淺談數(shù)字控制系統(tǒng)在鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床中的應(yīng)用

摘 要：在重型鋼軌生產(chǎn)中有一道重要的工藝，就是對(duì)重型鋼軌進(jìn)行尺寸切割，由于高精度的工藝要求，對(duì)重型鋼軌進(jìn)行鋸切時(shí)對(duì)設(shè)備的精密程度要求更高，數(shù)字控制系統(tǒng)由于具有高精度的控制特性，滿足重型鋼軌鋸切的工藝要求，所以在鋼軌鋸切設(shè)備中廣泛應(yīng)用，本文通過河鋼集團(tuán)邯鋼公司大型軋鋼廠的重型鋼軌生產(chǎn)線中奧地利林新格公司重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床來淺談數(shù)字控系統(tǒng)在其中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：西門子SINUMERIK840D數(shù)字控制系統(tǒng)；profibus DP網(wǎng)絡(luò)；數(shù)字控制程序

隨著高速鐵路大規(guī)模的發(fā)展，重型鋼軌的需求量與日俱增，在重型鋼軌生產(chǎn)中有一道重要的工藝，就是對(duì)重型鋼軌進(jìn)行尺寸切割，由于高精度的工藝要求，對(duì)重型鋼軌進(jìn)行鋸切時(shí)對(duì)設(shè)備的精密程度要求更高，數(shù)字控制系統(tǒng)由于具有高精度的控制特性，滿足重型鋼軌鋸切的工藝要求，所以在鋼軌鋸切設(shè)備中廣泛應(yīng)用，本文通過河鋼集團(tuán)邯鋼公司大型軋鋼廠的重型鋼軌生產(chǎn)線中奧地利林新格公司重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床來淺談數(shù)字控系統(tǒng)在其中的應(yīng)用。

接下來我們來簡(jiǎn)要介紹一下什么是數(shù)字控制系統(tǒng)，并且對(duì)數(shù)字控制系統(tǒng)在邯鋼公司這套重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床中的應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

數(shù)字控制系統(tǒng)（numerical control systems）：早期的數(shù)控系統(tǒng)是由硬件電路構(gòu)成的稱為硬件數(shù)控（Hard NC），1970年代以后，硬件電路元件逐步由專用的計(jì)算機(jī)代替而稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，一般是采用專用計(jì)算機(jī)并配有接口電路，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)數(shù)控設(shè)備動(dòng)作的控制。因此現(xiàn)在的數(shù)控一般都是CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)控），很少再用NC這個(gè)概念了

用代表加工順序、加工方式和加工參數(shù)的數(shù)字碼作為控制指令的數(shù)字控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)數(shù)字程序控制系統(tǒng)稱數(shù)控（NC）系統(tǒng)。在數(shù)控系統(tǒng)中通常配備專用的電子計(jì)算機(jī)，反映加工工藝和操作步驟的加工信息用數(shù)字代碼預(yù)先記錄在穿孔帶、穿孔卡、磁帶或磁盤上。系統(tǒng)在工作時(shí)，讀數(shù)機(jī)構(gòu)依次將代碼送入計(jì)算機(jī)并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)形式的電脈沖，用以控制工作機(jī)械按照順序完成各項(xiàng)加工過程。數(shù)控系統(tǒng)的加工精度和加工效率都較高，特別適合于工藝復(fù)雜的單件或小批量生產(chǎn)。它廣泛用于工具制造、機(jī)械加工、汽車制造和造船工業(yè)等[1]。

上面我們已經(jīng)了解了什么是數(shù)字控制系統(tǒng)了，接下來我們著重介紹一下邯鋼公司重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床的這套數(shù)字控制系統(tǒng)，重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床采用了西門子SINUMERIK840D的數(shù)字控制系統(tǒng)，西門子SINUMERIK840D數(shù)字控制系統(tǒng)是由數(shù)控及驅(qū)動(dòng)單元（NCU）、人機(jī)界面（MMC）、西門子可編程控制器（PLC）3部分組成，由于在集成系統(tǒng)時(shí)，總是將SIMODRIVE611D驅(qū)動(dòng)和數(shù)控單元（NCU）并排放在一起，并用設(shè)備總線互相連接。這樣來說SIMODRIVE611D驅(qū)動(dòng)和數(shù)控單元（NCU）就統(tǒng)一為一個(gè)整體，從而組成數(shù)字控制系統(tǒng)就由3部分組成，這3部分相對(duì)獨(dú)立，如何對(duì)這3部分進(jìn)行通信連接呢，接下來我們介紹一下[2]。

