數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對工業(yè)生產(chǎn)帶來了革命性的影響,數(shù)控技術(shù)和數(shù)控設(shè)備的先進(jìn)性已經(jīng)成為衡量一個國家、企業(yè)數(shù)字化的重要標(biāo)準(zhǔn)。雖然這項技術(shù)的先進(jìn)性使得許多企業(yè)躍躍欲試,但是一個現(xiàn)實問題就是在數(shù)控建設(shè)初期,設(shè)備的購買、安裝所耗費的費用往往使許多企業(yè)難以承受。特別是數(shù)控設(shè)備的更新?lián)Q代,如果不能科學(xué)規(guī)劃的進(jìn)行,實質(zhì)上會造成企業(yè)的巨大浪費。所以,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展并不是一種完全清零的更新,它也包括對現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改造。

1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇

　　根據(jù)我公司的現(xiàn)實生產(chǎn)需要,綜合經(jīng)濟(jì)、效率、實用性等多方考慮,我們選擇西門子802D數(shù)控系統(tǒng)來進(jìn)行優(yōu)化控制設(shè)計。該系統(tǒng)是一種經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控系統(tǒng),主要操作對象是針對車床和銑床。系統(tǒng)的功能性強,核心部件PCU將CNC、PLC、HMI和通訊等功能集成于一體。系統(tǒng)操作的可靠性強,安裝方便,在安裝以后可以免于維護(hù)運行。系統(tǒng)的運行主要依靠內(nèi)置的PLC系統(tǒng),設(shè)計過程簡單,周期較短。

2 PLC的設(shè)計與調(diào)試

　　為了使PLC子程序的效果發(fā)揮到最佳狀態(tài),我們根據(jù)現(xiàn)有機床的特點,對其做了一定的改造。將原有的冷卻泵、電動機、刀架電動機等予以更換,增加了能夠用于PLC控制的主軸箱油泵電動機和導(dǎo)軌潤滑的電子泵。PLC控制系統(tǒng)的作業(yè),其本質(zhì)依舊是通過對數(shù)據(jù)的采集和處理來完成,所以要使PLC能夠作業(yè),我們就需要將信息通路分為輸出和輸入兩個部分,分別采用DP48/72進(jìn)行采集。802D系統(tǒng)中,對所有的用戶提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的車床應(yīng)用程序,也就是在這個標(biāo)準(zhǔn)程序的基礎(chǔ)上我們可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行改進(jìn),是邏輯控制符合各自的需求即可。在調(diào)試PLC用戶程序時,需做以下的工作:(1)用802D調(diào)試電纜將計算機和802D的COM1端口連接;(2)802D進(jìn)入聯(lián)機方式:系統(tǒng)→PLC→STEP7連接→設(shè)定通訊參數(shù)→選擇“連接開啟”;(3)啟動PLC編程工具,進(jìn)入通訊畫面,設(shè)定通訊參數(shù);(4)在擁有一個編輯無誤的PLC應(yīng)用程序時,利用編程工具軟件將該應(yīng)用下載到802D中。下載成功后,需要啟動PLC應(yīng)用程序。

　　在完成對主軸以及相關(guān)各個進(jìn)給軸的調(diào)試以后,本次數(shù)控改造車床所應(yīng)該具備的功能才最終與PLC程序?qū)?yīng)起來,為了方便操作人員的個人操作需求,將一些個性需求的功能定義在自定義鍵上。

　　就電氣控制而言,機床主軸的控制是有別于機床伺服軸的。一般情況下,機床主軸的控制系統(tǒng)為速度控制系統(tǒng),而機床伺服軸的控制系統(tǒng)為位置控制系統(tǒng)。換句話說,主軸編碼器一般情況下不是用于位置反饋的,也不是用于速度反饋的,而僅作為速度測量元件使用。本改造機床主軸驅(qū)動單元使用了帶速度反饋的驅(qū)動裝置以及3.7kW標(biāo)準(zhǔn)主軸電機,主軸可以根據(jù)需要工作在伺服狀態(tài),所以主軸編碼器作為位置反饋元件使用。此外采用的變頻器是MM 420西門子變頻器。

　　802D數(shù)控系統(tǒng)配置變頻主軸時,變頻器0-10V的指令電壓是通過611UE的X411端口上的75.A和15給出的,正反轉(zhuǎn)指令是通過X453端口上的Q0.A和Q1.A給出的。在系統(tǒng)初始化后,NC系統(tǒng)已成為車床的標(biāo)準(zhǔn)化配制,按說明書要求依次設(shè)置進(jìn)給軸參數(shù),主軸參數(shù),再利用準(zhǔn)備好的驅(qū)動器串口調(diào)試電纜將計算機與611UE的X471端口連接起來;啟動伺服驅(qū)動器調(diào)試工具。

　SimoCom U,選擇聯(lián)機方式;進(jìn)入專家表(Ctrl+E),配置電機參數(shù)如下。

　　P890=4編碼器信號源來自X472接口;

　　P922=104主軸信號的 PROFIBUS報文類型;

　　P1007=1024編碼器線數(shù)外裝編碼器每的轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。應(yīng)與主軸參數(shù)MD31020相同;

　　P915[8]=50103總線給定值配置:模擬輸出送到X441的端子75.A和15;

　　P915[9]=50107總線給定值配置:數(shù)字輸出送到X453的端子Q0.A和Q1.A。

　　在SimoComU的主畫面上選擇存儲數(shù)據(jù),再選擇上電復(fù)位。這樣就完成了模擬主軸相關(guān)伺服驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置。

3 所實現(xiàn)的數(shù)控機床的基本功能

　　回參考點功能:系統(tǒng)上電后,選擇“回參考點”模式,然后操作進(jìn)給軸啟動按鈕。此時,機床自動尋找參考點。

　　AUTO方式:先進(jìn)入‘PROGRAM’軟鍵,只需要對所需程序進(jìn)行裝載,裝載完成,啟動程序自動運行。程序裝載的方式有兩種,可以自行在編輯狀態(tài)下完成程序的編輯,直接存儲后即可運行;也可是在其他的編程程序中進(jìn)行編輯,完成后移植或者傳入到數(shù)控系統(tǒng)中。

　　增量點動功能:在此功能下,你可以設(shè)定1、10、100μm等方式控制移動軸。另外,該機床數(shù)控化改造可增加手搖脈沖發(fā)生器,可對操作帶來極大便利。

　　MDA方式:在此方式中,操作人員能在NC控制下單程序段的運行,可以通過鍵盤直接輸入程序。

　　設(shè)定實際值功能:操作人員可將零點偏置的數(shù)據(jù)輸入到實際值存儲器中進(jìn)行預(yù)設(shè)。操作人員在設(shè)定實際值之前應(yīng)先輸入刀具補償數(shù)據(jù),包括尺寸、刀號、補償方向和刀具類型等。

4 結(jié)語

　　PLC是整個數(shù)控系統(tǒng)中最為核心、重要的一部分,在眾多的數(shù)控系統(tǒng)中,西門子PLC程序的最大特點就是簡便操作,能夠靈活的處理各種機床控制的技術(shù)需求。但是采用不同的PLC子程序所產(chǎn)生的效果也是不同的,要實現(xiàn)數(shù)控機床終端的匹配,必須選擇合適的PLC程序與之對應(yīng)。本文選擇的802D系統(tǒng),在經(jīng)過改造后運行效果良好,使舊的機床設(shè)備重新發(fā)揮了生產(chǎn)價值,提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率,同時控制了數(shù)控改造的成本。