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        淺談數(shù)字控制系統(tǒng)在鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床中的應(yīng)用

        2016-04-29 00:00:00王瑜政王東凱趙國茹
        科技尚品 2016年11期

        摘 要:在重型鋼軌生產(chǎn)中有一道重要的工藝,就是對重型鋼軌進(jìn)行尺寸切割,由于高精度的工藝要求,對重型鋼軌進(jìn)行鋸切時對設(shè)備的精密程度要求更高,數(shù)字控制系統(tǒng)由于具有高精度的控制特性,滿足重型鋼軌鋸切的工藝要求,所以在鋼軌鋸切設(shè)備中廣泛應(yīng)用,本文通過河鋼集團(tuán)邯鋼公司大型軋鋼廠的重型鋼軌生產(chǎn)線中奧地利林新格公司重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床來淺談數(shù)字控系統(tǒng)在其中的應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:西門子SINUMERIK840D數(shù)字控制系統(tǒng);profibus DP網(wǎng)絡(luò);數(shù)字控制程序

        隨著高速鐵路大規(guī)模的發(fā)展,重型鋼軌的需求量與日俱增,在重型鋼軌生產(chǎn)中有一道重要的工藝,就是對重型鋼軌進(jìn)行尺寸切割,由于高精度的工藝要求,對重型鋼軌進(jìn)行鋸切時對設(shè)備的精密程度要求更高,數(shù)字控制系統(tǒng)由于具有高精度的控制特性,滿足重型鋼軌鋸切的工藝要求,所以在鋼軌鋸切設(shè)備中廣泛應(yīng)用,本文通過河鋼集團(tuán)邯鋼公司大型軋鋼廠的重型鋼軌生產(chǎn)線中奧地利林新格公司重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床來淺談數(shù)字控系統(tǒng)在其中的應(yīng)用。

        接下來我們來簡要介紹一下什么是數(shù)字控制系統(tǒng),并且對數(shù)字控制系統(tǒng)在邯鋼公司這套重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床中的應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)介紹。

        數(shù)字控制系統(tǒng)(numerical control systems):早期的數(shù)控系統(tǒng)是由硬件電路構(gòu)成的稱為硬件數(shù)控(Hard NC),1970年代以后,硬件電路元件逐步由專用的計(jì)算機(jī)代替而稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng),一般是采用專用計(jì)算機(jī)并配有接口電路,可實(shí)現(xiàn)多臺數(shù)控設(shè)備動作的控制。因此現(xiàn)在的數(shù)控一般都是CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控),很少再用NC這個概念了

        用代表加工順序、加工方式和加工參數(shù)的數(shù)字碼作為控制指令的數(shù)字控制系統(tǒng),簡數(shù)字程序控制系統(tǒng)稱數(shù)控(NC)系統(tǒng)。在數(shù)控系統(tǒng)中通常配備專用的電子計(jì)算機(jī),反映加工工藝和操作步驟的加工信息用數(shù)字代碼預(yù)先記錄在穿孔帶、穿孔卡、磁帶或磁盤上。系統(tǒng)在工作時,讀數(shù)機(jī)構(gòu)依次將代碼送入計(jì)算機(jī)并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)形式的電脈沖,用以控制工作機(jī)械按照順序完成各項(xiàng)加工過程。數(shù)控系統(tǒng)的加工精度和加工效率都較高,特別適合于工藝復(fù)雜的單件或小批量生產(chǎn)。它廣泛用于工具制造、機(jī)械加工、汽車制造和造船工業(yè)等[1]。

        上面我們已經(jīng)了解了什么是數(shù)字控制系統(tǒng)了,接下來我們著重介紹一下邯鋼公司重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床的這套數(shù)字控制系統(tǒng),重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床采用了西門子SINUMERIK840D的數(shù)字控制系統(tǒng),西門子SINUMERIK840D數(shù)字控制系統(tǒng)是由數(shù)控及驅(qū)動單元(NCU)、人機(jī)界面(MMC)、西門子可編程控制器(PLC)3部分組成,由于在集成系統(tǒng)時,總是將SIMODRIVE611D驅(qū)動和數(shù)控單元(NCU)并排放在一起,并用設(shè)備總線互相連接。這樣來說SIMODRIVE611D驅(qū)動和數(shù)控單元(NCU)就統(tǒng)一為一個整體,從而組成數(shù)字控制系統(tǒng)就由3部分組成,這3部分相對獨(dú)立,如何對這3部分進(jìn)行通信連接呢,接下來我們介紹一下[2]。

