西門子 840D 數控系統在車削加工中心電氣系統改造中的應用
2020-7-30 來源：中國航發哈爾濱東安發動機有限公司 作者：楊愷
摘要：本文針對數控系統的運行在改造之后的狀況進行分析，圍繞改造中西門子 840D 數控系統用于車削加工中心，系統具體名稱為西門子 SINUMERIK840C 數控系統，在改造中進行了不同配置的安裝。原有的 840C 數控系統采用SIMODRIVE611D 驅動于 1999 年從德國引進 , 采用的是大板結構，車削中心在大板上安裝不同的子板，采用 PLC 進行邏輯控制，配有兩個伺服軸，配置自使用至今機械部分狀態還比較穩定 , 但是數控系統經常出現系統故障 , 說明進入老化期，經過西門子 840D 數控系統改造升級方案實施后，系統不僅可進行各種車銑復合加工，并且升級改造后的驅動依然沿用了老的系統的驅動，此項電氣系統改造促使車削加工中心的使用率大幅度提高。
關鍵詞：西門子 840D 數控系統；車削加工中心；電氣改造
本文舉某數控系統的電氣改造案例， 論證數控系統進行改造升級之后提高電氣系統運行的應用效果。 案例中的數控系統由西門子生產， 型號為SINUMERIK840C， 從德國引進。 該數控系統根 據不同的配置在大板上安裝不同的子板，配備 S5 系列PLC 進行包括大板結構的構建和邏輯控制；驅動為SIMODRIVE611D，長期使用后，為提高車削加工中心的使用率做出貢獻。該車削中心進行各種車銑復合加工，系統配有兩個伺服軸和主軸，經過長期使用已經出現老化的跡象，系統故障時有發生，但是機械部分狀態還比較穩定。經過論證，采用 840C 數控系統配備升級改造的方案，方案對于原有得 611D 驅動依然保留，同時對數控系統進行升級改造，而且選用 840D 數控系統作為升級改造的對象，經過實踐證明不僅保證了通用性，而且還大大節省了升級改造費用。此項技術具有強大的全
數字化功能，技術領先，成為主流數控系統之一。
1、電氣系統的硬件升級改造設計思路
新的機床改造采用全閉環控制，設計工作中首先要了解各模塊的功能和連接關系，根據機床控制系統中的應用系統硬件的安裝與配線的結構做好硬件升級改造設計。西門子數控車削加工中心由尾座、閉式中心架、床頭箱、刀架構成機床的主體，具有數控全功能的特點，屬于臥式車削加工中心。驅動沿用原來的 611D，機床的輔助設備包括冷卻裝置、液壓油箱、切屑輸送器、油溫控制器。改造采用的硬件配置包括：1FK7 系列電動機，1PH7 系列主軸、西門子 S7-300 系列 PLC。根據原 840C 系統的電氣原理，SINUMERIK840D 數控系統硬件連接對數字驅動模塊進行了重新的設置，論證了
電動機轉速大小、定位控制的數據交換、設備總線接口X151 與 611D 驅動總線接口 X341 連接，精確定位和控制數控機床，采用檢測元件的方式對接口 X421 和數字驅動模塊 (611D) 位置接口 X411 構成的全閉環控制系統進行檢測，通過伺服電動機編碼器和光柵尺。
2、 PLC 軟件的安裝與調試
隨系統提供的 SINUMERIK840D Toolbox 軟件，數控系統包括基本 PLC 部分和追加部分。如 S7-300 可編程控制器以及編程軟件、機床控制程序，根據機床控制規模，追加部分順應控制需求進行控制。SINUMERIK840D 的 PLC 存 儲 區 域 對 編 程 器 與SINUMERIK840D 之間的 PC 適配器及 MPI 通訊電纜進行清理步驟為以下幾點。
（1）按一下 NCU 上 Reset 復位按鈕，此時 NCU上的數碼管顯示為 6，將 NCU 上 S4 旋鈕開關設置為中央控制單元。
（2）NCU 上的兩排 LED 中右邊一排紅燈應滅掉，等若干秒后，將 NCU 上 S4 旋鈕開關，由 3 擰到 2，再停若干秒。
（3）將 NCU 上 S4 緩慢擰動，右上的一個綠燈亮，完成了 PLC 內存清理。
3 、 機床數據 MD 的安裝與調試過程
在搭建的一個簡單的、小規模的機床數據平臺上進行標準機床數據的裝載、NCK 內存的清除，用戶機床參數的設置過程中，標準機床數據裝載的基礎上，已裝入標準 MD，按 RESET 鍵，將 S3 擰到 1，完成清內存，這樣可保持正常工作狀態。SIEMENS 公司為用戶進行機床數據裝載到 NCK 內的操作，根據的是被控制機床的特點，再開發設置被控制機床所需要的機床參數，從類型來看由于標準機床數據是 SINUMERIK840D，機床參數很多，因此要密切關注以下幾個數據：特殊機床數據、主軸機床數據、通用機床數據、進給軸機床數據等。圖 1 為車削加工中心驅動模塊。
圖 1 車削加工中心驅動模塊
進入機床參數設置菜單，系統設定數據按軟功能鍵菜單選擇，如軸名、換刀時間、位置控制周期、系統時鐘周期、等系統參數。SINUMERIK840D 數控系統的一些運行參數 , 設置通道特殊機床數據，主要包括德馬吉數控車削中心軸名設置有 X、Z、SP1、SP2 共 4 個軸。主要說明本設備所處的通道號，以及軸號與軸名的對應關系，其中 SP1 和 2 為旋轉軸，X、Z 為直線軸。按軟功能鍵(Channel Specific)，通道特殊機床數據同在一個通道內，軸名不能重復，系統設定數據 : 按軟功能鍵 General 進行系統設定數據的設置。機床數據都不過濾，再按軟功能鍵 Machine Date，進入參數菜單。過濾器功能這時用 Display Option，取消，進入驅動配置頁面，按 M M C 上的水平軟功能鍵進入通道，進行機床數據MD 的設置 (D RIV ECONFIG)。表 1 為車削加工中心驅動模塊位置表。
表 1 車削加工中心驅動模塊位置表
下一坐標軸電動機參數配置，根據實際情況選1AXIS 或者 2AXI，水平軟功能鍵 (INSERT MODEL)會在被按下后，按照電動機銘牌選相應代號的電動機。我們這里選擇的是雙軸模塊，用垂直軟功能鍵(DRIVE+) 或者 (DRIVE-) 選，直到進給軸進給驅動，完成后進行驅動的配置，主軸 MSD 未被激活，是淺灰色的，主軸 MSD、進給驅動 FDD 軟功能鍵變清晰 , 被激活。電動機的選擇需要遵循安裝電動機銘牌選相應代號，啟動電動機。圖 2 為西門子 SINUMERIK840D 數控系統。
圖 2 西門子 SINUMERIK840D 數控系統
4 、結語
綜上所述 , 經過對系統應用調試中的統籌兼顧 , 最終確定了西門子 SINUMERIK840D 數控系統的升級改造方案，設置了 PLC 程序及 SINUMERIK840D 機床參數，使得該系統成為了當今世界較為先進的控制系統。如今，進行數控系統的應用，主旋律是升級改造車削加工中心，堅持數控系統的主旋律，讓數控車削加工中心無論在功能強大性、運行可靠性、性能全面性、可維修簡便性等方面都達到了一個新的高度，重新煥發了生命，而且也滿足了企業獲得最大經濟效益的生產目標，達到預期目的。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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