沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司　蔡　丹　金　輝　郭　茜

淺析西門子系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)調(diào)整

沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司蔡丹金輝郭茜

本篇論文主要從西門子系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)調(diào)整方面論述，簡(jiǎn)要介紹了西門子系統(tǒng)常見的幾種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及，著重闡述了西門子控制系統(tǒng)的輪廓監(jiān)控、位置監(jiān)控、速度監(jiān)控、編碼器監(jiān)控原理與誤差產(chǎn)生的方式，敘述了上述4種系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)調(diào)整的方法，提高數(shù)控機(jī)床的加工效率。

輪廓監(jiān)控；位置監(jiān)控；速度監(jiān)控

0　引言

數(shù)控設(shè)備是高精度、高效率、高自動(dòng)化的機(jī)電一體化設(shè)備，它的工作原理是數(shù)控系統(tǒng)接收零件程序的加工信息，經(jīng)過譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)運(yùn)算等輸出控制指令驅(qū)動(dòng)機(jī)床各伺服軸運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工。為了保證加工產(chǎn)品無(wú)失真，保證機(jī)床工作在最佳狀態(tài)，西門子數(shù)控系統(tǒng)提供了多種誤差監(jiān)控功能，這些誤差監(jiān)控都與機(jī)床數(shù)據(jù)的設(shè)置有關(guān)，一旦出現(xiàn)監(jiān)控報(bào)警時(shí)，首先要調(diào)整與誤差監(jiān)控有關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行下一步檢測(cè)，下面介紹數(shù)控系統(tǒng)的輪廓監(jiān)控、位置監(jiān)控、速度監(jiān)控、編碼器監(jiān)控。

1　輪廓監(jiān)控

輪廓誤差與跟隨誤差為輪廓監(jiān)控的主要研究對(duì)象。輪廓誤差講述的是伺服軸位置測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的位置值與指令給定值之間的誤差，也就是說機(jī)床設(shè)置輪廓與實(shí)際加工輪廓之間的差值，此誤差的大小直接影響機(jī)床的加工精度，例如，機(jī)床在執(zhí)行圓加工軌跡時(shí)如果輪廓誤差過大，那么加工出來(lái)的圓軌跡會(huì)發(fā)生變化。實(shí)際生產(chǎn)中輪廓誤差的產(chǎn)生原因很多，但主要是由位置控制環(huán)的失真引起的，其中速度和位置控制環(huán)沒有優(yōu)化，伺服增益值設(shè)置不當(dāng)，坐標(biāo)軸的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等引起機(jī)床的線性失真，機(jī)床電流、速度設(shè)定值均超過其控制環(huán)的極限值，軸存在反向間隙，導(dǎo)軌的摩擦等引起的機(jī)床的非線性失真。

跟隨誤差講述的是伺服指令輸出值與機(jī)床位置測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的實(shí)際值相比較的結(jié)果。其目的就是判斷跟隨誤差是否超過了輪廓監(jiān)控的公差帶，以此保證機(jī)床正常運(yùn)行。輪廓監(jiān)控的公差帶數(shù)值設(shè)置在機(jī)床數(shù)據(jù)MD36400中，數(shù)值大小要適中。如果機(jī)床在加工過程中出現(xiàn)25050號(hào)“輪廓監(jiān)控”報(bào)警，就可以通過適當(dāng)增大輪廓監(jiān)控的公差帶，調(diào)節(jié)伺服增益，優(yōu)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，調(diào)整軸部分機(jī)床參數(shù)等方法解決。

2　位置監(jiān)控

位置監(jiān)控講述的是加工程序結(jié)束后，機(jī)床坐標(biāo)軸是否在規(guī)定的位置監(jiān)控時(shí)間內(nèi)到達(dá)指令所要求的位置。其中位置監(jiān)控時(shí)間值設(shè)置在機(jī)床數(shù)據(jù)MD36020中，通過位置監(jiān)控窗口的大小或位置伺服增益的大小來(lái)調(diào)整。需要指出的是坐標(biāo)軸在MD36020數(shù)值規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有達(dá)到精確精準(zhǔn)停位置，也可以說跟隨誤差在MD36020數(shù)值規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有下降到機(jī)床數(shù)據(jù)MD36010規(guī)定的范圍內(nèi)，機(jī)床就會(huì)出現(xiàn)25080號(hào)“位置監(jiān)控”報(bào)警。其解決的方法為：

1）適當(dāng)調(diào)節(jié)位置調(diào)節(jié)器數(shù)據(jù)，在規(guī)定允許的范圍內(nèi)增大位置伺服增益系數(shù)，匹配動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間常數(shù)MD32910，保證實(shí)際值與設(shè)定值的偏差較小。

2）調(diào)整位置伺服增益與精確精準(zhǔn)停位置監(jiān)控窗口、精確精準(zhǔn)停延遲時(shí)間之間的關(guān)系。

3　速度監(jiān)控

速度監(jiān)控分為零速監(jiān)控、速度設(shè)定值監(jiān)控和速度實(shí)際值監(jiān)控三種，全部應(yīng)用于機(jī)床直線軸、旋轉(zhuǎn)軸和主軸的位置控制。

