802D系统

802D系统（精选7篇）

802D系统 篇1

数控技术的发展对工业生产带来了革命性的影响, 数控技术和数控设备的先进性已经成为衡量一个国家、企业数字化的重要标准。虽然这项技术的先进性使得许多企业跃跃欲试, 但是一个现实问题就是在数控建设初期, 设备的购买、安装所耗费的费用往往使许多企业难以承受。[1]特别是数控设备的更新换代, 如果不能科学规划的进行, 实质上会造成企业的巨大浪费。所以, 数控技术的发展并不是一种完全清零的更新, 它也包括对现有数控系统进行优化和改造。

1 数控系统的选择

根据我公司的现实生产需要, 综合经济、效率、实用性等多方考虑, 我们选择西门子802D数控系统来进行优化控制设计。该系统是一种经济型的数控系统, 主要操作对象是针对车床和铣床。系统的功能性强, 核心部件PCU将CNC、PLC、HMI和通讯等功能集成于一体。系统操作的可靠性强, 安装方便, 在安装以后可以免于维护运行。系统的运行主要依靠内置的PLC系统, 设计过程简单, 周期较短[2] (如图1) 。

2 PLC的设计与调试

为了使PLC子程序的效果发挥到最佳状态, 我们根据现有机床的特点, 对其做了一定的改造。将原有的冷却泵、电动机、刀架电动机等予以更换, 增加了能够用于PLC控制的主轴箱油泵电动机和导轨润滑的电子泵。PLC控制系统的作业, 其本质依旧是通过对数据的采集和处理来完成, 所以要使PLC能够作业, 我们就需要将信息通路分为输出和输入两个部分, 分别采用DP48/72进行采集。802D系统中, 对所有的用户提供了一个标准的车床应用程序, 也就是在这个标准程序的基础上我们可以根据自己的需要进行改进, 是逻辑控制符合各自的需求即可。在调试PLC用户程序时, 需做以下的工作: (1) 用802D调试电缆将计算机和802D的COM1端口连接; (2) 802D进入联机方式:系统→PLC→STEP7连接→设定通讯参数→选择“连接开启”; (3) 启动PLC编程工具, 进入通讯画面, 设定通讯参数; (4) 在拥有一个编辑无误的PLC应用程序时, 利用编程工具软件将该应用下载到802D中。下载成功后, 需要启动PLC应用程序。

在完成对主轴以及相关各个进给轴的调试以后, 本次数控改造车床所应该具备的功能才最终与PLC程序对应起来, 为了方便操作人员的个人操作需求, 将一些个性需求的功能定义在自定义键上。

就电气控制而言, 机床主轴的控制是有别于机床伺服轴的。一般情况下, 机床主轴的控制系统为速度控制系统, 而机床伺服轴的控制系统为位置控制系统。换句话说, 主轴编码器一般情况下不是用于位置反馈的, 也不是用于速度反馈的, 而仅作为速度测量元件使用。本改造机床主轴驱动单元使用了带速度反馈的驱动装置以及3.7kW标准主轴电机, 主轴可以根据需要工作在伺服状态, 所以主轴编码器作为位置反馈元件使用。此外采用的变频器是MM 420西门子变频器。

802D数控系统配置变频主轴时, 变频器0-10V的指令电压是通过611UE的X411端口上的75.A和15给出的, 正反转指令是通过X453端口上的Q0.A和Q1.A给出的。在系统初始化后, NC系统已成为车床的标准化配制, 按说明书要求依次设置进给轴参数, 主轴参数, 再利用准备好的驱动器串口调试电缆将计算机与611UE的X471端口连接起来;启动伺服驱动器调试工具。

SimoCom U, 选择联机方式;进入专家表 (Ctrl+E) , 配置电机参数[3]如下。

P890=4编码器信号源来自X472接口;

P922=104主轴信号的PROFIBUS报文类型;

P1007=1024编码器线数外装编码器每的转脉冲数。应与主轴参数MD31020相同;

P915[8]=50103总线给定值配置:模拟输出送到X441的端子75.A和15;

P915[9]=50107总线给定值配置:数字输出送到X453的端子Q0.A和Q1.A。

在SimoComU的主画面上选择存储数据, 再选择上电复位。这样就完成了模拟主轴相关伺服驱动器的参数设置。

3 所实现的数控机床的基本功能

回参考点功能:系统上电后, 选择“回参考点”模式, 然后操作进给轴启动按钮。此时, 机床自动寻找参考点。

AUTO方式:先进入‘P ROGRAM’软键, 只需要对所需程序进行装载, 装载完成, 启动程序自动运行。程序装载的方式有两种, 可以自行在编辑状态下完成程序的编辑, 直接存储后即可运行;也可是在其他的编程程序中进行编辑, 完成后移植或者传入到数控系统中。

增量点动功能:在此功能下, 你可以设定1、10、100μm等方式控制移动轴。另外, 该机床数控化改造可增加手摇脉冲发生器, 可对操作带来极大便利。

MDA方式:在此方式中, 操作人员能在NC控制下单程序段的运行, 可以通过键盘直接输入程序。

设定实际值功能:操作人员可将零点偏置的数据输入到实际值存储器中进行预设。操作人员在设定实际值之前应先输入刀具补偿数据, 包括尺寸、刀号、补偿方向和刀具类型等。

4 结语

PLC是整个数控系统中最为核心、重要的一部分, 在众多的数控系统中, 西门子PLC程序的最大特点就是简便操作, 能够灵活的处理各种机床控制的技术需求。但是采用不同的PLC子程序所产生的效果也是不同的, 要实现数控机床终端的匹配, 必须选择合适的PLC程序与之对应。本文选择的802D系统, 在经过改造后运行效果良好, 使旧的机床设备重新发挥了生产价值, 提高了企业的生产效率, 同时控制了数控改造的成本。

摘要：数控技术的进步, 提高了工业生产的效率, 降低了工业生产的成本。不同的工业种类、生产需求, 对数控技术的要求又是不同的。本文就是根据我公司的现实生产需求, 对现有的车床进行数控化的改造, 以西门子802D为例, 进行介绍。

关键词：西门子,数控,控制,802D

参考文献

[1]李南, 张博, 等.西门子802D数控系统在DPS1800车床数控改造中的应用[J].机床与液压, 2009 (5) :181～182.

