周冬

（齊重數(shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161000）

1 預(yù)警系統(tǒng)的重要性

機床故障的發(fā)生，大部分在前期是有征兆的，但許多用戶由于缺乏相關(guān)經(jīng)驗，并且不重視機床的日常檢查，往往是等精度走失非常嚴重時，或機床報警停機時，才意識到機床出現(xiàn)了問題。這時在對機床維修，無論是對機床本身還是對用戶的生產(chǎn)造成的損失是都是巨大的。若能提早發(fā)現(xiàn)機床異常，及時與機床制造商聯(lián)系，及時進行維護修理，在機床停機時間、維護費用、維修難度等方面會大幅縮減，直接的為企業(yè)創(chuàng)造了效益。正所謂“良醫(yī)治未病，防范勝于治”。

2 應(yīng)用產(chǎn)品

齊重數(shù)控為我國機床行業(yè)大型重點骨干企業(yè)和行業(yè)排頭兵企業(yè)，重型機床產(chǎn)品的技術(shù)水平和生產(chǎn)制造能力已經(jīng)步入世界第一方陣，是國際知名、國內(nèi)一流的重大裝備及國防裝備保障產(chǎn)業(yè)化基地，在國內(nèi)外擁有大量的忠實用戶。為了能讓用戶能實時跟蹤機床各伺服軸的運行狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)問題，我們?yōu)镾VT系列機床開發(fā)了預(yù)警系統(tǒng)人機界面。SVT160 高精立式車銑加工中心是我公司新研制的產(chǎn)品，最顯著的特點是工作臺主軸采用大型力矩電機直接驅(qū)動，實現(xiàn)大扭矩車削主傳動以及高精度C軸回轉(zhuǎn)進給。此系列機床采用西門子828D 數(shù)控及伺服驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)對X 軸、Z 軸，以及第三方力矩電機（C 軸/主軸）的控制，性能可靠，定位精準，體現(xiàn)出了828D 數(shù)控及伺服驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)異的性能。

3 EASYSCREEN 功能簡介

EASYSCREEN 功能是西門子828D 系統(tǒng)為機床制造商提供的人機界面開發(fā)工具，開發(fā)語言簡便、高效，上手容易。用戶可以根據(jù)自身的需要開發(fā)人機界面，實現(xiàn)特殊的功能，是機床制造商體現(xiàn)創(chuàng)造力、提升機床附加值的便捷開發(fā)工具。應(yīng)用EASYSCREEN 開發(fā)的人機界面可以在每臺機床上免費使用5 幅，基本滿足大部分功能開發(fā)的需求，而不需要額外增加成本。

4 預(yù)警系統(tǒng)人機界面介紹

4.1 人機界面組成：預(yù)警系統(tǒng)人機界面共由三部分組成，分別是：X 軸傳動機構(gòu)預(yù)警系統(tǒng)、Z 軸傳動機構(gòu)預(yù)警系統(tǒng)、C軸/主軸預(yù)警系統(tǒng)組成，實現(xiàn)對此臺機床所有伺服軸的傳動機構(gòu)監(jiān)控預(yù)警。按壓[custom]軟件進入主畫面（圖1）。

4.2 工作原理。伺服電機的電流值可以反映該伺服軸的機械傳動機構(gòu)狀態(tài)的好壞，通過定期的數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)的最大值、最小值、波動幅值等進行分析，可以提前發(fā)現(xiàn)機床伺服軸的機械狀態(tài)好壞以及變化趨勢，并與制造商聯(lián)系，尋求解決方案，預(yù)防機床發(fā)生更大的故障。并根據(jù)人機界面中的電流出廠值，來檢驗機床維修后的實際狀態(tài)，判斷機床維修是否合格。