3.1零速監(jiān)控

零速監(jiān)控應(yīng)用在位置監(jiān)控停止時(shí)，當(dāng)坐標(biāo)軸到達(dá)了MD36010規(guī)定的位置或是有不為零的新設(shè)定值輸出，零速監(jiān)控生效。零速監(jiān)控并非是完全靜止的，而是指零速公差帶，主要是監(jiān)測(cè)加工程序結(jié)束或位置控制結(jié)束時(shí)軸速是否為零或是否達(dá)到零速公差帶內(nèi)。零速公差設(shè)置在機(jī)床數(shù)據(jù)MD36030中，零速控制延遲時(shí)間設(shè)置在機(jī)床數(shù)據(jù)MD36040中，在MD34060監(jiān)控范圍內(nèi)，坐標(biāo)軸沒有到達(dá)MD36030規(guī)定的公差帶，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)25040號(hào)“零速監(jiān)控”報(bào)警，解決方法如下：

1）增大機(jī)床數(shù)據(jù)MD36030中零速監(jiān)控的公差值。

2）減小位置伺服增益，以減小位置環(huán)出現(xiàn)振蕩。

3.2速度設(shè)定值、實(shí)際值監(jiān)控

速度設(shè)定值監(jiān)控是指監(jiān)控速度輸入值是否超過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)速度最大設(shè)定值輸入，速度最大設(shè)定值設(shè)置在機(jī)床參數(shù)MD36210中，速度設(shè)定值延遲時(shí)間設(shè)置在機(jī)床數(shù)據(jù)MD36220中。而速度實(shí)際值監(jiān)控是指監(jiān)控機(jī)床兩個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的實(shí)際值，此值是否超過了機(jī)床數(shù)據(jù)MD36200中設(shè)置的實(shí)際速度的極限值，若超過了，就會(huì)產(chǎn)生25030號(hào)“實(shí)際速度限值”報(bào)警，對(duì)于維修人員就要檢查系統(tǒng)電氣內(nèi)部器件和實(shí)際的測(cè)量反饋回路及線路器件，必要時(shí)調(diào)整MD36200設(shè)定的數(shù)值。然而在速度設(shè)定值監(jiān)控時(shí)，機(jī)床在MD36220設(shè)置值到達(dá)時(shí)，檢測(cè)出速度設(shè)定值超過MD36210設(shè)定值，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)25060號(hào)“設(shè)置速度限制”報(bào)警，偶爾會(huì)出現(xiàn)輪廓誤差報(bào)警，對(duì)于維修工作者要檢查機(jī)床的驅(qū)動(dòng)模塊、測(cè)量系統(tǒng)，調(diào)整速度、加速度、伺服增益等數(shù)據(jù)。

4　編碼器監(jiān)控

編碼器監(jiān)控主要分兩個(gè)方面，一是工作頻率，一是零脈沖信號(hào)，兩者都非常重要。工作頻率起到了機(jī)床與控制系統(tǒng)位置同步的作用，一旦其超過了機(jī)床數(shù)據(jù)MD36300設(shè)置的數(shù)值，機(jī)床與控制系統(tǒng)位置不同步，系統(tǒng)就不能進(jìn)行正確的位置控制，機(jī)床出現(xiàn)21610號(hào)“編碼器超過頻率”報(bào)警，此故障只有在機(jī)床停止后，坐標(biāo)軸重新返回參考點(diǎn)，才能執(zhí)行零件程序。零脈沖信號(hào)監(jiān)測(cè)編碼器的零脈沖，只有機(jī)床數(shù)據(jù)MD36310激活才能起作用，若脈沖信號(hào)監(jiān)控?zé)o，機(jī)床出現(xiàn)25020號(hào)“零標(biāo)志監(jiān)控”報(bào)警，此故障通過調(diào)整MD36300設(shè)置值、檢修測(cè)量線路、檢修編碼器等解決。

5　總結(jié)

根據(jù)以上論述，我們可以了解到輪廓監(jiān)控、位置監(jiān)控、速度監(jiān)控、編碼器監(jiān)控產(chǎn)生的原因，機(jī)床一旦出現(xiàn)這幾種監(jiān)控報(bào)警我們應(yīng)怎樣調(diào)整及解決。同時(shí)了解到調(diào)整數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)控報(bào)警的機(jī)床數(shù)據(jù)：

MD36400----輪廓監(jiān)控的公差帶

MD36020----精準(zhǔn)停延遲時(shí)間

MD36010----精確精準(zhǔn)停

MD32910----動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間常數(shù)

MD36040----零速控制延遲時(shí)間

MD36030----零速公差

MD36210----最大速度設(shè)定值

MD36220----速度設(shè)定值監(jiān)控延遲時(shí)間

MD36200----實(shí)際速度監(jiān)控門檻值

MD36300----編碼器極限頻率

MD36300----激活編碼器零脈沖信號(hào)

希望給機(jī)床維修人員提供一些幫助。

［1］王洪波.數(shù)控機(jī)床電氣維修技術(shù)［M］.電子工業(yè)出版社，2007，12.

［2］蔣洪平.數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修［M］.北京理工大學(xué)出版社，2006，8.

［3］張吉平，蔣林敏.數(shù)控加工設(shè)備［M］.大連理工大學(xué)出版社，2007，1.

［4］李夢(mèng)群.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修［M］.國(guó)防工業(yè)出版社，2009，3.

蔡丹（1978—），遼寧沈陽(yáng)人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，現(xiàn)供職于沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，研究方向：數(shù)控技術(shù)。