进给驱动装置 进给伺服单元 操作面板 PLC 辅助装置输入/输出设备 数控装置 电气回路主轴驱动装置主轴单元测量装置机 床本体实验一 数控系统的基本原理、组成和RS-SY-802CBL 操作编程一、实验目的：1、了解数控系统的特点、基本组成和使用。
2、了解数控系统常用部件的原理及作用。
3、熟悉数控系统综合实验台，了解数控系统综合实验台的连接和基本操作。
4、了解数控系统的基本操作5、了解数控系统的基本编程二、实验设备：1、RS-SY-802CBL 数控机床综合实验系统 三、实验必备知识：（一）数控系统的基本原理和组成数控技术是传统的机械制造技术、液压气动技术、传感检测技术、现代控制技术、计算机技术、信息处理技术、网络通讯技术的集成，是制造自动化的关键基础。
数控系统一般由输入输出装置、数控装置（或数控单元）、主轴单元、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、测量装置组成如图1所示。
数控系统图1 数控系统的组成 （1）输入输出装置输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印和显示或是机床的加工的信息的显示等。
简单的输入输出装置只包括键盘和若干个数码管，较高级的系统一般配有CRT 显示器和液晶显示器。
一般的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT 显示器外，还有磁盘等。
（2）数控装置 数控装置是数控系统的核心，这一部分主要包括微处理器、存储器、外围逻辑电路及和数控系统其它组成部分联系的接口等。
其原理是根据输入的数据段插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件（伺服单元、驱动装置和机床），加工出所需要的零件。
因此，输入、轨迹插补、位置控制是数控装置的三个基本部分。
（3）伺服单元和驱动装置伺服单元接受来自数控装置的进给指令，经变换和放大后通过驱动装置转变成机床工作台的位移和速度。
因此伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。
根据接受指令的不同伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又分为直流伺服单元和交流伺服单元。
驱动装置把放大的指令信号变成为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。
和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。
伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置。
从某种意义上说，数控机床功能强弱主要取决于数控装置，性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。
（4）可编程控制器可编程控制器（PC，Programmable Controller）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下使用而设计的。
由于最初研究这种装置的目的，是为了解决生产设备的逻辑及开关量控制，故也称为可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）。
当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称为可编程逻辑机床控制器（PMC，Programmable Machine Controller）。
PLC主要完成和逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上的具体要求，它接受数控装置的控制代码M（辅助功能）、S（主轴转速）、T（选刀、换刀）等顺序动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作；它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床动作，另一方面将指令送往数控装置用于加工过程的控制。
（5）主轴驱动系统主轴驱动系统和进给伺服驱动系统有很大的差别，主轴驱动系统主要是旋转运动。
现代数控机床对主轴驱动系统提出了更高的要求，这包括有很高的主轴转速和很宽的无级调速范围等，为满足上述要求，现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流异步电动机配矢量变换变频调速的主轴驱动系统（6）测量装置测量装置也称反馈元件，通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置，和指令值比较产生误差信号以控制机床向消除该误差的方向移动。
此外，由测量装置和数显环节构成数显装置，可以在线显示机床坐标值，可以大大提高工作效率和工件的加工精度。
常见测量装置有光电编码器、光栅尺、旋转变压器等。
按有无检测装置，CNC系统可分为开环和闭环数控系统，而按测量装置的安装位置又可分为闭环和半闭环数控系统。
开环数控系统的控制精度取决于步进电机和丝杠的精度，闭环数控系统的精度取决于测量装置的精度。
因此，测量装置是高性能数控机床的重要组成部分。
图3所示为802CBL数控系统基本构成；图4为802CBL数控系统接口图；图3 802CBL 数控系统基本构成X20高速接口X200-X201开关量输出信号主轴编码器信号X10手轮接口X1电源接口图4数控系统接口布局X3/X4/X5测量接口X100-X105开关量输入信号X2 RS232 通讯接口LED 显示灯S1设定开关X7驱动接口F1保险丝急停开关接地螺钉（7）PLC输入输出装置802CBL采用西门子S7-200作为PLC输入输出装置，通过端口X100-X105可接48点PNP型开关量输入信号，通过端口X200-X201可接16点PNP型开关量输出信号，所有接口信号均展开到实验台上的开关量输入模块和开关量输出模块上，可以通过端子测量，也能通过单刀钮子开关进行模拟输入。
