精雕机电控系统工作原理及维修一、 精雕机电控系统工作原理，220AC或，380AC1、 精雕机的系统框图AC,220V控制计算机DB37控制电缆控制卡计算机JDTESTEN3D控制柜蜂鸣器I/O转换器机床光检、对刀仪、行程开关、急停电源控制DB25机床信号机床侧板（转接板）电源滤波风扇电源（）X轴驱动器X轴进给Y轴驱动器Y轴进给照明电源（4）Z轴驱动器Z轴进给抱闸电源（4）Z轴抱闸步进电机驱动电源(32V)（4）A轴驱动器A轴进给照明控制变压器主轴变频器主轴伺服变压器主轴冷却系统（水泵）工件冷却系统（油泵）风扇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。l 控制计算机 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制计算机内插槽中，运行精雕的控制软件，就可以控制机床按用户的要求工作。l 控制柜控制柜包括以下几部分：1）、电源系统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伺服控制柜）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24Vd、 风扇电源：直流12V为控制柜和电脑风扇供电e、 I/O转换器电源：直流12V、5V输出f、 步进电机驱动电源：32V三路输出（仅步进控制柜用）2）、机床进给控制系统a、 三轴或4轴步进电机驱动器：有2细分、8细分、32细分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3）、主轴电机控制系统a、变频器进线滤波器b、变频器：自产小变频、自产小变频、台达变频、施耐得变频等4）、控制信号转接、转换系统（I/O转换器） 机床（仅电器相关部分）1）、机床进给执行机构 X、Y、Z、A轴的进给执行电机（包括步进和伺服两种）2）、主轴驱动机构 切削电主轴3）、光检、行程开关、急停、照明、抱闸等信号及其转接板 转接的信号包括：X+、X-、Y+、Y- 四路行程开关信号X0、Y0、Z0、Z1四路光检信号D0 一路对刀仪信号、一路急停信号照明、抱闸信号l 附件1）、主轴电机冷却系统（水泵）2）、工件、刀具冷却系统（油泵）l 连接电缆1）、37芯电缆线：计算机与控制柜的连接电缆2）、25芯电缆线：机床与控制柜的连接电缆3）、机床对接电缆：进给驱动电缆 光码盘信号电缆主轴驱动电缆水泵、油泵电缆宏观地讲，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。关于开环、半闭环和全闭环的含义在后面控制部分论述。2、 控制卡的工作原理精雕机控制卡是精雕机的控制心脏，主要功能如下：l 给控制柜提供上电信号l 给各进给轴提供指令脉冲信号和方向信号l 给主轴提供主轴转速信号和启动信号l 给出快速移位信号（伺服驱动器用来切换电子齿轮比）l 检测各轴的光检信号、对刀仪信号l 检测行程开关信号、伺服报警检测、光码盘零位信号l 检测急停信号l 给出水泵的控制信号l 同控制软件配合生成各轴运动的运动曲线精雕机控制卡在近几年的发展过程中经历了几次变化（主要指40卡）。从ISA低压卡、ISA高压卡到目前的PCI卡，PCI卡有PCI40-01、PCI40-02、PCI40-03三种。各卡的变化和使用时间如下表所示：型号使用时间备注ISA低压卡2001.10ISA接口、8254计数器、TTL驱动ISA高压卡2001.102002.5ISA接口、8254计数器、+12V、-12V高压驱动ISA伺服卡2002.012002.5ISA接口、7128可编程，用量很少PCI40-012002.042003.9PCI接口，EN3D升级后可兼容ISA高压卡和伺服卡PCI40-022003.0920012.12去掉一片16V8，增加快速移位，兼容于PCI40-01PCI40-032003.12增加光码盘校零功能，兼容于PCI40-01、PCI-02目前主要使用的是PCI40-03卡，其具体框图如下：电源控制PCI总线 POWER Z1-POWEEROM(93C46)PCI/ISA 桥（） Z2-POW W-POW指令脉冲输出 X-PULSE总线驱动、地址译码、I/O X-DIR Y-PULSE脉冲发生器轴脉冲分配 FAST Y-DIR X-Y EN Z-PULSE Z-DIR光检输入主轴转速限位信号输入 Y1-PULSE Z1-PULSE双Y、双Z选择 X0 Y0 Z0 A0 D0 X+ X- Y+ Y- 5档转速信号输出从框图中可以看到，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曲线。控制卡的常见故障：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：l 控制柜无法正常启动l 主轴电机转速档不正确或主轴不转l 某一轴单方向运动l 原点信号、行程开关信号不稳定l 几个轴同时出现异常，且无规则l 严重地出现丢步l 不能校正原点（光码盘校零）出现以上现象可能的原因是：l 控制卡未插好或芯电缆线未插好l 控制计算机由于病毒、数据丢链、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l 电源系统地线被干扰l 控制卡型号不正确，如双、双、不同版本的卡用错l 控制卡上某一器件损坏或质量不稳定l 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。3、380V的伺服控制系统的工作原理（1）、主电源回路原理图如下： K1：空开（GG45 C25 3P）F1：滤波器（C5JB-6A）K2：交流接触器B1：伺服变压器F2：滤波器（C5JB-6A）P2：I/O转换器和风机电源P1：Z轴抱闸电源B1：控制变压器（2）、电源的控制 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板的电源上电信号就可以通过固态继电器控制控制柜的上下电了。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，该门开关就会自然合上。如果控制柜上不了电就查以上东西。（3）、I/O转换器 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、申请备件时一定要注意。 型号使用时间备注IO4203A2001.122002.03高压接口、自产变频器IO4303A2002.03目前高压接口、自产变频器IO4403A-012002.082002.12台达变频器IO4403A-032002.122003.9台达变频器IO4403A-042003.092004.2台达变频器，快速移位、伺服报警IO4403A-052004.2目前台达变频器，光码零位 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，遇到这种情况请首先关心一下I/O转换器的版本号，如果不是台达G的版本先予以更换。 关于IO4403-06转换器目前，精雕40控制系统存在以下问题：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