吳四海等
摘 要:文章主要介紹了西門子840D數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控車床中的應用,介紹840D數(shù)控的控制原理、系統(tǒng)構成和性能概述,以及在實際應用過程中的一些維護經(jīng)驗。通過文章的介紹,希望對相關工作起到借鑒的意義。
關鍵詞:數(shù)控系統(tǒng);NCU;控制原理
前言
MPM-C13接箍車絲機是生產(chǎn)接箍工件的主要設備,由此設備構成的接箍線年創(chuàng)產(chǎn)值近億元,采用840D與SINU-MERIK_611數(shù)字驅動系統(tǒng)和SIMATIC S7可編程控制器一起,構成全數(shù)字控制系統(tǒng),大大提高了機床的效率,降低了機床的操作難度,也提高了加工的精度。
1 840D數(shù)控系統(tǒng)組成
840D數(shù)控系統(tǒng)由數(shù)控及驅動單元(NCU),MMC,PLC模塊三部分組成。在集成系統(tǒng)時,總是將SIMODRIVE611D驅動和數(shù)控單元NCU并排放在一起,并用設備總線相互連接。
1.1 NCU(Numerical Control Unit)數(shù)字控制部件
根據(jù)硬件不同,NCU分為NCU561.2,NCU571.2 NCU572.2,NCU573.2(12軸),和NCU573.2(32軸)等若干種型號。NCU單元中集成有SINUMERIK 840D數(shù)控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片。
1.2 MMC(Man Machine Communication)人機通訊
人機通訊負責NC數(shù)據(jù)的輸入和顯示。
包括三部分: OP(Operation Panel),MMC,MCP。
1.2.1 OP 操作面板
OP單元和MMC構成機床系統(tǒng)與操作者之間的交換界面。建立的條件是SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)應用的是MPI(Multiple Point Interface)總線技術。
1.2.2 MMC
MMC實際上是一臺計算機(PCU)。目前有三種PCU模塊PCU20、PCU50、PCU70。一般最常用的有MMC102.2(對應于PCU20)及MMC103(對應于PCU50、PCU70),MMC103接口X3與OP031通過MPI總線連接,MMC103接口X4與MCP接口X20相連通過MPI多點通信協(xié)議與NCU接口X101連接。
1.2.3 MCP 機床操作面板
MCP是專門為數(shù)控機床而配置的操作面板,它是通過MPI總線連接于數(shù)控系統(tǒng)。有車床版MCP和銑床版MCP兩種,我廠采用車床板操作面板。
1.3 PLC模塊
SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)的PLC部分使用的是西門子SIMATIC S7-300的軟件及模塊,在同一導軌上從左到右依次是電源,接口模塊及信號模塊。PLC的CPU與NC的CPU是集成在NCU中的。電源模塊是為PLC和NC提供電源+24V和+5V。接口模塊是用于級之間互連。信號模塊是用于機床PLC輸入/輸出的模塊。
2 現(xiàn)場MPM-C13車床的應用
MPM-C13車床主要用于對接箍工件加工,車絲機由機床本體、主軸箱、刀架、翻轉卡盤、液壓站、鐵屑輸送器、冷卻裝置、機械手等幾大部分構成。該機床采用SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng),數(shù)控系統(tǒng)通過總線與CRT、MCP、MMC103、S7-300和ET-200 PLC相連。
2.1 加工程序
