西門子840D數(shù)控系統(tǒng)在車削加工中心電氣系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

楊愷

（中國航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動機(jī)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150066）

本文舉某數(shù)控系統(tǒng)的電氣改造案例，論證數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行改造升級之后提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行的應(yīng)用效果。案例中的數(shù)控系統(tǒng)由西門子生產(chǎn)，型號為SINUMERIK840C，從德國引進(jìn)。該數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)不同的配置在大板上安裝不同的子板，配備S5系列PLC進(jìn)行包括大板結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和邏輯控制；驅(qū)動為SIMODRIVE611D，長期使用后，為提高車削加工中心的使用率做出貢獻(xiàn)。該車削中心進(jìn)行各種車銑復(fù)合加工，系統(tǒng)配有兩個伺服軸和主軸，經(jīng)過長期使用已經(jīng)出現(xiàn)老化的跡象，系統(tǒng)故障時有發(fā)生，但是機(jī)械部分狀態(tài)還比較穩(wěn)定。經(jīng)過論證，采用840C數(shù)控系統(tǒng)配備升級改造的方案，方案對于原有得611D驅(qū)動依然保留，同時對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，而且選用840D數(shù)控系統(tǒng)作為升級改造的對象，經(jīng)過實踐證明不僅保證了通用性，而且還大大節(jié)省了升級改造費用。此項技術(shù)具有強(qiáng)大的全數(shù)字化功能，技術(shù)領(lǐng)先，成為主流數(shù)控系統(tǒng)之一。

1 電氣系統(tǒng)的硬件升級改造設(shè)計思路

新的機(jī)床改造采用全閉環(huán)控制，設(shè)計工作中首先要了解各模塊的功能和連接關(guān)系，根據(jù)機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)硬件的安裝與配線的結(jié)構(gòu)做好硬件升級改造設(shè)計。西門子數(shù)控車削加工中心由尾座、閉式中心架、床頭箱、刀架構(gòu)成機(jī)床的主體，具有數(shù)控全功能的特點，屬于臥式車削加工中心。驅(qū)動沿用原來的611D，機(jī)床的輔助設(shè)備包括冷卻裝置、液壓油箱、切屑輸送器、油溫控制器。改造采用的硬件配置包括：1FK7系列電動機(jī)，1PH7系列主軸、西門子S7-300系列PLC。根據(jù)原840C系統(tǒng)的電氣原理，SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)硬件連接對數(shù)字驅(qū)動模塊進(jìn)行了重新的設(shè)置，論證了電動機(jī)轉(zhuǎn)速大小、定位控制的數(shù)據(jù)交換、設(shè)備總線接口X151與611D驅(qū)動總線接口X341連接，精確定位和控制數(shù)控機(jī)床，采用檢測元件的方式對接口X421和數(shù)字驅(qū)動模塊(611D)位置接口X411構(gòu)成的全閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測，通過伺服電動機(jī)編碼器和光柵尺。

2 PLC軟件的安裝與調(diào)試

隨系統(tǒng)提供的SINUMERIK840D Toolbox軟件，數(shù)控系統(tǒng)包括基本PLC部分和追加部分。如S7-300可編程控制器以及編程軟件、機(jī)床控制程序，根據(jù)機(jī)床控制規(guī)模，追加部分順應(yīng)控制需求進(jìn)行控制。