[2]陈平信.西门子系统与数控机床改造[J].中国设备工程, 2008 (12) :12～16.

[3]李河水, 孙淑敏, 刘志安.FANUC OI数控系统数据备份和恢复[J].设备管理与维修, 2008 (9) :24～27.

802D系统 篇2

一、机床故障现象

数控立式深孔内圆磨床, 瓦房店重型机械厂2002年生产。设备电气控制系统采用SINUMERIK 802D数控系统, 由PCU (面板控制装置) 、MCP (键盘) 、SIMODRIVE611UE (驱动单元) 及电动机等部分组成。2012年8月, 机床启动以后黑屏, 无法进入系统。维修部门做相应检查并翻阅了相关资料, 结合操作者反应机床已经半个月未运行的情况, 做出了机床数控系统参数丢失的判断。

二、802D数控系统参数恢复的方法及步骤

一般情况下, 当参数发丢失时, 可以对照说明书及相关资料逐一对参数进行核对、修改恢复, 这种方法非常繁琐, 工作量大而且极易出错, 对操作者的水平要求较高, 操作难度很大, 一般实际工作中都直接利用机床的备份数据进行参数的下载和恢复。

802D系统长时间停用再次启用时, 由于保持数据用的电容失电, 在启动过程中, 执行到系统检测时出现黑屏死机, 无法进入操作界面, 恢复数据的步骤如下。

(1) 在操作过程中会用到4个软键, 分别为屏幕下侧第一个软键上键、屏幕下侧第三个软键键、屏幕右侧垂直第二个软键键和屏幕下侧第十个软键扩展键, 在此分别定义为1键、2键、3键和4键。

(2) 系统送电, 做802D硬件初始化, 内存核对正确后屏幕出现显示时, 开始按顺序依次按下1键、2键、3键, 然后等待。大约30s后, 显示屏中央出现提示:“default date ready?” (是否按缺省模式启动) 。此时按下4键, 系统即可以正常启动。

(3) 系统画面正常后, PLC的工作和监控还不正常, 表现为T64信号无法输出, 驱动器显示A831报警, 其实这时总线没有问题。

(4) 由802D主画面选择调试界面后, 需要输入口令“sunrise”进入管理员模式, 再选择执行“按存储数据启动”。执行完以上操作后, 系统就完全恢复了。在操作过程中会发现备份数据是多么重要, 所以对于所有的数控机床, 安装调试完毕或进行重大调整后, 进行正确、完整、有效的参数备份是非常必要的。

三、802D数控系统参数丢失原因

(1) 机床长期闲置不用, 没有定期对机床上电。如果机床长期停用, 很容易出现后备电池失效或保持数据用电容失电的现象。为防止此类故障发生, 应定期为机床通电, 使机床空运行一段时间。这样不但有利于后备电池使用寿命的延长和及时发现后备电池是否失效, 更重要的是对机床数控系统、机械系统等整个系统使用寿命的延长有很大益处。

(2) 参数存储器故障或元器件老化。参数存储器故障或电气元件老化都将使参数发生变化或导致参数不可用, 遇到此类故障, 一般需更换存储器板或损坏的电气元件, 然后将备份好的参数重新传回到数控系统中。定期检查数控系统的元件是否老化也是十分必要的。

(3) 受到外部干扰, 造成参数丢失或发生混乱。对此类原因, 在数控机床安置时一定要考虑周围的环境, 如CNC系统周围的温度、湿度, 电器控制柜中应装有空调或风扇, 空气过滤器应保持良好状况, 系统周围应避免振动源和高频放电设备及其他干扰源等。数控机床所采用的电缆线一定要做好屏蔽, 动力线与信号线分离, 信号线采用绞合线, 以减少和防止磁场耦合和电场耦合的干扰。

(4) 操作者误操作。由于操作者不熟悉机床及操作系统, 在操作过程中, 人为造成系统参数的改动或者丢失, 使机床不能正常工作。

四、防范数控系统参数丢失的建议

(1) 为802D数控系统硬件系统提供恒温、整洁的工作环境, 减少温差, 粉尘污染等对系统的影响, 延长硬件的使用寿命。

(2) 为802D数控系统提供稳定、可靠、干净的外部电源, 必要时可以加装可靠的稳压器, 机床接地装置必须牢固, 接地电阻最好<1Ω。

(3) 为了防止系统存储数据的电容失电, 当数控机床长期闲置不用, 必须指定专人定期对机床上电, 每周至少保证一到两次, 每次上电时间>4h为宜。

(4) 为减少操作者误操作, 应对操作者加强上岗前业务技术培训及经常性的操作规程培训, 制定可行的操作章程并严格执行。

(5) 在数控机床安装调试完毕或进行重大调整后, 应进行正确、完整、有效的参数备份, 有条件的可以利用计算机做相应存档。

五、结论

根据802D数控维修过程中的实践经验, 分析了802D数控机床中常见参数丢失的原因和恢复方法, 但具体到某个机床的某个故障时, 还是要根据具体情况, 举一反三, 灵活掌握运用。工作中要多学习、多思考、多积累, 才能将数控机床维修工作做好。另外, 在进行厂房设计和机床安装工作时, 要考虑为数控机床创造良好的运行环境, 从而降低机床使用过程中的故障率, 发挥数控机床的最大优势。

摘要：西门子802D数控机床黑屏故障维修实例, 恢复系统参数的操作步骤并分析系统参数丢失原因, 给出防止数据丢失的方法。

802D系统 篇3

现代工业生产中, 产品零件的复杂性和精度要求迅速提高, 对机床的精度要求也越来越高, 传统的普通机床已经越来越难以适应现代化生产的要求, 而数控机床因具有高精度、高效率、可以完成复杂型面加工的特点, 越来越多地出现在制造行业。目前, 国内数控机床发展比较迅速的有数控车床、数控铣床和加工中心, 而数控磨床的出现比较晚, 由于它对数控系统的特殊要求, 因此目前国内的高档数控磨床大都依靠进口。本文对数控平面磨床电气控制系统进行了研究。

