SINUMERIK 840Dsl在多附件銑頭時(shí)轉(zhuǎn)矩限制和速度限制功能的研究

■威海華東數(shù)控股份有限公司（山東 264200）高山 周全

在大型龍門加工中心和鏜床的使用中，為了擴(kuò)展加工范圍，經(jīng)常會(huì)用到直角附件頭、延伸附件頭和萬向附件頭等大型附件銑頭。這些附件銑頭由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在進(jìn)行機(jī)加工時(shí)需要限制電機(jī)的最高輸出轉(zhuǎn)矩和附件銑頭的最高轉(zhuǎn)速，否則會(huì)損傷附件銑頭，帶來設(shè)備安全事故。通過西門子840Dsl的系統(tǒng)功能，由不同的附件銑頭來設(shè)定對(duì)應(yīng)的多套轉(zhuǎn)矩和速度參數(shù)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩限制和速度限制功能，可滿足保護(hù)附件銑頭、安全生產(chǎn)的要求。

1.系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

（1）轉(zhuǎn)矩限制。西門子840Dsl系統(tǒng)一套驅(qū)動(dòng)可以配置8套驅(qū)動(dòng)參數(shù)組（DDS Drive data sets），同一驅(qū)動(dòng)、同一電機(jī)采用不同的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，控制電機(jī)的特性。通過驅(qū)動(dòng)PLC接口信號(hào)DB3x.DBX21.0、DB3x.DBX21.1、DB3x.DBX21.2激活不同的驅(qū)動(dòng)參數(shù)組，如圖1所示。

驅(qū)動(dòng)配置：由于系統(tǒng)默認(rèn)只能設(shè)置一套驅(qū)動(dòng)參數(shù)，所以需要增加驅(qū)動(dòng)參數(shù)套數(shù)。在HMI或IBN驅(qū)動(dòng)配置中出現(xiàn)如圖2所示的畫面，數(shù)字1～8表示配置幾套驅(qū)動(dòng)參數(shù)，可根據(jù)需要設(shè)置參數(shù)套數(shù)，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)自動(dòng)拷貝到新建立的參數(shù)組中，已存在的參數(shù)組，數(shù)據(jù)保留。

圖1 驅(qū)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)換接口信號(hào)

圖2 驅(qū)動(dòng)參數(shù)套數(shù)設(shè)置

驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)矩設(shè)置：驅(qū)動(dòng)配置后，驅(qū)動(dòng)參數(shù)中P1520和P1521的個(gè)數(shù)由默認(rèn)的1個(gè)增加為圖2中設(shè)置的個(gè)數(shù)，通過驅(qū)動(dòng)參數(shù)P1520[0…1]設(shè)置轉(zhuǎn)矩上限，P1521[0…1]設(shè)置轉(zhuǎn)矩下限。

PLC處理：如圖3所示，假如有2個(gè)附件銑頭，分別用M0.1（附件頭1）和M0.2（附件頭2）兩個(gè)標(biāo)志位表示，P1520[0]和P1521[0]設(shè)置第一個(gè)附件銑頭的上下限轉(zhuǎn)矩值，P1520[1]和P1521[2]設(shè)置第二個(gè)附件銑頭的上下限轉(zhuǎn)矩值，則通過下面的PLC程序可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩限制切換。程序如下：

圖3 PLC處理

（2）速度限制。西門子840Dsl操作界面上，操作區(qū)“參數(shù)”→“設(shè)定”→“主軸”界面中，如果需要改變主軸轉(zhuǎn)速，可以將光標(biāo)定位在“最小”、“最大”或“G96時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速限制”欄中輸入新的數(shù)值。這3個(gè)數(shù)值對(duì)應(yīng)參數(shù)如下：

最?。篘43210 MDD_SPIND_MAX_VELO_G25

最大：N43220 MDD_SPIND_MAX_VELO_G26

G96：N43230 MDD_SPIND_MAX_VELO_LIMIT

但在實(shí)際使用的過程中，操作者修改參數(shù)會(huì)使操作變得復(fù)雜，也容易出現(xiàn)遺忘的情況，為此可以用附件頭識(shí)別碼和NC數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的修改。首先使用西門子提供的軟件NC-VAR-Selector找到相應(yīng)的NC-var變量，如圖4所示，在區(qū)域A中模塊SE下的軸專用的設(shè)定數(shù)據(jù)里，找到需要更改的NC變量“SPIND_MAX_VELO_G26”，并生成AWL源文件。

圖4 NC-var變量的選擇

如圖5所示，在生成的源文件中“bereich_u_einheit：BYTE :=B#16#67;”設(shè)置了對(duì)應(yīng)的軸號(hào)，“B#16#67”表示軸號(hào)為7。編譯源文件后即可生成可供PLC修改NC數(shù)據(jù)的變量接口模塊DB120。

圖5 源文件

下面通過PLC程序來實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自動(dòng)賦值：假設(shè)有3個(gè)附件銑頭，在安裝附件頭的滑枕端面上會(huì)有3個(gè)電感式接近開關(guān)，每個(gè)附件頭安裝端面對(duì)應(yīng)位置上都有接近開關(guān)的感應(yīng)裝置，當(dāng)任何一個(gè)附件頭安裝到位后，系統(tǒng)PLC通過接近開關(guān)的接通來識(shí)別安裝的附件頭型號(hào)。這里分別用3個(gè)標(biāo)志位表示：M0.1（附件頭1），M0.2（附件頭2），M0.3（附件頭3），3個(gè)附件銑頭對(duì)應(yīng)的最大速度為500r/min、800r/min和1000r/min。首先從NC中讀出當(dāng)前主軸的速度設(shè)定值G26-SD43220，并將其裝入MD140中：

在使用不同的附件銑頭時(shí)選擇對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速：

將需要的轉(zhuǎn)速寫入SD43220 SPIND_MAX_VELO_G26中：

3.結(jié)語

近幾年隨我國制造業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)于大型機(jī)床的需求也逐漸增多，附件銑頭的應(yīng)用也越來越廣泛，應(yīng)用西門子840Dsl系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩限制功能和速度限制功能，能在使用過程中很好地保護(hù)附件頭，降低了附件銑頭的故障率，提高了生產(chǎn)效率。

[1]任雙艷，等.STEP7開發(fā)基礎(chǔ)及應(yīng)用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.