（二）SINUMERIK 802CBL 操作编程1、西门子SINUMERIK 802 SBL操作面板：NC键盘区（左侧）软菜单键垂直菜单键加工显示报警应答键返回键选择/转换键菜单扩展键回车/输入键区域转换键上挡键光标向上键 上档：向上翻页键光标向下键 上档：向下翻页键光标向左键光标向右键删除键（退格键）空格键（插入键）数字键上挡键转换对应字符字母键上挡键转换对应字符机床操作面板区域（右侧）复位键主轴停键数控停止键快速运行叠加数控启动键X 轴点动键用户定义键 带LED 灯Y 轴点动键用户定义键 不带LED 灯Z 轴点动键增量选择键轴进给正 带LED 灯点动键轴进给100% 不带LED 灯回参考点键轴进给负 带LED 灯自动方式键主轴进给正 带LED 灯单段运行键主轴进给100% 不带LED 灯手动运行键主轴进给负 带LED 灯主轴正转主轴反转屏幕划分图中元素缩略图 含义（1）当前操作区域MA 加工 PA 参数 PR 程序 DI 通讯 DG 诊断 （2）程序状态STOP 程序停止 RUN 程序运行 RESET 程序复位 （3）运行方式JOG 点动方式MDA 手动输入，自动执行 AUTO 自动方式（4）状态显示SKP 程序段跳跃，跳步的程序段在其段号之前用一斜线表示，这些程序段在程序运行时跳过不执行DRY空运行,轴在运行时将执行设定数据“空运行进给率”中规定的进给值ROV 快速修调，修调开关对于快速进给也生效 SBL 单段运行 M1 程序停止PRT 程序测试（无指令给驱动） 1_1000 INC步进增量（5）操作信息 （6）程序名（7）报警显示行 在有在NC 或PLC 报警时才显示报警信息 （8）工作窗口 工作窗口和NC 显示（9）返回键软键菜单中出现此符号表明存在上一级菜单 （10）扩展键出现此符号表明同级菜单中存在其他扩展菜单 （11）软键（12）垂直菜单 出现此符号时表明存在其他菜单功能（13）进给轴速度培率在此显示当前进给轴的速度倍率 （14）齿轮级在此显示主轴当前的齿轮级 （15）主轴速度倍率在此显示当前进给轴的速度倍率数控编程指令表 地址 含义 赋值说明编程D 刀具刀补号 0-9整数，不带符号用于某个刀具T 的补偿值D …F进给率 0.001-99999.999刀具/工件的进给速度，对应G94或G95，单位为毫米/分钟或毫米/转F …G G 功能（准备功能字）已事先规定 G 功能按G 功能组划分G …G0 快速移动 1:运动指令 (插补方式) 模态有效G0X …Y …Z … G1直线插补G1X …Y …Z …F …G2 顺时针圆弧插补G2X …Y …I …K …F …;圆心和终点G2X …Y …CR=…F …;半径和终点G2AR=…I …J …F …;张角和圆心G2AR=…X …Y …F …;张角和圆心G3 逆时针圆弧插补 G3……;同G2 G5中间点圆弧插补G5X …Y …Z …IX=…JY=…KZ=…F …G33 恒螺距的螺纹切削S …M …;主轴转速 G33 Z …K …;在Z 向带补偿夹具攻丝G331 不带补偿夹具切削内螺纹SPOS=…;主轴处于位置调节状态G331 Z …K …S …; 在Z 向不带补偿夹具攻丝,右旋螺纹或左旋螺纹通过螺距的符号确定:+: 同M3 -: 同M4G332 不带补偿夹具切削内螺纹—退刀G331…;同G331G4 暂停时间 2:特殊运行,非模态G4 F …或G4 S …;自身程序段G63 带补偿夹具切削内螺纹G63 Z … F …S …M … G74 回参考点 G74 X …Y …Z …; 自身程序段 G75 回固定点G75 X …Y …Z …; 自身程序段 G158 可编程的偏置 3:写存储器,非模态G158 X …Y …Z …; 自身程序段G258 可编程的旋转G258 RPL …;在G17到G19平面中旋转,自身程序段 G259 附加可编程旋转G259 RPL …;在G17到G19平面中附加旋转,自身程序段G25 主轴转速下限 G25S …; 自身程序段 G26 主轴转速上限 G26S …; 自身程序段 G17 X/Y 平面 6:平面选择,模态有效G17…所在平面的垂直轴为刀具长度补偿轴 G18 Z/X 平面 G19 Y/Z 平面G40 刀尖半径补偿的取消7:刀尖半径补偿,摸态有效G41 调用刀尖半径补偿，刀具在轮廓左侧移动G41 调用刀尖半径补偿，刀具在轮廓右侧移动G500 取消可设置零点偏置 8: 可设定零点偏置,模态有效G54 第一可设置零点偏置G55 第二可设置零点偏置G56 第三可设置零点偏置 G57 第四可设置零点偏置G53 按程序段方式取消可设定零点偏置 9:取消可设置零点偏置段方式G60 准确定位 10:定位性能模态有效G64 连续路径方式G9 准确定位，单程序段有效 11:程序段方式准停段方式有效G601 在G60，G9方式下准确定位，精 12:准停窗口,模态有效G601 在G60，G9方式下准确定位，粗G70 英制尺寸 13:英制/公制尺寸,模态有效G71 公制尺寸 G90 绝对尺寸 14:绝对尺寸/增量尺寸,模态有效G91 增量尺寸G94 进给率F ，单位毫米/分 15:进给/主轴,模态有效G95 主轴进给率F ，单位毫米/转G901 在圆弧段进给补偿开 16:进给补偿,模态有效G900 进给补偿“关”G450 圆弧过渡 18:刀尖半径补偿时拐角特性,模态有效G451 等距线的交点I插补参数 ±0.001 …99999.999,螺纹: 0.001…200000.000 X 轴尺寸，在G2和G3中为圆中心坐标；在G33、G331和G332中表示螺距大小J 插补参数±0.001…99999.999,螺纹:0.001…200000.000Y轴尺寸，在G2和G3中为圆中心坐标；在G33、G331和G332中表示螺距大小K 插补参数±0.001…99999.999,螺纹:0.001…200000.000Y轴尺寸，在G2和G3中为圆中心坐标；在G33、G331和G332中表示螺距大小L 子程序名及子程序调用7位十进制整数,无符号L．。