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        西門子840D sl在XKF2312/2.5數(shù)控龍門銑床改造中的應(yīng)用(下)

        2015-05-14 02:15:16中航飛機西安飛機分公司陜西710089劉紅安
        金屬加工(冷加工) 2015年15期
        關(guān)鍵詞:坐標(biāo)軸驅(qū)動器西門子

        ■ 中航飛機西安飛機分公司(陜西 710089)劉紅安

        3.系統(tǒng)調(diào)試

        (1)系統(tǒng)的連接。

        (2)PLC調(diào)試:首先在NCU單元上將NCK和PLC總清,總清完成后,NCU 正常啟動,此時NCU 狀態(tài)顯示屏上輸出數(shù)字“6”和右下角一個閃爍的點。LED RUN 燈持續(xù)亮起呈綠色,重新進行一次啟動,PLC 和 NCK處于循環(huán)運行模式下,啟動結(jié)束。

        利用PC機上安裝的SIMATIC管理器(STEP-7 V 5.5版本)對PLC 進行開機調(diào)試。打開840D sl系統(tǒng)隨機附帶的Too lbox光盤,雙擊TOOLBOX根目錄下的Setup.exe啟動安裝。選擇第一項(PLC基本程序)和第二項(STEP7添加SINUM ERIK部件及硬件信息更新)進行自動安裝,安裝完成后,在SIM ATIC 管理器中,HW-Config頁面的Catalog樹形結(jié)構(gòu)下看到SINUM ERIK/840D sl/NCU 710.3PN V 3.2,即本次改造選用的NCU型號與版本;同時,在Profinet DP→Additional Field Devices→D rives→IO目錄下可找到PP72/48輸入/輸出模板。創(chuàng)建新的項目XKF2312_PLC,在硬件配置中添加PP72/48模塊,點擊OK即可啟動硬件配置的下載,下載時,會先停止PLC運行,下載后,會提示是否重新啟動PLC。此時數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)建立了硬件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如圖4所示。

        圖 4

        (3)創(chuàng)建PLC程序:按以下步驟建立PLC程序。①打開STEP7軟件,創(chuàng)建新的項目。在SIM ATIC管理器中,點擊File菜單下的N ew, 輸入項目名稱XKF2312_PLC,點擊OK。②點擊Insert菜單中Station下SIMATIC 300 Station項,插入 S7-300站點。③將840D s l的Too lbox的PLC基本程序庫整體復(fù)制到自建的項目中。點擊PLC菜單中的“DOWNLOAD”,下載程序到PLC CPU中,此時,機床控制面板指示燈已經(jīng)點亮,表明PLC循環(huán)運行開始。④按照系統(tǒng)實際配置建立各功能函數(shù)FC。首先使急停功能生效, PLC中的緊急停止以及A LM模塊的工作原理如圖5所示。

        圖 5

        按照電路原理圖5,在S7程序中建立功能函數(shù)FC,即緊急停止控制程序,必須保證,先接通供電模塊(in feed)使能OFF1,再接通驅(qū)動模塊(se rvo)使能OFF3;系統(tǒng)斷電時,先斷驅(qū)動使能OFF3,延時斷供電模塊使能OFF1。

        正確使用急停輸入D B 10.D B X 5 6.1,急停應(yīng)答D B 10.DBX 56.1,急停有效信號DB10.DBX 106.1,可保證機床、刀具和人員的安全,急停信號可使機床進入緊急停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)急停輸入DB10.DBX 56.1信號閉合時,CNC控制器進入緊急停止釋放狀態(tài),進給伺服和主軸伺服放大器處于可控制及運行狀態(tài)。當(dāng)信號斷開時,CNC控制器復(fù)位并進入緊急停止?fàn)顟B(tài),進給伺服和主軸伺服放大器、電動機立刻減速直至停止。在緊急停止控制程序中,I1.5、I1.4和I3.3 就是機床的急停按鍵開關(guān)輸入信號,表示3個急停按鍵開關(guān),1個安裝在機床電器柜上,1個在手持操作單元上,1個在操作面板上。3個信號接通后,Q1.2激活,供電模塊(in feed)使能EP有效激活。延時1s后,OFF1信號使能有效,再接著導(dǎo)通驅(qū)動模塊使能信號OFF3,程序如下:

        繼續(xù)創(chuàng)建機床的功能函數(shù)FC,實現(xiàn)HHU控制、坐標(biāo)回零、一級限位、機床照明燈、冷卻液開關(guān)、工作、報警狀態(tài)指示燈、裝卸刀及主軸換擋等功能,并檢查機床各個功能執(zhí)行是否準(zhǔn)確可靠。若有問題,則應(yīng)修改相應(yīng)的控制程序。注意,在編制PLC程序時,一定要充分考慮各個相互關(guān)聯(lián)動作的可靠性與安全性,如機床主軸旋轉(zhuǎn)時就不能進行手動換刀;主軸冷卻裝置故障,主軸停止;潤滑壓力低或液位過低系統(tǒng)報警,坐標(biāo)軸無法啟動等,以免造成設(shè)備損壞與操作人員人身受到傷害。

