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1、西门子840D数控系统在XK21205数控龙门铣镗床电气改造中的应用L西门子840D数控系统在XK2120/5数控龙门铣镗床电气改造中的应用西门子840D数控系统在XK2120/5数控龙门铣镗床电气改造中的应用摘要文章对西门子840D系统在XK2120/5数控龙门铣镗床电气系统改造中的应用进行了总结,提出了需注意的问题.关键词数控系统西门子840D软件版本0前言XK2120/5数控龙门铣镗床是我公司的一台重要数控加工设备,规格是2x6m,它是上世纪80年代由武汉重型系统,因是大板结构,许多电子元件老化严重,造成设备械部分,液压系统能比较正常使用的情况下,公司决定对系统的性价比进行比较,我们最终
2、确定采用西门子840D数控系统改造机床.将原有数控系统,直流伺服系统及电机全部拆除,改用西门子840D数控系统,611D交流伺服系统及1FT6伺服电机和1PH7主轴电机.1数控系统介绍SINUMERIK840D是西门子公司20世纪90年代推MERIK880和840C的三CPU结构:人机通信CPU(MMCCPU),数字控制CPU(NCCPU)和可编程逻辑控制器CPU(PLCCPU).三部分在功能上既相互分工,又互为支持.在物理结构上,NCCPU和PLCCPU合为一体,合成在NCU(Nu有CNC,PLC和通讯任务综合在单个NCU模块中,在安装到NCU盒以后,再把强大的NCU多处理器模块插入到SIM
3、ODRIVE611D数字驱动系统中去,直接放置在I/RF电源模块右侧,与6llD驱动系统构成一个整体.相对于前几代系统,SINUMERIK840D具有以下几个2005年10月第10册总第54册谭红(中国二重集团万信设备有限责任公司)特点:数字化驱动,轴控规模大,可以实现五轴联动,操作系统视窗化,软件内容丰富功能强大,具有远程诊断功能,保护功能健全,硬件高度集成化,模块化设计,内装大容量的PLC系统.2电气系统配置根据XK2120/5数控龙门铣镗床的结构及加工工艺要求,机床电气系统改造后数控系统的硬件配置(见图1)为:SINUMERIK84ODNCU571.3,NCU盒,PCU50(10G硬盘)
4、,OP010C彩色10.4"TFT显示器(带操作键),3.5"软驱,机床操作面板MSTT,I/O模块,MINI手持单元.z轴图1硬件配置图1.数字控制单元NCUNCU(NumericalControlUnit)是SINUMERIK840D数控系统的控制中心和信息处理中心,数控系统的直线插补,圆弧插补等轨迹运算和控制,PLC57一一一一西门子840D数控系统在XK2120/5数控龙门铣镗床电气改造中的应用系统的算术运算和逻辑运算都是由NCU完成的.2.人机通信中央处理单元PCU50(包含MMCCPU)PCU(PCUnit)是西门子公司配合最新的操作面板而CPU的主要作用是完成
5、机床与外界及与PLCCPU,NCCPU之间的通信,内带硬盘,用以存储系统程序,参数等.操作员面板OP的作用是:显示数据及图形,提供人机显示界面;编辑,修改程序及参数;实现软功能操作.MSTT的主要作用是完成数控机床的各类硬功能键的操作.主电源模块主要功能是实现整流和电压提升功能.6.驱动系统(611D)它包括主轴驱动系统和进给驱动系统两部分.原机床的电机参数如下,主轴(铣头旋转):55KW,400V,157A,1250/2200r.P.m;x轴(工作台移动):FANUC60型,98NM,2000r.P.nl;Y轴(刀架溜板移动):FANUC30型,37.7NM,1000r.P.Ill;z轴(刀
6、架滑枕移动):FANUC30型,37.7NM,1000r.P.m;w轴(横梁移动):FANUC60型,98NM,2000r.P.nl.根据原机床电机参数,我们对电机做了虑新电机(1FT6)与旧电机(1HU3)在转矩,转后的电机参数如下,主轴:1PH71862NE250AA0.60KW.1250r.P.m:x轴:1FT61320SC71一lAB0.98NM.2000r.p.m,带制动器;Y轴:lFT61058AB71一lAB0,41NM.1500r.P.m,带制动器;高于0.001mm.3机床控制程序的编制PLC程序是数控机床外围动作的软件核心,是连接NC与机床的桥梁.SINUMERIK840D
