德國(guó)科堡20—10FP數(shù)控龍門銑床電氣系統(tǒng)改造

王連富

摘 要：結(jié)合該機(jī)床的電氣系統(tǒng)大修改造實(shí)例，詳細(xì)介紹數(shù)控機(jī)床電氣大修改造的過程，以及數(shù)控機(jī)床電氣改造中的需要注意的事項(xiàng)。通過文章的介紹，希望對(duì)相關(guān)工作起到借鑒的意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)控龍門銑床；西門子840D數(shù)控系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)改造

20-10FP數(shù)控龍門銑床是1988年從科堡機(jī)床廠引進(jìn)的一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，該機(jī)床數(shù)控部分使用西門子的8MC數(shù)控系統(tǒng)和S5-115U可編程序控制器，驅(qū)動(dòng)部分使用西門子的SIMOREG 6RA26系列可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)、1HU3系列直流伺服進(jìn)給電機(jī)和Kessler直流主軸電機(jī)，位置反饋部分使用的是海德漢公司的光柵尺和編碼器。經(jīng)過20多年的運(yùn)行，電氣系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)嚴(yán)重老化，所以該機(jī)床在日常工作中故障頻繁，因此決定對(duì)該機(jī)床的數(shù)控和電氣部分進(jìn)行改造。

1 技術(shù)準(zhǔn)備

1.1 確定改造方案

選用德國(guó)西門子的數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、可編程序控制器和海德漢公司位置反饋裝置，數(shù)控部分選用840D數(shù)控系統(tǒng)和S7-300可編程序控制器，驅(qū)動(dòng)部分選用611D交流伺服控制系統(tǒng)、1FT6進(jìn)給電機(jī)和1PH7主軸電機(jī)，位置反饋部分進(jìn)給軸選用海德漢的LB 382C光柵尺和ROD 486編碼器，主軸選用西門子的6FX2001增量式編碼器。

1.2 制定采購(gòu)計(jì)劃

確定數(shù)控改造方案后，就可以參照機(jī)床相關(guān)參數(shù)確定數(shù)控系統(tǒng)和電機(jī)的數(shù)量、容量，以及位置反饋系統(tǒng)的長(zhǎng)度和分辨率，制定采購(gòu)計(jì)劃。

做好數(shù)控件采購(gòu)計(jì)劃后，接下來要做的就是常規(guī)件的選擇，首先要統(tǒng)計(jì)出機(jī)床使用的各種控制、檢測(cè)元件和各類輔助電機(jī)、執(zhí)行元件的種類、數(shù)量、電壓等級(jí)和負(fù)載等級(jí)等一些相關(guān)數(shù)據(jù)，按照該數(shù)據(jù)計(jì)算出PLC的輸入、輸出點(diǎn)的種類和數(shù)量，并按照與數(shù)控件選擇的同樣方法制定出采購(gòu)計(jì)劃即可。

1.3 圖紙、程序的設(shè)計(jì)

電氣圖主要包括：配電柜元件位置圖、電氣原理圖和機(jī)床走線圖，配電柜元件位置圖主要是依據(jù)配電柜尺寸和所有元件的尺寸合理設(shè)計(jì)出元件在配電柜內(nèi)如何擺放；電氣原理圖要根據(jù)統(tǒng)計(jì)出來的機(jī)床軸、機(jī)床輔助電機(jī)和各種電器元件來繪制出機(jī)床的主回路、控制回路、數(shù)控部分、驅(qū)動(dòng)部分和PLC輸入、輸出部分的圖紙，并將線號(hào)與坐標(biāo)標(biāo)識(shí)清楚；機(jī)床走線圖就是要繪制機(jī)床所有電氣元件的連接位置，連接中使用的端子板、插頭插座等連接件的標(biāo)識(shí)和連接線號(hào)，以便在日后維修工作中方便查找元件位置。

PLC程序的編制需要結(jié)合機(jī)床的實(shí)際控制、保護(hù)等動(dòng)作，將機(jī)床原始的PLC程序進(jìn)轉(zhuǎn)化和更新，并結(jié)合新的PLC程序重新編輯報(bào)警文本。

圖紙、程序的設(shè)計(jì)不可能一步到位，還需要在后期的調(diào)試過程中不斷地完善和補(bǔ)充，在機(jī)床交付用戶使用之前最終完成。

2 電氣柜、操縱盤的準(zhǔn)備和預(yù)調(diào)試

電氣柜和操縱盤的裝配，要根據(jù)空間合理的安排各種電器元件的固定位置，按照事先設(shè)計(jì)的電氣原理圖進(jìn)行電路的連接，連接時(shí)一定要做好所有電氣元件的接地保護(hù)。裝配完成后需要對(duì)柜內(nèi)的所有元件進(jìn)行接地測(cè)量，防止錯(cuò)誤的連接導(dǎo)致電氣元件接地。

預(yù)調(diào)試工作首先要進(jìn)行外部的連接，將操縱盤、PLC從站、伺服電機(jī)和電柜內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)和PLC總站進(jìn)行連接，并進(jìn)行硬件上的地址分配，上訴工作都做好后就可以送電了，送電后首先要將編程器和數(shù)控NCK進(jìn)行連接，建立通訊后將PLC組態(tài)和程序傳到PLC中，然后就要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行一些基本的設(shè)置，以滿足預(yù)調(diào)試的需求。