        對于SINUMERIK840D數(shù)字控制系統(tǒng)中的數(shù)字及驅(qū)動單元(NCU)、人機(jī)界面(MMC)、西門子可編程控制器(PLC)的通訊是怎么樣的呢,人機(jī)界面和可編控制程器是通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊,而數(shù)字及驅(qū)動單元(NCU)和可編程控制器(PLC)以及人機(jī)界面(MMC)都是通過工業(yè)profibus DP網(wǎng)進(jìn)行通訊,這樣就把主要的3部分建立了連接,這樣使得分散的3部分能夠統(tǒng)一起來,聯(lián)合協(xié)調(diào)工作。

        建立了物理通訊之后就需要在軟件中建立通訊協(xié)議,西門子SIMODRIVE611D數(shù)字控制系統(tǒng)中可以通過建立DB數(shù)據(jù)塊來進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,邯鋼公司大型軋鋼廠的這套鋸鉆聯(lián)合機(jī)床中的數(shù)控系統(tǒng)就是利用DB數(shù)據(jù)塊進(jìn)行控制字通訊的,這樣通過建立了完整的物理以及軟件通訊協(xié)議,就把相對獨(dú)立的3部分有機(jī)的聯(lián)合了起來,然后就可以在人機(jī)界面(MMC)寫入數(shù)控程序,通過數(shù)控程序存取在高集成度的數(shù)據(jù)控制板(NCU)中,數(shù)控程序運(yùn)在人機(jī)交換界面(MMC)中進(jìn)行運(yùn)行得出的執(zhí)行結(jié)果,可以通訊到數(shù)字控制板(NCU)和可編程控制器(PLC)中從而進(jìn)一步對直流變頻器、伺服式電機(jī)和邏輯動作PLC進(jìn)行控制。

        通過上文我們已經(jīng)全面了解邯鋼公司重型鋼軌生產(chǎn)線,鋸鉆聯(lián)合機(jī)床的西門子SIMODRIVE611D數(shù)控系統(tǒng)的一些基本概念和通訊軟件系統(tǒng),下文將要闡述數(shù)字控制系統(tǒng)中執(zhí)行數(shù)字程序?qū)に嚨膽?yīng)用。

        由于重型鋼軌鋸切生產(chǎn)工藝精密度極高,對于百米60型重型鋼軌來說正負(fù)公差只有10mm,這么高精度的工藝要求,簡單的西門子可編程控制器(plc)數(shù)字編碼器就很難滿足高精度的工藝控制要求,就需要數(shù)字控制系統(tǒng)中利用數(shù)字程序根據(jù)實(shí)體光柵矯正編寫執(zhí)行程序,從而進(jìn)行鋼軌長度的定位鋸切。

        對于西門子SIMODRIVE611D系統(tǒng)來說不光具備簡單的可編程控制器(plc)數(shù)字編碼器進(jìn)行定位測量,而且還有實(shí)體光柵來對數(shù)字編碼器的數(shù)值進(jìn)行實(shí)體矯正。具體校正步驟如下:第一,對實(shí)體光柵的實(shí)際位置用激光定位器反復(fù)測量得到一個最接近真實(shí)值的測量值,第二,編寫數(shù)控程序用來把編碼器值通過最接近真實(shí)值的測量值來進(jìn)行矯正。這樣就能得到一個最接近實(shí)際值的測量值,從而進(jìn)一步通過西門子SIMODRIVE611D數(shù)字控制系統(tǒng)來控制直流私服步進(jìn)式電機(jī)對重型鋼軌進(jìn)行定位鋸切,滿足工藝要求。

        本文通過闡述河鋼集團(tuán)邯鋼分公司大型軋鋼廠重型鋼軌鋸鉆聯(lián)合機(jī)床來淺談數(shù)控系統(tǒng)在其中的應(yīng)用,由于本人從事相關(guān)工作時間較短,對數(shù)控系統(tǒng)鉆研程度有限,論文中難免出現(xiàn)紕漏,望廣大同仁予以包含,發(fā)現(xiàn)相關(guān)論文中出現(xiàn)的問題還望雅正。

        參考文獻(xiàn)

        [1]楊國安.數(shù)字控制系統(tǒng):分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].西安交通大學(xué)出版社,2008.

        [2]徐正平.西門子840D數(shù)控系統(tǒng)[J].機(jī)電一體化,1998,(3):30.

        (作者單位:河鋼集團(tuán)邯鋼分公司大型軋鋼廠)

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