1 SINUMERIK 802D数控系统

SINUMERIK 802D数控系统是西门子公司推出的一款经济型数控系统, 包括控制单元 (PCU) 、键盘、机床控制面板 (MCP) 、SIMODRIVE模块式驱动系统、I/O模块、电子手轮等。控制单元 (PCU) 是整个系统的核心, 它集成了数控装置和PLC功能, 802D最多可控制4个数字进给轴和一个主轴, 其中主轴既有数字接口, 也可通过模拟接口控制。SIMODRIVE模块式驱动系统由电源模块、功率模块等构成。输入、输出模块PP72/48提供72位数字输入和48位数字输出, 一个系统中最多可配置两块该模块。PCU、SIMODRIVE611UE、PP72/48均具有PROFIBUS接口, 可通过PROFIBUS电缆将它们连接起来, 构成PROFIBUS总线系统。其中PCU为主设备, PP72/48、611UE为从设备, 该系统接线简单。

2 电气控制方案

西门子SINUMERIK 802D数控系统经济而且接线简单, 故我们选择该系统对平面磨床进行控制。由于数控平面磨床只需要在磨削深度和磨削横向进给的位置进行控制, 在纵向移动距离方面没有精确的要求, 因此, 该数控平面磨床只需要控制两个直线轴 (Y, Z轴) 。磨床的纵向往返运动由液压系统来驱动, 其区间位置由操作面板的选择按钮来选择, 并通过传感器进行定位和计数。主轴采用异步电动机驱动, 由驱动模块发出模拟量给变频器来进行调速, 并由PLC控制电机的正转、反转和停止。液压系统、润滑系统、冷却系统的控制均由数控系统内置PLC来控制。控制系统框图如图1所示。

图1中802D的PCU具有键盘和手轮接口, 可通过专用电缆与NC键盘和手轮连接。PC机与802D的PCU之间采用RS232口进行串行通信, 将PLC程序和调试参数下载到PCU, 通过PC机可以进行伺服系统的参数优化配置。802D中PCU、PP72/48、611UE插件由PROFIBUS电缆连接, 构成PROFIBUS总线系统。机床控制面板MCP的所有信号 (包括按键、主轴倍率、进给伺服轴倍率信号和指示灯信号) 均为数字量, 通过两根50芯扁平电缆与PP72/48连接。整个机床的逻辑控制部分由PLC完成, 输入、输出信号通过I/O模块PP72/48传送, PLC程序在802D的PCU中循环执行。

3 纵向往返运动区间控制

数控平面磨床的Z轴和Y轴均由数控系统控制, 而纵向运动采用液压系统驱动, 这样既经济又能满足实际要求。数控平面磨床工作台纵向往返运动的位移不能控制, 且数控平面磨床有防护罩, 如果还采用调节行车挡块来进行位移控制的方法, 工人操作起来很繁琐, 影响工作效率, 不能满足要求。为了方便地调整工作区间, 在控制面板上可安装两个数字式波段开关, 用来设定工作台左右移动的位移, 避免频繁调节行车挡块。在工作台上安装感应块, 在床身安装原点传感器 (如图2所示) , 这样可以测量工作台的位移。由于工作区间的位置要求不需太精确, 故采用如图2所示的结构就可以控制工作台往返运动的区间。

1—感应块;2—原点传感器;3—向左移动位移检测传感器;4—向右移动位移检测传感器

图2中感应块做成锯齿形状安装在工作台上随工作台一起移动, 原点传感器和左右移动位移检测传感器安装在床身上。由于操作面板的两个波段开关设定的是工作台左右移动的位移, PLC采用两个存储器存储设定值, 该设定值是以工作台行程的中点为计算基准。另外, 用两个计数器来记录传感器所测得的脉冲数, 将脉冲数换算成位移值存储在寄存器中。在各个进给伺服轴回原点时, 纵向进给轴也回原点, 并自动将行程数值的一半值存到右行位移存储器中。自动运行时, 处理器根据判断设定的位移和实际位移值的大小确定工作台的移动方向, 从而控制电磁阀动作, 驱动工作台移动。工作台移动的同时, 通过传感器向处理器发送脉冲信号, 处理器接收脉冲信号, 并且计数, 由测得的脉冲数计算出移动距离, 如与设定的位移值一致, 工作台停止移动, 换向电磁阀动作, 工作台反向移动, 同理测出实际的位移等于设定位移时, 电磁阀再次换向, 如此循环往复运行。通过调节控制面板上工作台位移选择波段开关就能很方便地改变工作台的往复区间。在床身上安装了左、右限位开关用于对机床工作台进行保护, 防止误动作, 增加了可靠性。

4 电磁吸盘的控制

电磁吸盘的控制采用了专用的充退磁控制器, 适应性宽, 满足各种零件加工时电磁吸力的调整要求。该控制器采用数字化调磁功能, 调整方便, 可以自行设定它的最高输出电压和退磁效果的日常调节范围, 残磁量小。该控制器的电磁吸力通过控制面板的定位器来进行调节, 并通过刻度指示出来。

5 PLC程序设计

PLC程序可分为两部分, 一部分是根据机床具体情况自己编写的控制程序, 另一部分是由西门子公司提供的802D PLC子程序库。

在PLC程序设计时, 采用了西门子提供的一些标准PLC子程序, 如PLC_INI、EMG_STOP、MCP_NCK、AXES_CTL、HANDWHL。这些子程序功能如下:

(1) 子程序PLC_INI为PLC初始化程序, 该子程序在第一个PLC周期时即SMO.1为ON时被调用。

(2) 子程序AXES_CTL为主轴和进给伺服轴的控制程序, 该子程序的目的是控制驱动器的使能如伺服使能V380X0002.1和脉冲使能V380X4001.7以及监控硬限位和控制电机抱闸的释放等。