4.3 X 軸傳動機構(gòu)預(yù)警（圖2）。當(dāng)進行X 軸傳動機構(gòu)預(yù)警檢測時，首先觀察界面中X 軸是否已回參考點，是否切換到AUTO 方式，并通過“”表示狀態(tài)正確；若狀態(tài)不正確，則通過””表示，而無法進行檢測。4.3.1 數(shù)據(jù)采集：界面右側(cè)的軟件設(shè)有[檢測啟動]、[檢測停止]軟件，當(dāng)滿足檢測要求后，通過按壓[檢測啟動]軟件，可以調(diào)用已編制好的固定子程序，X 軸以設(shè)定的速度從機床原點運到全行程后停止，在X 軸運行過程中，PLC 通過NC 讀取伺服電機的實際電流值，并在PLC 中編輯比較篩選程序，保留每一區(qū)域的最大值和最小值，啟動和停止過程的電流值不在數(shù)據(jù)采集范圍內(nèi)。4.3.2 采集后的數(shù)據(jù)顯示表：細化檢測區(qū)域：將X 軸的全行程細分為5 段，每段設(shè)有伺服電機運行過程中的電機電流最大值和最小值。細分的目的是為了在檢測或維修過程中更快的發(fā)現(xiàn)故障區(qū)域，以及對機械部件的細化分析，反推機加或裝配中可能出現(xiàn)的問題。細分段的排列采用從左至右的順序，是為了對應(yīng)實際X 軸的實際運行軌跡，方便查看與分析。4.3.3 出廠值：機床在出廠之前，已經(jīng)將將機械、電氣部分調(diào)整到最佳狀態(tài)。在人機界面中將出廠值固化到系統(tǒng)中，無法修改。目的是為了在用戶現(xiàn)場安裝、以及今后的維修后有參考依據(jù)，檢驗安調(diào)以及維修結(jié)果。因為，無論伺服電機電流過大或過小，都說明在機械部分的安調(diào)都存在問題。4.3.4組：數(shù)據(jù)表格中，0 組代表當(dāng)前采集臨時存儲區(qū)域，在進行數(shù)據(jù)采集時，首先輸入組號“0”。如果采集的數(shù)據(jù)是完整并需要存儲的，選擇沒有存儲數(shù)據(jù)的組進行存儲。4.3.5 數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)刪除：人機界面一共提供12 組數(shù)據(jù)的存儲空間，通過[√]表示改組空間是否已存儲數(shù)據(jù)，若沒有[√]，表示改組可以存儲。

在[0]組中的數(shù)據(jù)如果是采集有效值，確定需要存儲后，先查看表格上面的數(shù)據(jù)存儲情況區(qū)域，然后在表格的[組]這一列直接輸入所要存儲的組號，按壓[數(shù)據(jù)存儲]軟件。若不想存儲，或刪除某一組數(shù)據(jù)，可以在表格中直接輸入所要選擇的組號，按壓[數(shù)據(jù)刪除]軟件，便可刪除所選擇的數(shù)據(jù)組（圖3）。

通過數(shù)據(jù)表格可以在線查看最近12 次的數(shù)據(jù)狀態(tài)，分析近一階段機床狀態(tài)。由于PLC 提供的數(shù)據(jù)塊功能強大，可以根據(jù)需要設(shè)置存儲容量。

圖1 預(yù)警系統(tǒng)主界面

圖2 X 軸預(yù)警系統(tǒng)

圖3 數(shù)據(jù)存儲表格

圖4 Z 軸預(yù)警系統(tǒng)

4.4 Z 軸傳動機構(gòu)預(yù)警（圖4）

Z 軸的操作方式與X 軸相同，最大值數(shù)據(jù)位于表格左上角，最小值數(shù)據(jù)位于表格右下角，方便區(qū)分查看。Z 軸正向回零后，啟動數(shù)據(jù)采集程序，Z 軸向負方向運行，分段區(qū)域位置對應(yīng)滑枕當(dāng)前的位置。

4.5 C 軸/主軸預(yù)警

C 軸/主軸采用的是大型力矩電機作為驅(qū)動。將圓周360°分為6 等分進行數(shù)據(jù)采集，其操作方式與X 軸相同，檢測主傳動的力矩電機、軸承等環(huán)節(jié)的安調(diào)后的運行效果。

5 結(jié)論

5.1 通過定期的采集伺服軸的數(shù)據(jù)并以此分析機械狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)判斷機械狀態(tài)趨勢，提早做出應(yīng)對措施。

5.2 一旦機床因碰撞等原因進行大修后，可以通過預(yù)警系統(tǒng)里的出廠數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)判定大修后的機械狀態(tài)處在說明階段，為機床檢驗?zāi)芰Σ蛔愕挠脩籼峁┖芎玫臋z驗依據(jù)。

5.3 對于機床制造商來說，機床出廠后的數(shù)據(jù)缺失很嚴重，無法針對每臺機床建立完整的產(chǎn)品生命周期管理檔案，通過預(yù)警系統(tǒng)軟件可以有效的補充這部分機床狀態(tài)數(shù)據(jù)，完善機床數(shù)據(jù)檔案。機床制造商通過長期對每一臺機床數(shù)據(jù)的積累與分析，不斷改善機加工藝、裝配工藝、電氣調(diào)試等，為后續(xù)的產(chǎn)品的質(zhì)量提升，更新?lián)Q代提供有效的數(shù)據(jù)支持。