2.1 第一步：對(duì)定義軸參數(shù)的設(shè)定

MD 10000 [N] 定義機(jī)床軸的名稱

MD 20050 [N] 定義幾何軸，每個(gè)機(jī)床至多有三個(gè)幾何軸

MD 20060 [N] 定義幾何軸的名稱，只能使用X、Y、Z定義

MD 20070 [N] 分配通道軸給通道

MD 20080 [N] 定義通道軸的名稱

2.2 第二步：對(duì)電機(jī)進(jìn)行配置

（1）啟動(dòng)→（2）機(jī)床數(shù)據(jù)→（3）驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)→（4）電機(jī)控制器→（5）電機(jī)選擇→（6）按電機(jī)銘牌選擇正確的電機(jī)→（7）選擇編碼器的種類設(shè)定正確的分辨率→（8）保存文件→（9）選擇其他軸執(zhí)行（4）到（8）的操作→（10）配置完所有的軸后進(jìn)行NCK復(fù)位

2.3 第三步：對(duì)功率模塊進(jìn)行選擇配置

（1）啟動(dòng)→（2）機(jī)床數(shù)據(jù)→（3）驅(qū)動(dòng)器配置→（4）為每個(gè)槽指定驅(qū)動(dòng)器號(hào)→（5）插入模塊→（6）選擇正確的驅(qū)動(dòng)類型→（7）按驅(qū)動(dòng)器銘牌選擇正確的功率→（8）激活驅(qū)動(dòng)器并保存數(shù)據(jù)→（9）選擇其他軸執(zhí)行（4）到（8）的操作→（10）配置完所有的驅(qū)動(dòng)器后進(jìn)行NCK復(fù)位。

2.4 第四步：分別針對(duì)各軸進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置

MD 30130 =1給定值的類型

MD 30200 =1測(cè)量系統(tǒng)數(shù)量，預(yù)調(diào)試為半閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)數(shù)量為1

MD 30240 測(cè)量系統(tǒng)的類型，半閉環(huán)時(shí)由電機(jī)編碼器類型決定

主軸參數(shù)的設(shè)定

MD 30300=1 為旋轉(zhuǎn)軸

MD 30310=1 為模態(tài)旋轉(zhuǎn)軸

MD 30320=1 顯示以360度為模

MD 35000=1 第一主軸

2.5 以上配置完成后還在PLC程序中將一些控制功能強(qiáng)制置1，在OB1中編寫程序如下

SET

=DB3*.DBX1.7 倍率激活

=DB3*.DBX2.1 控制器使能

=DB3*.DBX21.7 脈沖使能

=DB3*.DBX1.5 測(cè)量系統(tǒng)1生效

做完以上的工作后將報(bào)警文本傳入，然后調(diào)試控制回路，此時(shí)只需要繼電器的動(dòng)作正常即可，數(shù)控調(diào)試要調(diào)試各軸電機(jī)的啟動(dòng)停止、正反向、升降速等功能，并隨時(shí)觀察電機(jī)的狀態(tài)，正常后就可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試了。

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試需要將機(jī)床的所有外部元件與配電柜或PLC從站進(jìn)行連接，電氣元件的接線一定要做到線號(hào)準(zhǔn)確、接地牢靠，接線完成并確保所有元件不接后就可以送電了。

送電調(diào)試要按部就班進(jìn)行，首先要依次啟動(dòng)液壓站和各部位的油泵，確保所有油路暢通，也要檢查壓力是否達(dá)到要求，并確保流量和壓力檢測(cè)點(diǎn)正常，液壓回路正常后就可以帶負(fù)載調(diào)試各軸的半閉環(huán)，由于已經(jīng)做過預(yù)調(diào)試，所以帶載調(diào)試時(shí)只需觀察機(jī)床的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與操作是否一致，并全程觀察電機(jī)的溫升和電流，如果電機(jī)溫度、電流過高就說明機(jī)械負(fù)載太重，需要及時(shí)處理。全閉環(huán)調(diào)試時(shí)，要再設(shè)定一些與全閉環(huán)運(yùn)行相關(guān)的機(jī)床MD。

3.1 通用軸MD

MD 30200 =2測(cè)量系統(tǒng)數(shù)量，全閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)數(shù)量為2

MD 30240 測(cè)量系統(tǒng)的類型

MD 31000 反饋元件類型，0為線性，1為旋轉(zhuǎn)

MD 31040 反饋元件安裝位置，0為電機(jī)，1為機(jī)床

MD 31030 絲杠螺距

MD 31050 負(fù)載傳動(dòng)分母

MD 31060 負(fù)載傳動(dòng)分子

MD 31070 測(cè)量系統(tǒng)分母

MD 31080 測(cè)量系統(tǒng)分子

以上參數(shù)在設(shè)置下標(biāo)[0]為第1測(cè)量系統(tǒng)，下標(biāo)[1]為第2測(cè)量系統(tǒng)。

3.2 主軸全閉環(huán)參數(shù)

MD 35110[N]換檔最大速度

MD 35120[N]換檔最小速度

MD 35130[N]檔位最大速度

MD 35140[N]檔位最小速度

MD 35300定位速度

MD 35400擺動(dòng)速度

MD 35440正擺時(shí)間

MD 35450反擺時(shí)間

其中[N]為主軸檔位0、1為1檔。

以上參數(shù)設(shè)置完成后就可切換到機(jī)床的全閉環(huán)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試。機(jī)床主體調(diào)試完成后，要進(jìn)行調(diào)試的收尾工作，調(diào)試機(jī)床照明、刀具冷卻和機(jī)床排屑等輔助功能。

4 結(jié)束語

機(jī)床改造是一項(xiàng)極其細(xì)致的工作，需要機(jī)械、液壓和電氣的全程通力合作，只有共同探討研究，共同解決問題才能更快、更好、更細(xì)致的完成工作，此次改造項(xiàng)目的順利完成也在數(shù)控機(jī)床改造方面打下了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。