(3) 子程序EMG_STOP是急停处理程序, 当出现急停情况时, 该子程序按照要求的下电时序控制电源模块的3个端子 (控制器使能、脉冲使能、控制接触器) 按顺序下电, 即采取对驱动器断电的应急措施;故障排除后或系统初次上电, 子程序会按照上电时序控制这3个端子顺序上电。

(4) 子程序MCP_NCK处理MCP和HMI信号之间的信号。

(5) 子程序HANDWHL是手轮控制程序, 根据HMI接口信号选择手轮直接调用即可。

工作台纵向往返运动的区间控制流程如图3所示。

6 安装调试

系统各部件安装完成后, 必须对各部分进行调试。

(1) NC的调试:

数控系统调试包括对系统进行初始化和修改参数来设置系统的PROFIBUS地址。由于该机床需要进行位置控制的有两个进给轴, 所以系统初始化只需装入标准的车床系统数据就可以, 将轴的名称改为Y轴和Z轴。

(2) 驱动器的调试:

驱动器的调试要点是先设定轴的名称, 并输入伺服轴的PROFIBUS总线地址, 设定所选的电机型号和编码器的参数并存储参数, 将主轴设定成模拟主轴。

(3) 机床参数设置:

设置机床参数, 如系统显示、总线配置、各坐标轴相关配置参数、设定用户数据如丝杆螺距和减速比以及反向间隙补偿、螺距误差补偿和保护级等。

(4) PLC的调试:

调试机床的各个PLC功能模块, 使机床的各项功能均正常。

7 结束语

西门子802D数控系统在平面磨床中的使用, 就可靠性和功能的完备性来说, 效果相当好。本文中数控磨床的电气控制系统的设计思路也将会给数控平面磨床的发展带来积极的影响。

参考文献

[1]肖爱武.普通车床数控改造初探[J].机械职业教育, 2003 (6) :41-43.

[2]杜宏祺, 张莉军, 卢琛, 等.西门子802D系统在立式车磨床中的应用[J].制造技术与机床, 2009 (5) :138-139.

[3]杨丽, 冯志成.机床数控化改造探讨[J].机电产品开发与创新, 2007, 20 (3) :168-170.

802D系统 篇4

VMC 800 XP机床是我校2001年从英国桥堡公司进口的数控铣床, 数控系统为HEIDENHAIN T410。两年前出现系统故障, 由于HEIDENHAIN系统为世界顶级数控系统, 普及性不高, 国内少有数控工程技术人员了解该系统内核, 系统寄往德国维修所需费用昂贵, 并且维修后只保证系统完好, 不保证安装后机床能正常运行。在这种情况下, 经过熟思缜密讨论, 决定用SINUMERIC 802D系统更换原有HEIDENHAIN T410系统, 对机床进行改造。

2 改造的方案

经过对该机床进行全面细致的检查, 发现机械部分、伺服驱动和电机、自动润滑装置和冷却装置工作正常, 全部保留, 本次只是采用SINUMERIC 802D数控系统对机床控制部分进行改造。SINUMERIC 802D数控系统是西门子公司推出的一款经济型数控系统, 性价比较高。该系统具有免维护性能, 其核心部件PUC (面板控制单元) 将CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体, 可靠性高、易于安装;SINUMERIC 802D可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴;通过生产现场总线PROFIBUS将驱动器、输入输出模块连接控制。

3 改造的主要内容和实施步骤

3.1 所选系统各部件及其连接

根据数控铣床以前的状况和西门子802D系统的特点, 改造数控铣床802D系统配置主要设备如下:

(1) SINUMERIK 802D一块;

(2) NC键盘一块;

(3) 611UE驱动电源模块一块;

(4) 611UE单轴功率模块四块, 分别用于X轴、Y轴、Z轴和主轴伺服电机驱动;

(5) PP72/48 (72路输入, 48路输出) 输入输出模块二块, 分别用于MCP和机床I/O信号的输入及输出;⑥电子手轮一个, 用于进给轴手动进给。 (系统连接如图1所示)

3.2 电气控制设计

系统配置中使用了两块PP72/48, 一块的X111、X222用于MCP的信号连接, PROFIBUS地址为9, 各按键及倍率开关在PLC中地址分布如表1所示;另一块的X111、X222用于机床的I/O, PROFIBUS地址为8, 各I/O在PLC中地址分布如表2所示。

3.3 PLC调试

在802D的各个部件连接完毕后, 首先需对PLC的控制逻辑进行调试。至关重要的是必须在所有有关PLC的安全功能全面准确无误后, 才能开始驱动器和802D参数的调试。

3.3.1 PLC应用程序的设计

利用PLC子程序库建立PLC应用程序, 在西门子提供的18个PLC子程序中, 根据需要使用了其中的8个子程序, 分别是:PLC_INI、EMG_STOP、MCP_802D、MCP_NCK、HANDWHL、AXIS_CTL、COOLING、LUBRICAT, 现分述如下。

(1) 子程序32—PLC_INI (PLC初始化) 。

该子程序没有接口参数, 在第一个PLC周期 (SM0.1) 被调用, 用于设置一些基本接口信号。相关的PLC机床参数MD14510[16]=2 (1:车床, 2:铣床) , MD14512[16]Bit3=1 (操作面板上配备主轴倍率开关) 。

(2) 子程序33—EMG_STOP (急停处理) 。

当出现急停情况时, 该子程序按照图2所示下电时序控制电源馈入模块的3个端子 (64—控制器使能、63—脉冲使能、48—控制接触器) 按顺序下电, 即采取对驱动器断电的应急措施;故障排除后或系统初次上电, 子程序会按照上电时序控制这三个端子顺序上电。

急停处理子程序的输入输出参数设定如下:

