数控系统与伺服控制的研究与应用

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1、数控系统与伺服控制的研究与应用摘要：一般来说，数控系统和伺服系统都使用同一厂家的产品来配置，这样的好处是配套性好，各项功能参数出厂设置匹配度较高，各种接口电缆都是标准的，使用起来相对方便，调试也简单，也存标准化的售后技术服务，省去了使用客户的不少麻烦。但有些情况需要用不同厂家的数控系统与伺服系统来进行配置，比如设备改造，成本控制，PLC控制伺服的专机改造等因素。因此本文主要针对这类情况的配置调试进行了相关的技术研宄和探讨。关键词：设备改造PLC数控系统数字伺服1.前言近几年，数控技术的发展是日新月异，变化惊人的，各种品牌的数控产品也层出不穷，从目前的

2、国际市场来看，以发那科和西门子两家的数控系统作为数控机床核心的产品占了75%，而从国内市场来看，以这两家的数控系统作为数控机床核心的产品也占了50%,其余部分主要巾国产数控系统占据，主要以广州数控，华中数控等为主。进口数控产品质量虽然很好，但价格相对来说较贵，而国产数控产品虽然功能上与国际主流数控产品有着一定的差距，但是其价格要便宜得多，而且国产数控产品的功能要求已基本能满足中小型企业的需求，因此得到了国内很多客户的青睐。我们通过利用设备改造，使用其他相对合理的数控产品來控制保留在原先设备上的伺服驱动，或者说用原先设备上的数控系统来控制改换的伺服驱动

3、，这样一来就可以省去很多不必要的经济开支，降低了成本，而且功能也达到了要求。2.数控系统的基本概念与理论数控技术，简称数控(NumericalControl—NC),是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用Y计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控(ComputerizedNumericalcontrol—CNC)。为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统(Numericalcontrolsystem),数控系统的核心是数控装置(Nu

4、mericalController)。数控系统是所右数控设备的核心。数控系统的主要控制对象是坐标轴的位移(包括移；速度、方向、位置等)，丼控制信息主要來源于数控加工或运动控制程序。因此，作为数控统的最基本组成应包括:程序的输入/输出装置、数控装置、伺服驱动这三部分。输人输出装罟机床本■体2-1数控机床的组成伺服呕动反氓装S3.伺服系统的基本概念与控制原理伺服系统（servosystem）亦称随动系统，属于自动控制系统的一种，它用来控制被控对象的转角（或位移），使其能自动地、连续地、精确地复规输入指令的变化规律。它通常是具有负反馈的闭环控制系统，有的场

5、合也可以用开环控制來实现其功能。全数字伺服一般采用位置控制、速度控制和力矩控制的三环结构。系统硬件大致由以下儿部分组成：电源单元；功率逆变和保护单元；检测器单元；数字控制器单元；接口单元。相对应伺服系统由外到内的“位置”、“速度”、“转矩”三个闭环，伺服系统一般分为三种控制方式。在使用位置控制方式时，伺服完成所有的三个闭环的控制。在使用速度控制方式时，伺服完成速度和扭矩（电流）两个闭环的控制。一般来讲，我们需要位置控制的系统，既可以使用伺服的位置控制方式，也可以使用速度控制方式，只是上位机的处理不同。而扭矩控制方式时伺服系统只进行扭矩的闭环控制，即电

6、流控制，只需要发送给伺服单元一个目标扭矩值，多用在单一的扭矩控制场合。如图2-1为伺服控制的原理2.数控系统控制伺服驱动的方式与调试方法数控系统控制伺服驱动其实并不复杂，只要熟悉清楚其内部信号的含义，并使两者的定义的指令信号和位置反馈等信号相匹配，再通过对数控系统和数字伺服中相关参数的设定就能达到控制的目的。目前市场上主流数控产品均可控制大部分的驱动产品，如SIEMENS,FANUC等。下面以我厂日本铣床改造中，使用华中HNC-21MD系统和安川SGDB系列驱动为例来具体说明。HNC-21数控装置提供了三类轴控制接口：串行接口，脉冲接口，模拟接口，可

7、与目前流行的大多数驱动装备连接。首先我们需要了解下华中11NC-21MD系统的指令接门定义，11NC-21MD使用的是脉冲接口，如图所示：XS30〜XS33（DB15头孔座针）8:DIR-7:CP-6:OUTA5:GD4:+5V3:Z+2:B+1:A+15:DIR+14:CP+13:GD12:+5V11:Z-10:B-9:A-信号名说明A+、A-编码器A相位反馈信号B+、B-编码器B相位信反馈信号Z+、Z-编码器Z脉冲反馈信号+5V，GNDDC5V电源OUTA模拟指令输出（-20mA〜+20mA）CP+、CP-指令脉冲输出（A相）DIR+、DIR

8、-指令方向输出（B相）注：OUTA模拟指令信号在HNC-21LID型号中无效。图4-1HNC-21MD指令接