接箍加工主要通過編制執(zhí)行加工程序實現(xiàn),編程語言N程序編號地址,10程序段編號,G預備功能,X/Y/Z位置數(shù)據(jù),F(xiàn)進給,S主軸速度,T刀具編號。
2.2 PLC程序
主要通過刀臺旋轉控制程序來分析其應用。
當執(zhí)行M06 Txx指令時,DB21.DBX61.0換刀脈沖來,同時刀號賦值到DB21.DBW119中,可以按位讀出,如表1。
在S7-300的PLC中通過譯碼讀出的DB21.DBW119各個位的邏輯關系組合成不同的條件,作為刀臺旋轉的目標刀位,同時發(fā)出請求信號,我廠程序為M160.0為1號刀請求,在程序中編制安全保護條件滿足的同時啟動刀臺旋轉,刀臺旋轉共分4個步驟:(1)刀臺啟動,運行閥得電。(2)判斷-1位置,條件滿足減速閥得電。(3)判斷位置信號刀位。(4)壓下鎖緊。通過一系列梯形圖邏輯,實現(xiàn)了刀臺的手動、自動旋轉控制。
3 維修中積累的經(jīng)驗
經(jīng)過多年對840D數(shù)控系統(tǒng)維護,積累了一些經(jīng)驗,小結如下。
3.1 840D系統(tǒng)具有診斷功能可以很方便的通過診斷畫面監(jiān)視各關鍵點的狀態(tài)
MENU SELECT->診斷->PLC狀態(tài)->即進入診斷畫面
(1)右面符號軟鍵可以選擇顯示“符號/地址”,E開頭時帶注釋 I開頭時不帶注釋。
(2)診斷畫面有文件功能軟鍵
按“文件功能”->把光標移到下面的框內->按“SELECT”鍵可以選擇各個組(刀臺、卡盤等)->按“裝載”,可以裝載選擇組的數(shù)據(jù)到PLC狀態(tài)中進行監(jiān)視->按“是”。
3.2 840D單個文件備份
單個文件備份時是每個軸每個通道的備份。
MENU SELECT->啟動->機床數(shù)據(jù)->文件功能->進入備份對話框可以選擇通用NCMD/通用機床數(shù)據(jù)/軸機床數(shù)據(jù)/驅動機床數(shù)據(jù)等幾項(顯示數(shù)據(jù)沒什么用)->存儲->選擇“是”
此時將所選擇的數(shù)據(jù)備份到了“NC-生效-數(shù)據(jù)”目錄下的機床數(shù)據(jù)中MENU SELECT->服務->數(shù)據(jù)輸出->磁盤->啟動
3.3 S7歸檔
進入S7-300程序->打開所用的程序->點“FILE”->Archive->ok->選擇U盤的目錄->輸入文件名->SAVE
3.4 返參考點過程及相關參數(shù)
3.4.1 按“REF”再按“+”執(zhí)行返參考點操作,軸開始移動找REF CAM(減速擋塊)
此時相關參數(shù)34010=0
34020=1000 快速速度
34030=1000000 返參最大位移量
3.4.2 壓上減速擋塊后,減速找編碼器“0”位脈沖
此時相關參數(shù)34040=300 爬行速度
34050=0 感應減速后向后找
34060=20 在編碼器兩圈內找 2*10=20
3.4.3 停止在參考點上
此時相關參數(shù)34070=300 定位速度
34080=0 柵格偏移量
34090=0.71 偏移量補償
4 軟件相關
SINUMERIK 840D的軟件主要處理NCU和PLC之間,PLC與MMC之間的接口信號,NC的參數(shù)配置(包括各種補償)以及PLC報警文本。NC、PLC和MMC之間既相互獨立,又相互聯(lián)系,彼此交換信息。
840D數(shù)控系統(tǒng)為設計人員提供了大量的接口控制信號,如:PLC-NCK控制信號、PLC-MMC控制信號、MMC-NCK控制信號。主要用到的接口信號有:軸的控制信號、急停信號、復位信號、硬件限位開關,參考點信號、程序控制信號等。
5 結束語
西門子840D數(shù)控系統(tǒng)是目前較為先進的控制系統(tǒng),其程序設計簡單,維護方便,尤其是自定義界面和循環(huán)程序的應用,使機床操作更加便捷智能。在MPM-C13車床的應用也為改造大中型數(shù)控機床提供了寶貴的經(jīng)驗。