        (4)驅(qū)動器的設(shè)定:SINUMERIK 840D sl通過DRIVE CLiQ 總線與 SINAM ICS S120 電源模塊及各坐標(biāo)進給模塊進行通信,并通過DRIVE CL iQ總線對電源模塊及各坐標(biāo)進給模塊包括電動機進行固件升級以及參數(shù)自動配置。S120 電源模塊是新型的饋電單元,系統(tǒng)響應(yīng)速度快,運行噪聲低,控制電路與大功率電子開關(guān)器件高度集成,實現(xiàn)輸入隔離、能耗制動、過溫、過流、過壓保護以及故障診斷等功能,并能將電動機制動時產(chǎn)生的電勢反饋回電網(wǎng),顯著降低用電功耗。

        SINAM IC S120 控制電路如圖6所示。其中,K A 18、23就是緊急停止開關(guān)繼電器。當(dāng)緊急停止電路正常時,供電模塊(in feed)使能EP有效激活。此時,必須進行自動升級驅(qū)動系統(tǒng)固件,拓?fù)渥R別供電模塊,按鍵選擇(調(diào)試)→(驅(qū)動系統(tǒng))→(供電),KM 1閉合,SINAM ICS驅(qū)動器的電力供應(yīng)順利完成,如圖7所示。

        繼續(xù)對SINAM ICS驅(qū)動器及坐標(biāo)、主軸電動機進行固件升級以及參數(shù)的自動配置(見表2),在此不再贅述。注意,X、Y、Z和SP的如表2所示信號必須通過PLC程序加以激活。

        圖 6

        圖 7

        (5)軸參數(shù)設(shè)定:當(dāng)驅(qū)動器模塊上READY 綠燈點亮,表明SINUM ER IK 840D s l對SINAM ICS驅(qū)動器固件升級及電動機、編碼器自動配置完成,驅(qū)動器、電動機已準(zhǔn)備就緒,此時應(yīng)著手進行NC參數(shù)設(shè)定(見表3),主要包括機械傳動參數(shù)、速度參數(shù)等(以X坐標(biāo)為例)。

        (6)驅(qū)動邏輯號分配:驅(qū)動配置完畢后,NC系統(tǒng)各坐標(biāo)軸、主軸需要與NCK內(nèi)部虛擬PROFIBUS 的驅(qū)動建立對應(yīng)關(guān)系,配置各自驅(qū)動對象的 I/O 地址邏輯號。此時,各坐標(biāo)軸、主軸電動機可以轉(zhuǎn)動,機床的當(dāng)量位移也正確。

        (7)螺距誤差補償:機床在試切件加工前,需進行各坐標(biāo)軸的螺距誤差補償(LEC)。目的在于檢查各坐標(biāo)的定位精度以及重復(fù)定位精度,并保證在出廠精度范圍內(nèi)。

        最后應(yīng)進行整機的動態(tài)測試,這一工作是通過NAS試件的試切進行的,主要是檢測整機在各個坐標(biāo)軸平面(如XY、XZ和YZ)的聯(lián)動性。這項工作非常重要,一般要進行至少兩次試切,根據(jù)精度檢測值要對某些不合格項進行整改,以確保機床在正常的生產(chǎn)中發(fā)揮效用。

        表2

        結(jié)語

        設(shè)備改造后,性能顯著提高,其加工范圍拓寬,設(shè)備有效率明顯提升,而耗電量也由于采用SINAM ICS驅(qū)動器而降低。

        又因該設(shè)備采用840D s l數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部模塊化設(shè)計,電磁干擾小,設(shè)備經(jīng)過改造后,其跑、冒、滴、漏現(xiàn)象已基本杜絕,環(huán)保性顯著提高。

        電氣結(jié)構(gòu)緊湊合理,顯示器、各種開關(guān)和指示燈布局更適合操作人員的使用。而通過對西門子SINUMERIK 840D sl 數(shù)控系統(tǒng)以及SINAM ICS S120驅(qū)動系統(tǒng)的研究應(yīng)用,也可以提高數(shù)控機床故障的分析與維修水平,對生產(chǎn)制造技術(shù)進一步與國際接軌,具有特殊而重要的現(xiàn)實意義。

        表3

        [1] 西門子股份公司.SINUMERIK 840D solution line 簡明調(diào)試指南[M/CD].德國:西門子股份公司,2012.8.

        [2] 西門子股份公司.SINAM ICS S120 COM ISS IO N IN G MANUAL[E].德國:西門子股份公司,2011.8

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