔽層接地非常重要，要求屏蔽層和地進行面搭接，降低阻抗。2.6 電氣控制柜總體配置設計電氣控制柜總體配置設計任務是根據電氣原理圖的工作原理與控制要求，先將控制系統劃分為幾個組成部分(這些組成部分均稱作部件)，再根據電氣控制柜的復雜程度，把每一部件劃成若干組件，然后再根據電氣原理圖的接線關系整理出各部分的進出線號，并調整它們之間的連接方式。總體配置設計是以電氣系統的總裝配圖與總接線圖形式來表達的，圖中應以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關系、走線方式及使用的行線槽、管線等。電氣控制柜總裝配圖、接線圖(根據需要可以分開，也可并在一起)是進行分部設計和協調各部分組成為一個完整系統的依據。總體設計要使整個電氣控制系統集中、緊湊，同時在空間允許條件下，把發熱元件，噪聲振動大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠的地方或隔離起來；對于多工位的大型設備，還應考慮兩地操作的方便性；控制柜的總電源開關、緊急停止控制開關應安放在方便而明顯的位置。總體配置設計得合理與否關系到電氣控制系統的制造、裝配質量，更將影響到電氣控制系統性能的實現及其工作的可靠性、操作、調試、維護等工作的方便及質量。(一)電氣控制柜組件的劃分由于各種電器元件安裝位置不同，在構成一個完整的電氣控制系統時，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：(1)把功能類似的元件組合在一起；(2)盡可能減少組件之間的連線數量，同時把接線關系密切的控制電器置于同一組件中；(3)讓強弱電控制器分離，以減少干擾；(4)為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起；(5)為了電氣控制系統便于檢查與調試，把需經常調節、維護和易損元件組合在一起。（二）連線方式電氣控制柜各部分及組件之間的接線方式一般應遵循以下原則：(1)開關電器、控制板的進出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進出線數選用不同規格的接線端頭或接線鼻子；(2)電氣柜、控制柜、柜(臺)之間以及它們與被控制設備之間，采用接線端子排或工業聯接器連接；(3)弱電控制組件、印制電路板組件之間應采用各種類型的標準接插件連接；(4)電氣柜、控制柜、柜(臺)內的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過渡連接線應采用端子排過渡連接，端頭應采用相應規格的接線端子處理。第3章 調試3.1 手動進給的調試在JOG（手動連續進給）的方式下，移動伺服軸坐標，調整手動倍率開關，確認梯形圖的正確與否，主要觀察如下內容：（1） 軸坐標選擇按鈕和坐標移動是否正確；（2） 調整手動進給倍率開關，確認進給速度是否正常；手動進給，在伺服調整畫面觀察：a)實際位置增益是否和參數1825設定值一致。如果不一致，檢查位置脈沖數PRM_2024的設定b)電流百分數在50%以內；（3） 電機移動過程中，機床是否有震動現象；如果震動，可以降低參數1825或者2021的值；如果在啟動/停止時存在振動，可以改變其加減速時間類型：由直線型改為鐘形或指數型，同時適當增加時間常數數值；如果機床在某一特定區域有振動，而通過降低各環路增益無法降低，很可能是由于機械功能引起，建議使用FANUC servoguide軟件對機械共振進行濾除，詳情請參考0iD簡明聯機調試資料或對應說明書；（4） 手動快速進給操作，檢查梯形圖中各相關信號的狀態以及相關參數；(5） 檢查手動返回參考點的操作：如果返回參考點位置不固定，檢查PRM_1821（參考計數器容量）的設定，或者檢查擋塊位置；(6） 調整手輪操作方式，檢查梯形圖和相關參數，(7） 使用Servo guide軟件調整半閉環伺服特性a)快速時間常數的調整；觀察伺服的速度、電流波形，同時調整時間常數b)檢查半閉環機械剛性狀況；手輪移動各坐標軸，要求1檔倍率移動時，伺服誤差波動在1um以內。