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[交流分享] CNC-POWERUP【CNC数控机床电源的配置】

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发表于 2019-4-11 17:53:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
使用CNC控制时要做的第一件事情是提供CNC电源,我们已知FANUC 0i Mate-C/D CNC控制单元使用DC24V电源,从CP1/CPD1端子输入。CNC上电(CNC powerup)是指数控系统获得电源、工作正常后,进入系统版本号显示屏幕,系统进入初始化(自检)的过程。



CNC电源的配置

外部DC24V电源可使用开关电源(switch power supply)提供,如图1所示。开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,一般由脉冲宽度调制(PWM)控制集成电路和MOSFET晶体管构成。


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图1 开关电源



下面的视频展示了一位CNC爱好者在家中DIY如何连接开关电源。连接时一定要注意电气安全,点击“阅读原文”,学习CNC数控知识。

L(Live)连接火线,如视频中的黑线;

N(Neutral)连接零线,如视频中的白线;

G(Ground)金属外壳须可靠接地,如视频中的绿线;

+V 连接直流电压输出正端;

-V 连接直流电压输出负端。

开关电源一旦通电,由绿灯指示。





开关电源把AC220V输入电源转换为DC24V输出,供给CNC控制单元使用。FANUC对此电源是外购,不负责此电源的维修。

1. 开关电源的电压值选择

FANUC 0i Mate-C/D CNC的电源电压范围为DC24V±10%(21.6V~26.4V),即电源电压的瞬间变化和波动要求在10%以内(根据维修经验,24V电源电压最好在22.5V以上,否则启动不了)。



通常,工作电压下降到小于或等于21.6V 时,CNC即解除对伺服的控制,伺服断电。因此当机床有垂直轴时,应选择电压保持时间长的直流电源,以减小断电(或电源出现故障)时垂直轴的下落量。若DC24V电源的维持时间短,则在伺服电机内置制动器抱闸前伺服即断电,其结果就造成垂直轴下落量的增加。通常,有足够电容容量的直流电源在AC电源切断时能保持较长时间。



2. 开关电源的容量选择

CNC所用开关电源容量应为下列项目之和:

①CNC控制单元中各印刷板耗容;

②MDI 键盘耗容;

③LCD或CRT的耗容(以上三项共计1.5A);

④I/O单元耗容(约1A);

⑤伺服放大器控制电路耗容(1.5A);

⑥约+20%的余量。



总容量为4.8A,因此,可选择DC24V/120W的标准稳压电源。如果容量不够,系统可能不工作,或工作出错。根据表1,可选择S-145型。

表1 某品牌开关电源型号表

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CNC上电控制

一般情况下,我们可以设计成如图2所示的电路,通过开关K1控制CNC电源DC24V的有无。

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图2 CNC上电原理图



但是,由于CNC属于可靠性要求较高的控制部件,其电源设计必须考虑诸多因素。

1. CNC电源在断电时应能维持较长时间,以防止或减少垂直轴下落,故CNC ON/OFF控制(即K1)宜在稳压电源的AC输入侧进行,不宜在稳压电源的DC24V输出与CNC之间进行;

2. 应与电网隔离,故采用隔离变压器;

3. 整个回路里要有短路保护,故开关电源两侧都需加装断路器;

4. 触点保护,故继电器或接触器两侧需加装续流二极管或灭弧器;

5. 很多机床还要求“开门断电”功能,即电柜门开启时CNC不能启动,故在电柜应安装门开关和解锁钥匙。



CNC通电和断电通常采用机床控制面板上的“CNC启动”和“CNC停止”按钮来触发K1的通断,如图3所示。

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图3 CNC启动与停止按钮



CNC上电设计案例

根据以上分析,某加工中心的CNC上电回路设计如图4所示。

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图4 CNC上电设计回路示例

CNC电源主回路(负载回路)元件的作用如下:

控制变压器TC2:获得相应电压,并使CNC电源与电网隔离。

开关电源PSU1:将AC220V转换为DC24V。

断路器QF6、7:CNC电源短路保护,正常时接通(ON状态)。

接触器触点KM2:控制CNC电源的通断,即K1。

数控系统FANUC 0i Mate-C/D:最终控制对象。



CNC电源控制回路(红框部分)元件的作用如下:

CNC启动按钮SB1:启动CNC电源(接常开触点)。

CNC停止按钮SB2:切断CNC电源(接常闭触点)。

接触器线圈KM2:接通CNC电源(线圈得电,主触点闭合,CNC通电)。

灭弧器RC2:保护回路中的触点.
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