劉洪強

(沈陽機床(集團)有限責任公司，遼寧 沈陽 110142)

對于數(shù)控機床電氣設(shè)計而言，主要工作就是繪制電路圖、布局電氣柜、編制和調(diào)試PLC 程序(如圖1)。筆者根據(jù)德國培訓內(nèi)容，利用EPLAN Electric P8 2.0和S7-PLCSIM 這兩款軟件，結(jié)合HTC2535z 產(chǎn)品(國家專項“全功能數(shù)控雙伺服動力刀架”子項目)，針對電氣設(shè)計所涉及的這3 大塊內(nèi)容進行深入研究，最終實現(xiàn)Eplan 繪圖規(guī)范化、國際化;電氣柜內(nèi)布局3D 化、簡單化;PLC 程序仿真方便化、效率化。本研究可以大幅度提升電氣設(shè)計的工作效率，且最大限度防止錯誤發(fā)生并減少損失，為實現(xiàn)電氣設(shè)計的數(shù)字化指引方向。

1 電路圖國際化、表格化研究

當前國內(nèi)主要機床制造商繪制電路圖普遍采用非專業(yè)的機械類制圖軟件AutoCAD，工作量大，容易出錯，且缺乏統(tǒng)一規(guī)范。少數(shù)機床制造商應用EPLAN 軟件，但該軟件的高級功能未得到應用，無法真正的實現(xiàn)電氣繪圖的表格化、國際化。

HTC2535z 項目將電路圖中的封面、導線定義的解釋、設(shè)備標識的解釋、參考標識的解釋、目錄、電纜總覽、電纜圖表、設(shè)備名稱列表、設(shè)備連接圖、端子連接圖均制成表格，完成電氣原理圖的繪制后一鍵式自動生成所有表格，將原來在CAD 里做的工作，變?yōu)橛蒃PLAN自動生成，使其更加準確、快捷;同時利用增補說明將圖框做成統(tǒng)一規(guī)范;利用自動糾錯的高級功能將原理圖中的錯誤糾正，并將該項目做成基本項目模板，其他機床電氣原理圖均利用項目模板一鍵式功能生成上述所有表格。

1.1 基礎(chǔ)表格的繪制

電路圖中封面、導線定義的解釋、設(shè)備標識的解釋、參考標識的解釋和目錄屬于基本表格，指導工人看懂原理圖。

參考標識多數(shù)用直接輸入文本的形式，此項目將其做成動態(tài)表格的形式可直接與其他基礎(chǔ)表格一鍵式生成(如圖2 所示)。

其他基礎(chǔ)表格制作原則是簡約、節(jié)約，如圖3 目錄所示。

1.2 工藝表格的繪制

電纜總覽、電纜圖表、設(shè)備名稱列表、設(shè)備連接圖、端子連接圖為工藝表格。

電纜總覽包含電纜長度、電纜規(guī)格、走線路徑、電纜兩端連接端子等信息(如圖4 所示)?？煞奖汶姽みB線及供應商報價。

電纜圖表包含電纜長度、芯數(shù)、兩端線號標記、所壓端子類型、剝線長度等信息?？芍苯佑糜谥笇Чと酥谱麟娎|(如圖5 所示)。

設(shè)備名稱列表包含機床所有電氣設(shè)備名稱列表，用于制作機床電氣標識(如圖6 所示)。

設(shè)備連接圖和端子連接圖用一個圖表，包含柜內(nèi)每個元件的每個端子連接目標等信息，該表格可用于自動生成設(shè)備間連線，工人可根據(jù)此表對柜內(nèi)元件進行連線(如圖7)。

1.3 統(tǒng)一圖框標識

利用增補說明功能(如圖8 所示)統(tǒng)一圖框標識，使得圖框更加規(guī)范化。

1.4 原理圖糾錯

原理圖糾錯對于基礎(chǔ)項目而言十分重要。該功能國內(nèi)電氣設(shè)計人員很少用到，但國外電氣設(shè)計人員用的較多。如圖9 所示，通過系統(tǒng)自帶的糾錯功能找出原理圖中的錯誤，可根據(jù)號碼列中的錯誤代號在幫助中找到糾錯的辦法，形成規(guī)范的原理圖。將完善好的電路圖HTC2535z 作為基本項目，以為其他項目應用。

2 電氣柜內(nèi)設(shè)計三維化、自動化研究

EPLAN Electric P8 2.0 是把Eplan Cabinet 這個專門布局電氣柜的3 維設(shè)計軟件集成到EPLAN 里的一個創(chuàng)新版本，使得3D 布局電氣柜更加直接、高效。

在該軟件的布局空間→導航器→里可以直接從原理圖中拖出原件到安裝板上。如圖10 所示為HTC2535z 的三維布局圖。三維布局圖完成后可直接生成如圖11 所示的二維布局圖，指導電氣工藝人員安裝電氣元件。

另外Pro panel 軟件也集成到EPLAN 中，能夠?qū)θS布局的電氣柜進行自動布線，且能夠自動導出線號等功能，直接輸入打號機等設(shè)備，實現(xiàn)自動打號與電盤鉆孔，達到設(shè)計與生產(chǎn)無縫鏈接的效果，使得電氣設(shè)計更加智能化。通過以上內(nèi)容最終實現(xiàn)電氣的數(shù)字化設(shè)計與生產(chǎn)。

3 PLC 程序的仿真化、簡約化研究

S7 -PLCSIM 是嵌于Step 7 中的一款專門進行PLC 仿真的軟件。仿真軟件提供了一個簡潔的界面來監(jiān)控PLC 中的變量，而不需要真正的PLC 硬件就可以完成程序的調(diào)試工作，避免由于PLC 程序邏輯錯誤造成的損失。通過PLC 程序仿真可以實現(xiàn)電氣調(diào)試與機床安裝同步或者提前進行，提高機床調(diào)試效率，為PLC 程序的仿真提供基礎(chǔ)。

以伺服軸潤滑為例，在實際機床上要求伺服軸每次潤滑時間為30 s，每兩次潤滑之間的間隔時間為8 min。對這段程序進行仿真，為了節(jié)約時間，將潤滑時間改為3 s，間隔時間改為8 s，對其進行仿真。I7.7為手動潤滑按鈕，Q34.5 為潤滑泵，如圖12、13 所示。

由此，通過S7 -PLCSIM 實現(xiàn)PLC 程序的仿真。另外還可將符號表導入到監(jiān)控界面中，使得監(jiān)控更加方便。

4 結(jié)語

本文通過HTC2535z 項目的電氣設(shè)計，指出了數(shù)控機床電氣設(shè)計的3 個主要工作如何實現(xiàn)標準化、國際化、規(guī)范化、仿真化的，為電氣設(shè)計的同仁提供參考。

［1］SIEMENS.S7 -300 PLC 編程手冊［Z］.2008.