输入参数:DELAY=100, E_KEY=I9.7, T_72=I13.5, T_52=I13.6, HWL_ON=ZERO, SpStop=ZERO

输出参数:T_48=Q9.2, T_63=Q9.0, T_64=Q9.1

(3) 子程序34—MCP_802D (802D机床控制面板MCP信号传递) 。

子程序34将来自802D机床控制面板的信号, 通过PP72/48的输入位传递到接口数据区V1000XXXX以备后续子程序进一步处理。

输入输出参数设定如下:

输入参数:PB_0=IB0, PB_1=IB1, PB_2=IB2, PB_3=IB3, Fov=IB4, Sov=IB5, Drv_En=ONE, I_En=ONE, Xcross=3

输出参数:LEDs=QB0

(4) 子程序40—AXIS_CTL (主轴和进给轴控制) 。

子程序40的目的是对驱动器使能 (V380X0002.1&V380X4001.7) 、监控硬限位和参考点碰块以及控制电机抱闸的释放等。

输入输出参数设定如下:

输入参数:NODEF=0, T_64=Q9.1, T_63=Q9.0, OPTM=ZERO, _1LMTp=I10.5, _1LMTn=I11.5, _1REF=M0.3, _2LMTp=I10.6, _2LMTn=I11.6, _2REF=M0.4, _3LMTp=I10.7, _3LMTn=I11.7, _3REF=M0.5, _4REF=ZERO, _5REF=ZERO,

输出参数:_1BRK=NULL_b, _2BRK=NULL_b, _3BRK=Q8.7, OVlmt=NULL_b

(5) 子程序44—COOLING (冷却控制) 。

冷却可以通过操作面板MCP的冷却启动和停止键, 或通过零件程序中的编程指令M07/M08和M09启动或停止。在急停、冷却电机过载、冷却液位低或在程序控制生效时, 冷却输出禁止。

输入输出参数设定如下:

输入参数:C_key=P_M_CK4, Ovload=I13.3, C_low=ONE

输出参数:C_key=Q8.0, C_LED=M_CLED4

(6) 子程序45—LUBRICATE (导轨润滑控制) 。

导轨润滑是根据给定的时间间隔和给定的润滑时间进行控制 (非坐标运动距离相关) 。同时提供一个手动按键来启动润滑, 并且可以在机床每次上电时自动启动润滑一次。正常情况下导轨的润滑是按规定的时间间隔周期性自动启动, 每次按给定的时间润滑。在急停、润滑电机过载、润滑液位低等情况下润滑停止。

输入输出参数设定如下:

输入参数:Lintv=MD_INT_24, Ltime=MD_INT_25, L_key=P_M_CK3, L1st=ONE, Ovload=ONE, L_low=M0.1

输出参数:L_out=Q9.4, L_LED=M_CLED3

(7) 子程序37—MCP_NCK (MCP和HMI信号处理) 和子程序39—HANDWHL (根据HML接口信号选择手轮)

这两个子程序因无接口参数, 直接调用即可。

3.3.2 PLC用户报警

PLC报警是最有效的的诊断手段之一, SINUMERIK 802D报警系统提供了64个PLC用户报警。每个报警对应一个报警变量 (与报警文本有关) , 每个报警对应一个设定报警属性的机床参数MD14516。

用文本管理器“TextManager”编辑报警文本文件“ALCU.TXT”, 并下载到802D系统中。

3.4 驱动器的调试

当PLC应用程序的正确无误后, 即可进入驱动器的调试。调试过程如下:首先利用准备好的“驱动器调试电缆”将计算机与611UE的X471连接起来;驱动器上电;从WINDOWS的“开始”中找到驱动器调试工具SiumoCom U, 并启动;选择联机方式;配置电机参数:

(1) 命名轴名。

(2) 输入PROFIBUS总线地址, 如表3所示。

(3) 设定电机型号。

(4) 电机测量元件的设定。

(5) 直接测量系统的设定。

(6) 存储参数。

3.5 NC调试

3.5.1 系统初始化

为了简化802D数控系统的调试, 在802D的工具盒中提供了车床、铣床等的初始化文件。利用通讯工具软件WinPCIN将提供的标准铣床的初始化文件传入802D系统, 初始化后的坐标配置为四个线性轴X1、Y1、Z1、A1和主轴SP, 加工中心只有3个进给轴和一个主轴, 需设置MD20070[4]=0去掉A1轴。初始化不仅对系统的坐标进行配置, 还对铣床的工艺参数进行了配置, 而且安装了铣床的加工工艺循环。

3.5.2 802D基本参数设定

(1) 总线配置。

SINUMERIK 802D是通过现场总线PROFIBUS对外设模块 (如驱动器和输入输出模块等) 进行控制, PROFIBUS的配置是通过通用参数MD11240来确定的。结合实际硬件配置设置MD11240=6, 得出表3的总线配置表。

(2) 驱动模块定位。

数控系统与驱动器之间通过总线连接, 系统根据MD30110和MD30220与驱动器建立物理联系。根据表3的驱动器号定义速度给定端口 (轴号) MD30110和位置反馈端口 (轴号) MD30220。具体设置为:

X1轴的驱动器号为1, 设MD30110=1, MD30220=1;

Y1轴的驱动器号为2, 设MD30110=2, MD30220=2;

Z1轴的驱动器号为3, 设MD30110=3, MD30220=3;

SP的驱动器号为5, 设MD30110=5, MD30220=5。

(3) 位置控制使能。

系统出厂设定各轴均为仿真轴, 既系统不产生指令输出给驱动器, 也不读电机的位置信号。须将X1、Y1、Z1、SP的各控制给定输出类型参数MD30130和编码器反馈类型参数MD30240均设为1, 各坐标轴进入正常工作状态。位置控制使能参数生效后, 611UE液晶窗口显示:“RUN”。这时通过点动可使伺服电机运动;此时如果该坐标轴的运动方向与机床定义的运动方向不一致, 则可通过修改参数MD32100=-1使电机反转, 达到方向一致。

(4) 传动系统参数配比。

传动系统的参数包含丝杠螺距MD31030、电机端齿轮齿数 (减速比分子) MD31050和丝杆端齿轮齿数 (减速比分母) MD31060, 这几个参数决定了这个坐标轴的实际移动量。

