智能系统的硬件设备及连接结构认知方案

任务导入

i5T3 机床系统电气柜如图1.2.1所示，请将其中电气柜内的电气元件进行标识，并对PLC 卡、DAC 卡、驱动模块的接口进行说明，论述以上电气元件与系统的连接关系。

图1.2.1　i5T3 机床系统电气柜

知识平台

1.CNC 系统概要

NC 是Numerical Control（数值控制）的缩写，NC 系统是自动控制机床工作台，刀架等位置和速度的装置。NC 系统以前是由晶体管、IC 等电子元件构成的。随着微型计算机的出现，由计算机组成的NC 系统并进一步商品化，这种NC 系统称为CNC（Computerized Numerical Control）系统。CNC 系统的第一个C 是内装计算机的意思。

在控制器的构成方面NC 系统和CNC 系统的不同点如下。

1）硬件NC 系统

（1）运算和控制的顺序回路是由晶体管、二极管、电阻、电容等电子元件构成的。

（2）扩展功能依赖控制回路（硬件），因此功能的扩展受限制。

2）软件NC（CNC）系统

（1）内部装有小型计算机、微型处理器和存储回路。运算及控制逻辑等大部分NC 系统功能均由软件处理。

（2）扩展功能主要由软件进行，扩展性好，这是较大的特点。

CNC 是集成了多学科的综合控制技术。

如图1.2.2所示，一台CNC 系统包括以下几个部分：

（1）CNC 系统控制单元（数值控制器部分）；

（2）伺服驱动单元和进给伺服电动机；

（3）主轴驱动单元和主轴电动机；

(4)PLC;

（5）机床强电柜（包括刀库）控制信号的输入/输出（I/O）单元；

（6）机床的位置测量与反馈单元（通常包括在伺服驱动单元中）；

（7）外部轴（机械）控制单元，如刀库、交换工作台、上下料机械手等的驱动轴；

（8）信息的输入/输出设备，如电脑、磁盘机、存储卡、键盘、专用信息设备等；

（9）网络，如以太网、HSSB（高速串行总线）、RS-232C 口等加工现场的局域网。

图1.2.2　CNC 系统的基本组成框图

2.i5系统的特点

i5系统作为一种CNC 系统，其特点如下：

（1）先进的信息技术——车间生产管理系统不同i 平台，引领生产模式的变革；

（2）高端的技术平台——基于PC、全数字总线技术、高速高精、智能化定制工具，代表着技术发展的方向、高开放性；

（3）兼容模拟量控制方式和全数字控制方式；

（4）基于PC 的数控技术；

（5）EtherCAT 实时总线通信技术；(www.xing528.com)

（6）数字伺服运动控制技术；

（7）覆盖产品全生命周期的智能化功能。

1）i5系统基本构架

i5系统是基于PC 的第六代数控产品，代表着数控技术的发展方向，十分方便地根据客户需求进行客户化定制，开发各种智能化工具方便用户使用，如图1.2.3、1.2.4、1.2.5、1.2.6所示。

图1.2.3　i5系统基本架构

图1.2.4　i5T3 模拟量解决方案

图1.2.5　i5T5 HSHA 伺服数字量解决方案

图1.2.6　i5M4 HSHA 伺服数字量解决方案

2）i5系统硬件接口

（1）i5系统硬件接口如图1.2.7所示。

图1.2.7　i5系统硬件接口

JP1—EtherCAT 通信接口；JP2—i-Port 网络端口；JP3—急停接口；JP4—外部220 V AC 电源接口；JP5—内置电源模块；JP6—接地；JP7—手持设备接口，32 针母头连接器。

（2）DAC 卡。DAC 卡是数控系统与模拟量驱动之间的数模转换装置，它将数控系统的数字量命令转换成模拟量电压发给模拟量驱动（目前车床中与超同步主轴和安川Sigma5伺服驱动配合使用）。四通道DAC 卡如图1.2.8所示。

图1.2.8　四通道DAC 卡

1—电源接口；2—ECAT 总线输入接口；3—ECAT 总线输出接口；4—总线状态指示灯；5—板卡状态指示灯；6—伺服接口；7—急停按钮接口；8—抱闸信号输出接口；9—外编码器电源。

（3）PLC 卡。PLC 卡（见图1.2.9）实现对外围电路的输入/输出功能，输入电流为24 V（若输出负载较大，则尽量使用两个+端子供电）。

建议IN 端口接入前方ECAT 控制站的输出端口，OUT 接入后方ECAT 控制站的输入端口。

PLC32：32 个输入接口，32 个输出接口；PLC48：48 个输入接口，48 个输出接口。对应接口逻辑电平“1”时，对应状态指示灯LED 发光，否则对应LED 灯熄灭。

图1.2.9　PLC 卡

1—电源接口；2—ECAT 总线输入接口；3—ECAT 总线输出接口；4—总线状态指示灯；5—板卡状态指示灯；6—数字量输出接口；7—数字量输出状态指示；8—数字量输出接口；9—数字量输入状态指示。

（4）HSHA 驱动器（应用于数字量控制模式）如图1.2.10所示。

图1.2.10　HSHA 驱动器

练习与提高

1.i5系统一般由（　）、（　）、（　）和（　）组成。

2.试说出i5系统的PLC 卡、DAC 卡和伺服驱动器的作用。