檢查機械間隙和爬行現象，確認半閉環的機械剛性狀況。3.2 全閉環伺服系統的調試(1） 設定準備設定全閉環前，首先根據前述內容，將系統參數設定為半閉環狀態，保證其運行正常(2） 進行全閉環伺服設定和調整根據所連接光柵尺的型號，正確設定FSSB參數及伺服相關參數，特別注意光柵尺的精度和系統精度的關系。a） 光柵連接后，請注意光柵尺反饋A/B相的連接方向問題，連接錯誤時出現正反饋，會出現448報警，該報警可以設定PRM_2018#0=1消除。b） 如果出現445軟斷線報警，設定PRM_2003#1=1，以8的倍數增大2064的值c） 另外，如果選擇了1Vpp信號的光柵尺，注意和分離型檢測器的搭配：1Vpp信號光柵尺搭配Fanuc分離型檢測器型號為：A06B-6061-C201TTL信號/（LC絕對型）光柵尺搭配FANUC分離型檢測器信號為：A02B-0303-C205對于1Vpp信號光柵尺使用A02B-0236-C205檢測器時，必須使用倍頻器進行信號轉換。d） 如果選用了距離碼光柵尺，必須確認有距離碼回零功能（帶有絕對地址參考標記的直線尺接口功能）（0iD觀察DGN1139#2=1：J670）e） 使用距離碼回零光柵尺接口時，特別容易受到干擾，造成回零失敗（報警），所以，要特別注意反饋信號電纜的屏蔽接地處理。(3） FSSB的設定全閉環時，必須進行FSSB軸畫面的設定。圖3-1 FSSB軸畫面設定(4） 針對機械剛性差的對策針對機械剛性比較差的情況，可以通過系統的功能來進行補償：a)機械反饋功能b)雙位置反饋功能c)靜摩擦補償功能(5） 通過Servo guide進行優化a)快速進給時間常數的優化b)伺服環增益的調整c)反間隙加速功能的參數調整3.3 系統綜合調試(1）螺距誤差補償：利用激光干涉儀；對應參數：PRM_11350#5=1在對應螺補號前顯示軸名稱PRM_3620= 各軸參考點螺距誤差補償號碼PRM_3621= 各軸最靠近負側的螺距誤差補償號碼PRM_3622= 各軸最靠近正側的螺距誤差補償號碼PRM_3623= 各軸螺距誤差補償倍率需要特別強調：PRM_3620與PRM_3621和PRM_3622不能相同，否則可能導致螺補不生效；(2）背隙補償：利用千分表或激光干涉儀測量；對應參數：PRM_1851= 切削進給時各軸背隙；PRM_1852= 快速移動時各軸背隙；一般情況下，只需要設定1851的值即可。(3）自動程序的運行：對于機床出廠前，強烈建議MTB應進行如下方面測試：主軸定向，剛性攻絲，車螺紋（轉進給），上述內容在0iD簡明聯機調試資料中均有詳細介紹；(4）樣件的試加工：a)模具加工：銑五角錐、半球等；b)零件加工：銑方、方形帶圓弧工件；第4章 結論數控機床由普通機床發展而來，它集機械、液壓、氣動、伺服驅動、精密測量、電氣自動控制、現代控制理論、計算機控制和網絡通信等技術于一體是一種高效率、高精密、能保證加工質量、解決工藝難題，而且又具有一定柔性的生產設備，并正逐步取代普通機床。數控機床的廣泛的使用，給機械制造業的生產方式、產品結構和產業結構帶來了深刻的變化，其技術水平高低和擁有量多少，是衡量一個國家和企業現代化水平的重要標志。本設計主要對電氣柜等設計。通過這次設計，我明白了理論應該結合實際，在具體的操作中，我們會明白到上課時所不明白的知識，使我們能更加準確地掌握知識，理解知識。在這次設計中，我遇到了許多問題，但通過自己堅持不懈地努力，終于解決了難題。參 考 文 獻1 數控機床電氣控制 王浩 施振金 主編 清華大學出版社2 數控機床調試，使用與維護 王鋼 主編 化學工業出版社3 機床電氣控制 劉武發 張瑞 趙江銘 編 化學工業出版社4 數控原理與系統 陳富安 主編 人民郵電出版社5 三菱系列PLC原理