對(duì)于SINUMERIK840D數(shù)字控制系統(tǒng)中的數(shù)字及驅(qū)動(dòng)單元（NCU）、人機(jī)界面（MMC）、西門子可編程控制器（PLC）的通訊是怎么樣的呢，人機(jī)界面和可編控制程器是通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，而數(shù)字及驅(qū)動(dòng)單元（NCU）和可編程控制器（PLC）以及人機(jī)界面（MMC）都是通過工業(yè)profibus DP網(wǎng)進(jìn)行通訊，這樣就把主要的3部分建立了連接，這樣使得分散的3部分能夠統(tǒng)一起來，聯(lián)合協(xié)調(diào)工作。

建立了物理通訊之后就需要在軟件中建立通訊協(xié)議，西門子SIMODRIVE611D數(shù)字控制系統(tǒng)中可以通過建立DB數(shù)據(jù)塊來進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，邯鋼公司大型軋鋼廠的這套鋸鉆聯(lián)合機(jī)床中的數(shù)控系統(tǒng)就是利用DB數(shù)據(jù)塊進(jìn)行控制字通訊的，這樣通過建立了完整的物理以及軟件通訊協(xié)議，就把相對(duì)獨(dú)立的3部分有機(jī)的聯(lián)合了起來，然后就可以在人機(jī)界面（MMC）寫入數(shù)控程序，通過數(shù)控程序存取在高集成度的數(shù)據(jù)控制板（NCU）中，數(shù)控程序運(yùn)在人機(jī)交換界面（MMC）中進(jìn)行運(yùn)行得出的執(zhí)行結(jié)果，可以通訊到數(shù)字控制板（NCU）和可編程控制器（PLC）中從而進(jìn)一步對(duì)直流變頻器、伺服式電機(jī)和邏輯動(dòng)作PLC進(jìn)行控制。

通過上文我們已經(jīng)全面了解邯鋼公司重型鋼軌生產(chǎn)線，鋸鉆聯(lián)合機(jī)床的西門子SIMODRIVE611D數(shù)控系統(tǒng)的一些基本概念和通訊軟件系統(tǒng)，下文將要闡述數(shù)字控制系統(tǒng)中執(zhí)行數(shù)字程序?qū)に嚨膽?yīng)用。

由于重型鋼軌鋸切生產(chǎn)工藝精密度極高，對(duì)于百米60型重型鋼軌來說正負(fù)公差只有10mm，這么高精度的工藝要求，簡(jiǎn)單的西門子可編程控制器（plc）數(shù)字編碼器就很難滿足高精度的工藝控制要求，就需要數(shù)字控制系統(tǒng)中利用數(shù)字程序根據(jù)實(shí)體光柵矯正編寫執(zhí)行程序，從而進(jìn)行鋼軌長(zhǎng)度的定位鋸切。

對(duì)于西門子SIMODRIVE611D系統(tǒng)來說不光具備簡(jiǎn)單的可編程控制器（plc）數(shù)字編碼器進(jìn)行定位測(cè)量，而且還有實(shí)體光柵來對(duì)數(shù)字編碼器的數(shù)值進(jìn)行實(shí)體矯正。具體校正步驟如下：第一，對(duì)實(shí)體光柵的實(shí)際位置用激光定位器反復(fù)測(cè)量得到一個(gè)最接近真實(shí)值的測(cè)量值，第二，編寫數(shù)控程序用來把編碼器值通過最接近真實(shí)值的測(cè)量值來進(jìn)行矯正。這樣就能得到一個(gè)最接近實(shí)際值的測(cè)量值，從而進(jìn)一步通過西門子SIMODRIVE611D數(shù)字控制系統(tǒng)來控制直流私服步進(jìn)式電機(jī)對(duì)重型鋼軌進(jìn)行定位鋸切，滿足工藝要求。

本文通過闡述河鋼集團(tuán)邯鋼分公司大型軋鋼廠重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床來淺談數(shù)控系統(tǒng)在其中的應(yīng)用，由于本人從事相關(guān)工作時(shí)間較短，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)鉆研程度有限，論文中難免出現(xiàn)紕漏，望廣大同仁予以包含，發(fā)現(xiàn)相關(guān)論文中出現(xiàn)的問題還望雅正。

參考文獻(xiàn)

[1]楊國安.數(shù)字控制系統(tǒng)：分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].西安交通大學(xué)出版社，2008.

[2]徐正平.西門子840D數(shù)控系統(tǒng)[J].機(jī)電一體化，1998，（3）：30.

（作者單位：河鋼集團(tuán)邯鋼分公司大型軋鋼廠）