臥式加工中心數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

齊博，陳宏超

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110142）

臥式加工中心數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

齊博，陳宏超

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110142）

SINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)是常見(jiàn)的定位于臥式加工中心的數(shù)控系統(tǒng)。因其具有中文系統(tǒng)，全數(shù)字驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于各類(lèi)數(shù)控加工中心。本文以SINUMERIK802D系統(tǒng)的組成因素及連接方式為研究對(duì)象，重點(diǎn)介紹了該系統(tǒng)內(nèi)置的PLC，并通過(guò)操作面板的PLC程序介紹其內(nèi)置PLC的編制方法。

數(shù)控系統(tǒng)；組成；連接

1 SINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

SINUMERIK802D因其具有中文系統(tǒng)，全數(shù)字驅(qū)動(dòng)以及結(jié)構(gòu)和調(diào)試簡(jiǎn)單的特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用臥式加工中心中。SINUMERIK802D系統(tǒng)內(nèi)置PLC子系統(tǒng)滿(mǎn)足了客戶(hù)對(duì)機(jī)床進(jìn)行邏輯控制的要求。其PLC系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言，并隨機(jī)帶有標(biāo)準(zhǔn)的PLC子程序庫(kù)和實(shí)例，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了制造廠(chǎng)生產(chǎn)的效率。

2 數(shù)控電氣系統(tǒng)的組成及連接

I/O裝置、數(shù)控單元、輔助測(cè)量裝置、可編程控制器PLC以及電氣控制裝置組成了最常見(jiàn)的數(shù)控系統(tǒng)（如圖1）。

圖1 數(shù)控系統(tǒng)的組成

（1）I/O裝置。輸入輸出裝置主要功能為對(duì)加工零件所使用程序的編制、存儲(chǔ)、打印和機(jī)床的加工的信息的顯示等。

（2）數(shù)控單元。數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控單元,操作者可以通過(guò)機(jī)床控制面板、鍵盤(pán)和通信接口向數(shù)控系統(tǒng)指令或零部件的加工程序。數(shù)控系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)后經(jīng)過(guò)計(jì)算和處理,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn),將數(shù)字量通過(guò)I/O模塊向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出邏輯控制指令，伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)完成操作者發(fā)出的加工程序或控制指令。位置、角度、速度等機(jī)械量還有溫度、壓力、流量等物理量是數(shù)控系統(tǒng)所控制的部分。按其控制方式不同將其規(guī)劃為兩類(lèi)：數(shù)據(jù)運(yùn)算處理控制和時(shí)序邏輯控制。其中時(shí)序邏輯控制通常依靠PLC實(shí)現(xiàn)。

（3）伺服系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)與加工中心本身的電傳動(dòng)聯(lián)系是依靠伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。伺服電動(dòng)機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及位置檢測(cè)反饋裝置是伺服系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)分別為執(zhí)行元件和動(dòng)力源。

（4）主傳動(dòng)系統(tǒng)。主傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)床工作時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩的一個(gè)重要部件。通常有兩類(lèi)：電氣無(wú)級(jí)調(diào)速及齒輪有級(jí)變速。

（5）強(qiáng)電控制柜。強(qiáng)電控制柜的組成部分主要有：①系統(tǒng)預(yù)設(shè)的繼電器。②接觸器。③變壓器。④電源開(kāi)關(guān)接線(xiàn)端子。⑤各類(lèi)電氣保護(hù)元器件等。

（6）輔助裝置。輔助裝置主要包括以下部分：①APC自動(dòng)交換機(jī)構(gòu)。②A(yíng)TC刀具自動(dòng)交換機(jī)構(gòu)。③APC夾緊放松機(jī)構(gòu)。④回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。⑤液壓控制系統(tǒng)。⑥潤(rùn)滑切削液裝置。⑦排屑裝置。⑧各種保護(hù)裝置等。

3 數(shù)控系統(tǒng)中的PLC程序設(shè)計(jì)

（1）PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的作用。利用SINUMERIK802D系統(tǒng)內(nèi)置PLC子系統(tǒng)?？梢酝瓿刹僮骱蜋C(jī)床控制面板的控制、冷卻控制、潤(rùn)滑控制、坐標(biāo)軸的控制以及換刀控制等常用的控制。數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試的基礎(chǔ)是PLC應(yīng)用程序的正確性。只有在確認(rèn)程序和接線(xiàn)正確無(wú)誤后,才能調(diào)試伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)床的相關(guān)參數(shù)以及對(duì)刀庫(kù)的控制功能。以機(jī)床操作和控制面板為例介紹系統(tǒng)內(nèi)置PLC的編程方法。

PLC應(yīng)用程序?qū)⒖刂泼姘迳系姆绞竭x擇以及手動(dòng)操作等信息傳遞給數(shù)控單元；PLC應(yīng)用程序還將從操作面板上獲得刀具冷卻、換刀以及導(dǎo)軌潤(rùn)滑等信號(hào)傳遞給數(shù)控單元實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制。

（2）數(shù)控系統(tǒng)PLC控制設(shè)計(jì)。SINUMERIK802D系統(tǒng)內(nèi)置PLC子系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的PLC編程語(yǔ)言以及內(nèi)部預(yù)設(shè)的程序段和實(shí)例，有效簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作?？s短了整機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)間。

802D數(shù)控系統(tǒng)提供了具有接口信號(hào)的初始化、基本操作功能、急停處理和坐標(biāo)軸使能等基本功能的程序模塊以及相關(guān)子程序庫(kù)。

由上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，ICP-OES法的測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，在允許誤差范圍內(nèi)，具有良好的準(zhǔn)確度。

2.2 溶解樣品時(shí)酸的選擇

由于7A04試樣含有小于0.5%的硅元素，鹽酸可以完全溶解試樣，因硫酸黏度較大，影響霧化效率，故不推薦采用。

2.3 共存元素的影響

試樣和所選試液中有基體元素鋁和其它待測(cè)元素。選擇元素間干擾少的測(cè)量譜線(xiàn)，試驗(yàn)表明基體元素鋁和其它待測(cè)元素對(duì)分析無(wú)明顯影響。

2.4 ICP-OES法的優(yōu)勢(shì)與不足

2.4.1 優(yōu)勢(shì)。通過(guò)上述數(shù)據(jù)可知，ICP-OES等離子體光譜法測(cè)定7A04鋁合金中鉻、銅、錳、鎂、鋅、鐵等元素，標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)線(xiàn)性良好，相關(guān)系數(shù)大于0.999，相對(duì)誤差小于3%，回收率在90%～110%之間，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果滿(mǎn)意。

在分析效率上，ICP-OES法消解一個(gè)鋁合金樣品，可同時(shí)測(cè)定多種元素，分析效率比國(guó)標(biāo)法要快很多，同時(shí)所涉及的藥品種類(lèi)很少。

2.4.2 不足。高純氬氣的成本較高，溶解樣品時(shí)對(duì)酸的選擇具有一定局限性，要盡量選擇鹽酸或是硝酸，少用或是不用硫酸和磷酸。后期儀器的維護(hù)成本較大，對(duì)霧化器、霧化室、矩管等核心部件維護(hù)要求較高，更換成本較大。

[1]顧紅燕，ICAP6000/7000系列ICP-AES培訓(xùn)教材.

[2]美國(guó)熱電公司，元素分析2007年用戶(hù)會(huì)論文集.

TG659

A

1671-0711（2016）10（下）-0133-02