SIEMENS 840D SL系统在HAGEMATIC S201数控龙门铣 改造中应用.docVIP

SIEMENS 840D SL系统在HAGEMATIC S201数控龙门铣 改造中应用摘要：以南车株机HAGEMATIC S201数控龙门铣为研究对象，对其进行改造。在论述该机床存在的问题后，确定改造的总体技术方案，选择西门子840D SL数控系统作为控制系统，并对设备进行系统设计，编制PLC程序，对机床各轴进行组态，参数设置，激光补偿，试加工后对该机床进行验收。结果表明该机床的性能和精度超过改造前的精度，完全满足高精度、高效率、高可靠性的要求。 关键词：数控改造 数控龙门铣 840D SL数控系统 一、引言 HAGEMATIC S201数控龙门铣是奥地利HAGE机床厂90年代的产品，采用西门子840C数控系统，具有一个主轴、一个C轴、一个A轴、三个控制轴，具有较强的型材加工能力。但由于该设备使用年限已久，电气、机械等方面都存在一定的老化和磨损，导致设备的故障率、停机率升高，严重威胁生产的质量和效率。 考虑到该机床的功能较齐全，主要功能部件完好。对其采用技术改造，不仅设计风险小，节省大量投资且更能充分地体现企业的使用意愿。本课题以此为研究背景，采用西门子840D SL数控系统对其进行改造。 二、改造技术方案[1，2] 机床是由机、电、液三个部分组成，在设计总体方案时应从这三方面来考虑机床的各种功能和使用情况。 1.电气部分[3] 1.1用840D sl系统替代原来的840C系统。 1.2用10.4寸液晶显示器和全键盘MCP操作面板。 1.3选择PCU50.3B-C+60G串口硬盘。 1.4驱动系统采用S120+1FK7伺服电机+1PH7电机代替原驱动系统。 1.5更新各轴外制编码器，增加四个SMC20模块。 1.6将各轴由开环改为半闭环控制。 1.7制作新的操作站。 2.机械部分 对机械损坏的部分进行修复，损坏部件更新，并制作电机连接部分。 三、系统硬件设计 1.数控系统选型 根据该设备的电气控制和机械加工特点，考虑性价比、技术方面、操作方面的因素。我们采用西门子840D SL数控系统，具体选型归纳如下： 1.1PCU模块：PCU50.3B-C. 1.2OP单元：OP 010. 1.3MCP单元： MCP483C PN. 1.4NCU模块：NCU720.2. 1.5电源模块：ALM. 1.6驱动装置：S120. 1.7进给轴伺服电机：1FK7. 1.8主轴伺服电机：1PH7. 2.电气系统改造设计 2.1根据数控系统软硬件功能，结合HAGE数控车床的实际情况，对原电气控制线路进行重新设计。 2.2机床辅助系统电路设计，包括自动换刀装置、润滑等辅助电路设计。 2.3对机床液压系统控制重新设计。 四、系统的调试软件、机床参数[4]设置及调整、程序设计 1.调试软件 在PCU上安装840D SL的HMI软件， 840D SL数控系统NCU中集成了S7-300PLC和CNC单元。对PLC程序设计和调试采用STEP7_V5.5_CN，该软件安装完成后再安装NCU中自带的光盘Toolbox for 840D Sl，其中集成了840D SL的硬件组态[5]信息，同时也集成了NC-VAR Selector等软件。 接下来我们需要安装S120的调试软件STARTER和一些附助工具vncviewer、WinSCP等。 2.机床参数设置及调整 数控机床电气改造的一项重要工作就是在机床硬件安装完成后进行CNC系统和伺服系统的参数设定。NC调试就是要完成机床的参数匹配工作。机床数据设定包括： 2.1通道MD数据设定。它用来实现各个伺服轴的定义和通道命名等工作。 2.2轴相关MD数据设定。它完成对针对各个轴的特征参数的设定，如主动编码器、限位、速度设定等。 2.3坐标轴的试运行及优化。在坐标轴的参数设定完成后，灌入基本的PLC程序，轴就可以运行了。如果轴的运动状态不理想，如抖动、响应速度等就需要对轴进行参数优化，有条件的最好做一次激光补偿。 2.4在轴数据调整过程中也可以使用STARTER软件进行调整、监控等。 3.系统程序设计 在840D SL系统中NCU与PLC、PLC与CPU50之间的通讯都是通过接口信号DB来实现的，因此我们在进行设计过程中必须清楚的了解每个DB块的含义。每个DB接口[6]的说明在《840D SL简明调试手册》和DOCONCD中都有阐述。当PLC程序调试完成后我们需要对编制报警文本。 本设备设计的重点和难点是在换刀程序上，它需要NC和PLC相互配合才能完成换刀动作，本文以此为例来说明PLC程序的编制过程。 床的刀库是旋转刀库，总共有36个刀位，通过A轴进