齊博，陳宏超

（沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧 沈陽 110142）

臥式加工中心數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計

齊博，陳宏超

（沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧 沈陽 110142）

SINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)是常見的定位于臥式加工中心的數(shù)控系統(tǒng)。因其具有中文系統(tǒng)，全數(shù)字驅(qū)動等特點被廣泛的應用于各類數(shù)控加工中心。本文以SINUMERIK802D系統(tǒng)的組成因素及連接方式為研究對象，重點介紹了該系統(tǒng)內(nèi)置的PLC，并通過操作面板的PLC程序介紹其內(nèi)置PLC的編制方法。

數(shù)控系統(tǒng)；組成；連接

1 SINUMERIK802D數(shù)控系統(tǒng)簡介

SINUMERIK802D因其具有中文系統(tǒng)，全數(shù)字驅(qū)動以及結(jié)構(gòu)和調(diào)試簡單的特點被廣泛的應用臥式加工中心中。SINUMERIK802D系統(tǒng)內(nèi)置PLC子系統(tǒng)滿足了客戶對機床進行邏輯控制的要求。其PLC系統(tǒng)采用標準的編程語言，并隨機帶有標準的PLC子程序庫和實例，縮短了設(shè)計周期，提高了制造廠生產(chǎn)的效率。

2 數(shù)控電氣系統(tǒng)的組成及連接

I/O裝置、數(shù)控單元、輔助測量裝置、可編程控制器PLC以及電氣控制裝置組成了最常見的數(shù)控系統(tǒng)（如圖1）。

圖1 數(shù)控系統(tǒng)的組成

（1）I/O裝置。輸入輸出裝置主要功能為對加工零件所使用程序的編制、存儲、打印和機床的加工的信息的顯示等。

（2）數(shù)控單元。數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控單元,操作者可以通過機床控制面板、鍵盤和通信接口向數(shù)控系統(tǒng)指令或零部件的加工程序。數(shù)控系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)后經(jīng)過計算和處理,通過現(xiàn)場總線,將數(shù)字量通過I/O模塊向伺服驅(qū)動器發(fā)出邏輯控制指令，伺服驅(qū)動器控制伺服電機完成操作者發(fā)出的加工程序或控制指令。位置、角度、速度等機械量還有溫度、壓力、流量等物理量是數(shù)控系統(tǒng)所控制的部分。按其控制方式不同將其規(guī)劃為兩類：數(shù)據(jù)運算處理控制和時序邏輯控制。其中時序邏輯控制通常依靠PLC實現(xiàn)。

（3）伺服系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)與加工中心本身的電傳動聯(lián)系是依靠伺服系統(tǒng)實現(xiàn)。伺服電動機、伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)及位置檢測反饋裝置是伺服系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。伺服電動機和伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)分別為執(zhí)行元件和動力源。

（4）主傳動系統(tǒng)。主傳動系統(tǒng)是機床工作時傳遞轉(zhuǎn)矩的一個重要部件。通常有兩類：電氣無級調(diào)速及齒輪有級變速。

（5）強電控制柜。強電控制柜的組成部分主要有：①系統(tǒng)預設(shè)的繼電器。②接觸器。③變壓器。④電源開關(guān)接線端子。⑤各類電氣保護元器件等。

（6）輔助裝置。輔助裝置主要包括以下部分：①APC自動交換機構(gòu)。②ATC刀具自動交換機構(gòu)。③APC夾緊放松機構(gòu)。④回轉(zhuǎn)工作臺。⑤液壓控制系統(tǒng)。⑥潤滑切削液裝置。⑦排屑裝置。⑧各種保護裝置等。

3 數(shù)控系統(tǒng)中的PLC程序設(shè)計

（1）PLC在數(shù)控系統(tǒng)中的作用。利用SINUMERIK802D系統(tǒng)內(nèi)置PLC子系統(tǒng)?？梢酝瓿刹僮骱蜋C床控制面板的控制、冷卻控制、潤滑控制、坐標軸的控制以及換刀控制等常用的控制。數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試的基礎(chǔ)是PLC應用程序的正確性。只有在確認程序和接線正確無誤后,才能調(diào)試伺服驅(qū)動器、機床的相關(guān)參數(shù)以及對刀庫的控制功能。以機床操作和控制面板為例介紹系統(tǒng)內(nèi)置PLC的編程方法。

PLC應用程序?qū)⒖刂泼姘迳系姆绞竭x擇以及手動操作等信息傳遞給數(shù)控單元；PLC應用程序還將從操作面板上獲得刀具冷卻、換刀以及導軌潤滑等信號傳遞給數(shù)控單元實現(xiàn)對機床的控制。

（2）數(shù)控系統(tǒng)PLC控制設(shè)計。SINUMERIK802D系統(tǒng)內(nèi)置PLC子系統(tǒng)采用標準的PLC編程語言以及內(nèi)部預設(shè)的程序段和實例，有效簡化了設(shè)計工作?？s短了整機的設(shè)計時間。

802D數(shù)控系統(tǒng)提供了具有接口信號的初始化、基本操作功能、急停處理和坐標軸使能等基本功能的程序模塊以及相關(guān)子程序庫。

由上述試驗數(shù)據(jù)可見，ICP-OES法的測定值與標準值相比較，在允許誤差范圍內(nèi)，具有良好的準確度。

2.2 溶解樣品時酸的選擇

由于7A04試樣含有小于0.5%的硅元素，鹽酸可以完全溶解試樣，因硫酸黏度較大，影響霧化效率，故不推薦采用。

2.3 共存元素的影響

試樣和所選試液中有基體元素鋁和其它待測元素。選擇元素間干擾少的測量譜線，試驗表明基體元素鋁和其它待測元素對分析無明顯影響。

2.4 ICP-OES法的優(yōu)勢與不足

2.4.1 優(yōu)勢。通過上述數(shù)據(jù)可知，ICP-OES等離子體光譜法測定7A04鋁合金中鉻、銅、錳、鎂、鋅、鐵等元素，標準曲線線性良好，相關(guān)系數(shù)大于0.999，相對誤差小于3%，回收率在90%～110%之間，對標準樣品進行了測定，結(jié)果滿意。

在分析效率上，ICP-OES法消解一個鋁合金樣品，可同時測定多種元素，分析效率比國標法要快很多，同時所涉及的藥品種類很少。

2.4.2 不足。高純氬氣的成本較高，溶解樣品時對酸的選擇具有一定局限性，要盡量選擇鹽酸或是硝酸，少用或是不用硫酸和磷酸。后期儀器的維護成本較大，對霧化器、霧化室、矩管等核心部件維護要求較高，更換成本較大。

[1]顧紅燕，ICAP6000/7000系列ICP-AES培訓教材.

[2]美國熱電公司，元素分析2007年用戶會論文集.

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