已知X1、Y1、Z1各轴的丝杆螺距为16mm、16mm、12mm, 各轴电机采用直连。因此各轴传动系统参数设置如下:

X1轴:MD31030=16, MD31050=1, MD31060=1

Y1轴:MD31030=16, MD31050=1, MD31060=1

Z1轴:MD31030=12, MD31050=1, MD31060=1

SP轴:MD31030=默认值, MD31050=1, MD31060=4

(5) 驱动器参数优化 (速度环和电流环参数) 。

对于伺服系统, 首先要对速度环的动态特性进行调试, 然后才能对位置环进行调试。速度环动态特性优化是通过SimoCom U进行的。优化时, 须利用准备好的“驱动器调试电缆”分别将计算机与611UE对应各轴的X471连接起来, 按优化的步骤进行优化。优化时须注意以下事项:

①Z1轴带制动, 需要设定NC通用参数MD14512[18]的第1位为“1”, 优化完毕后恢复为“0”。

②驱动器使能 (电源模块端子T48、T63和T64与T9接通) ;并将坐标移动到适中的位置 (因为优化时电机要转大约两转) ;优化时驱动器的速度给定由PC机以数字量给出。

(6) 坐标速度和加速度。

根据机床需要和安全需要, 各进给轴设定MD32010=8000, 其他参数采用默认值。主轴设定最高轴速度MD32000=6000、点动快速MD32010=10000、点动速度MD32020=100, 注意MD36200应比MD32000大10%。

(7) 位置环增益。

位置环的增益影响传动系统的位置跟随误差, 根据各轴传动系统的实际位置精度设定各参数如下:X1轴:MD32200=1;Y1轴:MD32200=1;Z1轴:MD32200=2。

(8) 返回参考点相关的机床数据。

在返回参考点相关的机床参数中, 各轴对部分参数作了以下调整, 其他采用默认值。返回参考点方向:MD34010=0;检测参考点开关的速度:MD34020=2000;

检测零脉冲的速度:MD34040=200;寻找零脉冲方向:MD34050=0;返回参考点触发方式:MD11300=0。

(9) 软限位。

根据各轴实际情况设定各轴的负向软限位值MD36100 (〈0) , 正向软限位值MD36110 (>0) 。具体设置如下:

X1轴:MD36100=-770, MD36110=30

Y1轴:MD36100=-400, MD36110=60

Z1轴:MD36100=-700, MD36110=50

(10) 反向间隙补偿。

对工件进行加工, 检测各轴的反向间隙值, 把各轴的平均反向间隙值输入参数MD32450。X1轴:MD32450=0.15;Y1轴:MD32450=0.2;Z1轴:MD32450=0.1。

(11) 设定用户的数据保护级。

802D系统对用户数据定义了保护级。用户数据包括:刀具数据、零点偏移、设定数据、R参数、加工程序和RS232参数的设定。这些用户数据的读写权限为3-7级, 一般将保护级设为3级, 在“用户”口令 (CUSTOMER) 下读写。

3.6 数据备份

机床调试完毕后, 须进行数据备份, 数据备份包括系统内部备份和外部备份。内部备份即系统菜单下进行“数据备份”;外部备份则需将文本格式的机器数据、螺补数据、刀具数据以及二进制格式的试车数据和PLC应用文件传送到PC计算机中, 也可将试车数据存入PC卡中。

4 结语

802D系统 篇5

线圈扁绕技术在直流电机、发电机、同步电机的线圈制造中有着广泛应用。随着电机向功率大型化和结构小型化发展, 要求电机的功率密度越来越大。在单位面积内, 功率密度越大, 则要求线圈单匝截面积越大和匝数越多[1], 线圈绕制的精度和稳定性都需要相应地提高, 因此, 采用了SINUMERIK 802D数控系统作为该设备的控制系统。

SINUMERIK 802D数控系统可以广泛应用于不同类型的机床。它具有系统集成程度高、模块标准化、结构紧凑和性能价格比高等特点。系统可以直接利用西门子公司已经编制好的采用局域变量方法编制而成的模块化PLC机床控制子程序库, 大大缩短了机床电气控制的调试周期。

1 线圈扁绕机工作概述

要完成一个框型线圈的绕制需要完成如图1所示的工作流程。

在该机床中, X轴为拉料轴, Y轴为扁绕轴, 另外Z轴为增厚切削轴 (保留待用) 。托盘夹紧/放松, 进料夹紧/放松由液压油缸完成, 拉料/拉料复位由X轴完成, 扁绕/扁绕复位由Y轴完成。液压动作、润滑等控制也都由802D的PCU来完成, 这样就可以在用户操作界面上方便地用M辅助功能完成编程操作。另外, 为了保证铜排上有个恒定的张力, 在放线架上有一个随着线径而调整阻尼力的磁粉制动器, 与张力控制器构成闭环控制。

西门子的8 0 2 D数控系统带了一块PP72/48模板, 可以实现72点输入和48点输出的PLC控制, 同时驱动模块为一个双轴功率模块, 可以带两个线性轴和一个主轴, 在伺服电机中内置了速度反馈和位移反馈传感器可以和主机一起形成一个半闭环控制系统从而能达到很高的机床精度[2]。

2 基本构成

2.1 硬件构成

本机床的与原理框图如图2所示。

以下为802D的硬件配置:

2.2 软件构成

(1) 几个不同于普通机床的参数设置

MD14510[16]=1设置为车床

MD30300=0 X轴为直线轴

MD30300=1 Y轴为旋转轴

Y轴设置为旋转轴, 编程和显示均为角度, 有利于用户编程。

(2) PLC程序的搭建

为了方便地利用西门子的子程序库, 在设计之初, 信号的输入输出都已经按照西门子标准车床的输入输出地址进行, 所以在这里我们可以方便地采用SIMUMERIK 802D PCU Toolbox中车床已经搭建好的程序, 在Main中将不需要的功能块删除即可。在该设备中只用到:E M G＿S T O P, M C P＿8 0 2 D, M C P＿N C K, AXES＿CTL.在AXES＿CTL中[3], 由于没有Z轴, 程序要稍做修改, 将其参考点的输入修改为0, 极限开关的输入修改为1, 否则PLC会报警Z轴到达极限位置。