7、系统的PLC是SIMATICS7300,西门子公司随机提供的工具盒(Toolbox)中包括基本PLC程序,我们在其基础上开发新的用户程序,整个机床的PLC程序结构如图2所示.Y,z,w轴的定程定量润滑控制在PLC编程过程中是需要解决的难点问题.以Y轴为例,刀架在横梁上的移动的润滑需要定程定量控制.在刀架滑板上安装一个接近开关(I35.2),检测刀架移动时滚珠丝杠旋转的转数通过计数器记数来实现定程控制,当预置转数达到时通过记时器控制润滑时间来实现定量控制.同时,每次开机时润滑一次.Y轴的定程定量润滑控制PLC梯形图如图3.OB10OFB1起动再起动罴组通道轴l基本程序FC19l几机床操作蔼板Il
8、Fc1.OBlr_1持单.循环处理程序厂_1F参U3考1点与极限1.用户程序0'.IFC32厂及机床上电1.0.lFC34r_1F主C轴35变档控制.厂轴FC的37夹紧,放松控制Il.J-1I机床润滑控制.Z轴:lFT61058AB71一lAB0,41NM,1500r.P.nl,带制动器:图2PLC程序结构图丝杠的螺距为20mm,计数器预置数为10,则刀架每移动200mm就润滑2秒钟.0SC71一lAB0,98NM,2000r.p.m'带制动4调试过程中出现的主要问题器.在设备机械部分不做修理无法拆卸的前提下,我们仍采用与原有机床一样和进给电机同轴安装的编码器信号做位置反馈信号
9、构成半闭环控制,位置检测的分辨率西门子840D数控系统采用全数字化技术,参照sINuMRIK810D/840D简明调试指南提供的步骤调试起不常见的问题,需提醒大家注意.自动化信息AUTOMATIONINFORMATION.1西门子840D数控系统在XK2120/5数控龙门铣镗床电气改造中的应用Netork2CDscDQSCVPVCvBCDR)计数器控制Netork3:Y轴定程润滑Y轴润滑电磁压力开关;一图3机床在安装完成后进入调试阶段,进行了NC,PLC总复位后,载入随系统来的PLC基本程序,机床面板显示器过STEP7软件的诊断功能发现程序调用FB1功能块故障,我们采用其它机床的FB1功能块替
10、换后故障报警消除.机床调试过程中Y,z轴的编码器硬件故障报警一直驱动模块,电缆无故障后,我们征求西门子公司的同意,安装过程中对电机无任何碰撞,敲击,可能是在发运过程故障报警消除.因为随数控系统而来的硬盘中并未安装MMC中文软件包,只好请西门子工程师到现场安装,结果在软件安装过程中出现系统死机,经检查发现MMC系统软件版本为SW6.3,而中文软件包版本为SW6.2,软件版本不一致.在当时国内找不到SW6.3中文软件包的情况下,不得已只软件,再安装中文软件包,使问题得以顺利解决.因此,在设备改造中一定要注意软件,硬件的匹配.5改造效果因西门子840D数控系统具有的高度模块化,开放性以及规范化的结构
11、,强大的软件支持功能,使我们大大地节约了安装调试时间,本机床的电气系统改造周期仅用故障报警,而外围液压系统的故障因系统完善的监控报警功能得以很快查找和解决,设备因故障停机时间大大减少.840D系统友好的人机界面给操作工人的编程,操作带来极大方便.经过改造,该设备在性能,功能,可靠性,可维修性上都达到了一个新的高度.由此可见,用先进的功能强的最新的数控系统改造老机床,可以用最短的时间和较小的代价,使老机床焕发堡童笪谭红生于1968年,高级工程师,主要从事机床数控化改造电气设计.(上接64页)上,下位机实时检测,报警功能,使故障判断准确,减少维修时间.系统配置线路简单,完整,性能高可靠性,若系统某
12、一次元件出现故障,在上位机及PIC模块上同时进行显示报警,故障判断,维护,检修十分方便,确保系统高可靠,长周期连续,稳定运行.PIC控制系统针对恶劣工业现场设计,连续无故障盘中,若出现故障,几分钟便可恢复系统.上位机,PLC构成双向控制系统,确保了控制系统的高可靠性.4结束语2005年10月第10册总第54册皮带运输系统是大化肥生产装置最为关键的设备之一大型尿素散装仓库耙料机/卸料机/皮带运输系统及其上位监控系统,互相依存,互相关联,由下位机进行主控,上位机进统一的数据管理,并能实现双向控制功能,大大提经在几个大化肥厂装置中运行多年,其系统高安全性,高堡童笪刘青云生于1953年,高级工程师,主要从事自动化仪表和设备管理工作.59