SINUMERIK840D的PLC存儲區(qū)域?qū)幊唐髋cSINUMERIK840D之間的PC適配器及MPI通訊電纜進(jìn)行清理步驟為以下幾點。

（1）按一下NCU上Reset復(fù)位按鈕，此時NCU上的數(shù)碼管顯示為6，將NCU上S4旋鈕開關(guān)設(shè)置為中央控制單元。

（2）NCU上的兩排LED中右邊一排紅燈應(yīng)滅掉，等若干秒后，將NCU上S4旋鈕開關(guān)，由3擰到2，再停若干秒。

（3）將NCU上S4緩慢擰動，右上的一個綠燈亮，完成了PLC內(nèi)存清理。

3 機(jī)床數(shù)據(jù)MD的安裝與調(diào)試過程。

在搭建的一個簡單的、小規(guī)模的機(jī)床數(shù)據(jù)平臺上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床數(shù)據(jù)的裝載、NCK內(nèi)存的清除，用戶機(jī)床參數(shù)的設(shè)置過程中，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床數(shù)據(jù)裝載的基礎(chǔ)上，已裝入標(biāo)準(zhǔn)MD，按RESET鍵，將S3擰到1，完成清內(nèi)存，這樣可保持正常工作狀態(tài)。SIEMENS公司為用戶進(jìn)行機(jī)床數(shù)據(jù)裝載到NCK內(nèi)的操作，根據(jù)的是被控制機(jī)床的特點，再開發(fā)設(shè)置被控制機(jī)床所需要的機(jī)床參數(shù)，從類型來看由于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床數(shù)據(jù)是SINUMERIK840D，機(jī)床參數(shù)很多，因此要密切關(guān)注以下幾個數(shù)據(jù)：特殊機(jī)床數(shù)據(jù)、主軸機(jī)床數(shù)據(jù)、通用機(jī)床數(shù)據(jù)、進(jìn)給軸機(jī)床數(shù)據(jù)等。圖1為車削加工中心驅(qū)動模塊。

圖1 車削加工中心驅(qū)動模塊

進(jìn)入機(jī)床參數(shù)設(shè)置菜單，系統(tǒng)設(shè)定數(shù)據(jù)按軟功能鍵菜單選擇，如軸名、換刀時間、位置控制周期、系統(tǒng)時鐘周期、等系統(tǒng)參數(shù)。SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)的一些運(yùn)行參數(shù),設(shè)置通道特殊機(jī)床數(shù)據(jù)，主要包括德馬吉數(shù)控車削中心軸名設(shè)置有X、Z、SP1、SP2共4個軸。主要說明本設(shè)備所處的通道號，以及軸號與軸名的對應(yīng)關(guān)系，其中SP1和2為旋轉(zhuǎn)軸，X、Z為直線軸。按軟功能鍵(Channel Specific)，通道特殊機(jī)床數(shù)據(jù)同在一個通道內(nèi)，軸名不能重復(fù)，系統(tǒng)設(shè)定數(shù)據(jù):按軟功能鍵General進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)定數(shù)據(jù)的設(shè)置。機(jī)床數(shù)據(jù)都不過濾，再按軟功能鍵MachineDate，進(jìn)入?yún)?shù)菜單。過濾器功能這時用Display Option，取消，進(jìn)入驅(qū)動配置頁面，按M M C上的水平軟功能鍵進(jìn)入通道，進(jìn)行機(jī)床數(shù)據(jù)MD的設(shè)置(D RIV ECONFIG)。

表1為車削加工中心驅(qū)動模塊位置表。

表1 車削加工中心驅(qū)動模塊位置表

下一坐標(biāo)軸電動機(jī)參數(shù)配置，根據(jù)實際情況選1AXIS或者2AXI，水平軟功能鍵(INSERT MODEL)會在被按下后，按照電動機(jī)銘牌選相應(yīng)代號的電動機(jī)。我們這里選擇的是雙軸模塊，用垂直軟功能鍵(DRIVE+)或者(DRIVE-)選，直到進(jìn)給軸進(jìn)給驅(qū)動，完成后進(jìn)行驅(qū)動的配置，主軸MSD未被激活，是淺灰色的，主軸MSD、進(jìn)給驅(qū)動FDD軟功能鍵變清晰,被激活。電動機(jī)的選擇需要遵循安裝電動機(jī)銘牌選相應(yīng)代號，啟動電動機(jī)。圖2為西門子SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)。

圖2 西門子SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)

4 結(jié)語

綜上所述,經(jīng)過對系統(tǒng)應(yīng)用調(diào)試中的統(tǒng)籌兼顧,最終確定了西門子SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)的升級改造方案，設(shè)置了PLC程序及SINUMERIK840D機(jī)床參數(shù)，使得該系統(tǒng)成為了當(dāng)今世界較為先進(jìn)的控制系統(tǒng)。如今，進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用，主旋律是升級改造車削加工中心，堅持?jǐn)?shù)控系統(tǒng)的主旋律，讓數(shù)控車削加工中心無論在功能強(qiáng)大性、運(yùn)行可靠性、性能全面性、可維修簡便性等方面都達(dá)到了一個新的高度，重新煥發(fā)了生命，而且也滿足了企業(yè)獲得最大經(jīng)濟(jì)效益的生產(chǎn)目標(biāo)，達(dá)到預(yù)期目的。

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