另外, 我们将配合的液压动作的控制也集成到PCU中, 所以还需要另外编制程序块, 在这里我们另外添加了:托盘夹紧/放松, 进料夹紧放松, 油泵启动停止, 润滑启动停止4个程序块。JOG时可以通过MCP面板上的用户键进行操作。K2/K3托盘夹紧放松, K4油泵启动, K5润滑启动, K6/7进料夹紧/放松, 这使得机床的控制更为紧凑。在A T U T O工作模式时, 在P L C程序编制中采用了M辅助功能, M9/10托盘夹紧/放松, M 1 1/1 2进料夹紧放松。在用户编程时可用M功能进行自动控制。油泵和润滑的控制可以根据需要自动启动。

(3) 长度及其角度R参数补偿

为了方便用户, 我们针对每种不同的产品都事先编好加工程序存储在802D的RAM中, 操作者只要按照产品名称进行调用即可。

X直线轴可以像普通机床那样进行螺补, 但是由于面对的工作对象有区别, 铜排软且在绕制过程会有一些考虑不到的物理现象发生, 在这里采用R参数进行补偿。在用户程序中定义R8=角度补偿;R9=长边补偿;R10=短边补偿。用户可根据检测产品实际状况对以上参数进行修改。

(4) 用户报警

PLC报警是最有效的诊断手段之一, SINUMERIK 802D报警系统提供了64个PLC用户报警。每个报警对应一个报警变量 (与报警文本相关) , 每个报警对应一个设定报警属性的机床参数MD14516。每个用户报警对应一个NCK的地址位, 该地址位置位 (“1”) 可激活对应的报警, 复位 (“0”) 则清除报警。每个报警还对应一个64位的报警变量:V D 1 6 0 0 1 0 0 0到VD16001252。变量中的内容 (值) 可以按照报警文本中定义的数据类型插入显示的报警文本中。在编制托盘夹紧/放松, 进料夹紧放松, 油泵启动停止, 润滑启动停止4个程序块时, 将液压故障、软化故障及其外部动作执行超时等加入到用户报警中, 同时SIMUMERIK 802D系统还具有完整的系统诊断报警, 用户可以方便地跟着报警号确定故障类别并进行有效的排除。

(5) 不同的用户级别

SINUMERIK 802D数控系统最高可以设置7个使用级别。为了有效地保护机床生产商的利益, 1、2级密码不提供给用户, 3级为维修级别, 4级为编写用户程序级别, 5为操作级别。在操作级别下只能修改R补偿参数, 在4级别下, 只能添加或者修改加工程序, 只有在维修级别下才能对一些参数进行修改。

这样, 方便了该机床的有效的管理, 同时也保证了用户可以按照相同的加工工艺进行产品绕制。

3 结束语

电机线圈数控扁绕机是一台机、电、液集成的自动化机床, 在国内首次采用挤压增厚技术, 能有效控制内边增厚, 数字控制的长度和角度精度大大改善了扁绕线圈的畸形。在大型直流电机、发电机、同步电机的线圈制造中具有广阔的应用前景。

摘要：针对电机线圈扁绕过程中产生内边增厚现场, 研制了一种新型的电机线圈数控扁绕机, 该扁绕机采用国内首创的无切削挤压增厚控制技术, 能有效地控制内边增厚。本文介绍了将802D数控系统应用于线圈扁绕的数字化设计思想与方法;经实践证明, 采用具有PROFIBUS总线的SINUMERIK802D数控系统提高了信号的传输稳定性, 保证了绕制线圈产品的整齐度, 减少维护机床的工作量, 取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词：数控系统,Profibus,线圈扁绕机

参考文献

[1]陈小龙, 熊维军, 等.一种带挤压增厚功能的电机线圈数控扁绕机的研制[1].机械工程师.2008 (4) :125-126.

[2]802D SINUMERIKPLC子程序库说明.2004版.

802D系统 篇6

802D是目前普及型数控机床的常用CNC, 与802、802S相比, 其结构、性能有了较大的改进与提高。802D可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴, CNC各组成部件间利用PROFIBUS总线连接。802D可配套采用SIMODRIVE611Ue驱动装置与1FK7系列伺服电机.基于WINDOWS的调试软件可以便捷地设置驱动参数, 并对驱动器的参数进行动态优化。802D内置集成PLC, 可对机床开关量进行逻辑控制。随机提供标准的PLC子程序库和实例程序。

802D是基于PROFIBUS总线控制的CNC, 它主要由PCU、PP7248、机床控制面板等部分组成。PCU单元为802D核心部分, 通过PROFIBUS总线与PP7248、伺服驱动装置等部件连接, 通过COM1、手轮、键盘等插座可实现PCU与其它部件的连接和数据交换。输入输出模块PP7248可提供72个数字输入和48个数字输出。每个模块具有三个独立的50芯插槽, 每个插槽内包含24个数字和16个数字输出, 其输出的驱动能力为0.25A, 机床控制面板MPC用于机床操作方式的选择、主轴起停、轴移动方向选择、进给和主轴倍率修调等操作, 机床控制面板背后的两个50芯扁平电缆插座可通过扁平电缆与PP7248模块的插座连接, 即机床控制面板的所有按键输入信号与指示灯信号均使用PP7248模块的输入输出点。

与802D配套的交流驱动器——SIMODRIVE 611Ue, 是目前西门子公司常用的交流驱动产品, 一般带有PROFIBUS DP总接线口, 可组成交流数字驱动系统, 但根据需要, 也可采用模拟量输入的闭环调节器模块作为模拟伺服使用。在SIMODRIVE 611Ue系列驱动器中, 主轴驱动与进给伺服驱动的功率放大模块以及调节器模块的功能与结构完全相同, 两者可以通用, 因此使用非常灵活, 可以不再区分主轴和伺服驱动。

2 机床改造的具体方案

首先, 对机床的机械部分进行大修, 恢复机床的几何精度, 由于该机床经过30多年的运行, 机械部分磨损变形, 因此在数控改造时必须对机床机械部分进行大修, 以确保数控系统运行对机械部分的精度要求。同时, 对原机床的整体进行改造, 将原机床工作台的进给蜗轮传动改为滚珠丝杆副传动, 采用南京工艺装备厂滚珠丝杆, 将原工作台传动主电机改为西门子1FK7交流伺服电机, 将原工作台减速机等去掉, 重新设计传动部分。将原横梁垂铣头拆下, 加装一套台湾功阳产数控铣头, 其主轴电机改为交流变频电机, 采用日本富士变频器进行控制, 垂直铣头滑枕行程为300mm, 滑枕进给控制电机采用西门子1FK7交流伺服电机, 将原垂直铣头传动丝杆改为滚珠丝杆, 加装一套垂直铣头数控进给装置, 采用西门子1KF7交流伺服电机控制;为了充分利用机床的加工能力, 我们对原机床的左右侧水平铣头进行了改造, 打断了原铣头的传动工作链;由于原水平铣头是通过工作台主电机进行传动的, 因此在工作台换为滚珠丝杆传动后, 必须将远传动工作链打断, 重新设计一套传动机构对两个水平铣头进行控制, 对原机床悬挂按钮站进行改造, 加装一套西门子操作控制面板。

802D系统 篇7

关键词：数控车床,模拟主轴,编程与调试

中国电子科技集团公司39所的一台CK6163数控车床 (西门子802D系统) 搬迁后, 机床上电出现黑屏, 无法正常引导到操作系统界面, 也无法加载PLC程序和NC数据。经查发现机床的PCU中负责存储PLC程序和NC数据的闪存 (Flash) 损坏, 更换闪存并进行系统初始化后, 机床能够进入操作界面, 但由于存储在原闪存中的机床PLC程序、NC数据及备份数据已全部丢失, 所以机床无法正常运行。因此数控系统的软件版本较低, 机床厂家现在已没有此系统的PLC与NC数据备份, 因此决定自行完成此机床的PLC设计和调试工作, 恢复原机床的各项功能和技术指标。

1. 系统PLC编程

因802D数控系统的PLC程序是基于S7-200编程语言, 使用Programming Tool PLC802编程软件编写的。在该软件中附带有标准的车床版和铣床版子程序库, 只需在主程序中调用所需的子程序, 并输入相应的接口, 即可完成相应的控制程序。由于该机床的硬件连接和控制方式大多由机床厂家自行定义, 所以只能按照机床原有的硬件连接和控制方式来编制PLC程序。

在主程序中, 主要需要调用急停控制、PLC初始化、MCP_802D (802D操作面板) 、MCP_NCK (操作面板与NCK之间的信号传送) 及轴、主轴、手轮、刀架、润滑、冷却和报警控制等子程序。其中急停控制、PLC初始化、MCP_NCK、轴和刀架控制等子程序只需调用标准库程序, 按照原机床已定义好的连接, 并在主程序和子程序中设定相应的输入和输出接口 (有的需做少许改动) , 即可完成程序编制, 其他子程序则要自行编写。

2. 主轴控制的编程

主轴的编程与调试在整个工作中是重点和难点。该机床通过数控系统送出的0~10V模拟电压控制一台交流变频器驱动, 主轴交流电机转速为0~1460r/min, 在主轴上装有反馈主轴转速的编码器。主轴旋转既可自动运行, 也可通过操作面板上的主轴正反转和点动按键来控制。主轴转速共分4挡, 可在主轴停止状态通过MDA方式或AUTO方式单独调用换挡指令来完成, 也可在加工过程中实现自动换挡, 每挡内可通过操作面板上的主轴倍率旋钮实现无极变速。

在自动加工过程中, 实现4个挡位的自由切换时要避免换挡齿轮由于主轴转速过高而使齿轮损坏。为了使换挡过程中齿轮能够准确而快速地啮合, 须使主轴有一个短暂而且低速转动。因此, 自动换挡时应在换挡指令之前调用主轴停止M05指令, 使主轴停车, 并且在PLC程序中检测主轴是否处于停止状态的真伪, 若为真, 则经过一段延时后 (主轴从高速降到零速附近需要一段时间) 启动换挡程序, 若为假, 则换挡指令不被执行。启动换挡程序后, 在PLC程序中为主轴提供一个短时间的低速手动转速 (手动转速是一个定值, 可在参数中进行设定, 以方便主轴换挡摆动速度的修正) , 使换挡齿轮能准确快速地啮合。最后, 在PLC程序中检测是否换挡到位, 若是, 则继续向下执行加工程序, 若否, 则重复执行主轴摆动直到换挡到位或者换挡总延时到达后停止换挡程序并输出一个报警。现以1挡的换挡程序为例论述整个换挡过程。

3. 主轴的调试

由于该机床为两个数字驱动轴和一个模拟主轴, 为了使主轴能通过系统Profibus总线与系统进行通信, 须先在驱动器调试中根据此种配置定位驱动器模块的Profi-bus总线地址, 再在主轴配置中指定一个驱动器模块作为主轴数据的传送轴, 所以必须完成以下参数设定。

(1) Profibus地址设定

通用数据:MD11240 PROFIBUS_SDB_NUMBER:3驱动系统由一个双轴功率模块和两个驱动器模块组成, 其驱动器总线地址为12。

其他NC调试步骤和参数设置略。

(2) 主轴相关系统参数设定

其他主轴参数如4个挡位的减速比, 以及主轴各项速度的设定, 根据机床说明书完成。

(3) 主轴相关的驱动器配置

用驱动器调试电缆将计算机与驱动器的X471端口相连, 在计算机上启动驱动器调试工具“SimoCom U”软件, 选择联机方式并进入专家表, 配置主轴电机参数。