SIEMENSD数控系统在C车床中应用.docVIP

SIEMENS 802D数控系统在C61160车床中的应用 二、机床的结构和特点 C61160由床头箱、刀架、尾座、闭式中心架构成机床的主体。冷却装置、液压装置、油温控制等作为机床的辅助设备。　　改造前该设备采用的是继电器控制方式：主轴的变速通过机械换档实现；刀架由大拖板、中拖板、小拖板构成，大拖板的运动可以通过大拖板电机和主轴带动光杆两种方式实现，中拖板的运动是通过中拖板电机实现的，小拖板是通过机械齿轮手动旋转实现，刀架位置检测是通过安装数显表确定。尾座和顶针的运动分别有两个电机拖动。 三、设计方案提出： 为了保证机床能实现粗加工和精加工，不改变原有操作方式的情况下，提出了如下改造方案：1主轴伺服（CT）驱动控制。2刀架大拖板、中拖板改为滚珠丝杠传动，采用数字轴控制。3取消小拖板。4原机床的所有动作控制由原继电器电路控制改为PLC控制。 在满足以上条件的要求下，选用了西门子的802D数控系统，该系统是西门子公司近年来推出的数字化数控系统，它的车床版标准配置中带了一块PP72/48模板，可以实现72点输入和48点输出的PLC控制，同时驱动模块为两个单轴功率模块，可以带两个线性轴和一个模拟主轴，在伺服电机中内置了速度反馈和位移反馈传感器可以和主机一起形成一个半闭环控制系统从而能达到很高的机床精度。而且价格适中，具有很高的性价比，可以很好的满足设备数控改造的要求。 四、硬件的配置与连接： 由于C61160车床在对核电转子进行精加工，因此采用了1套802D数控系统分别控制刀架的运动。机床其他所有动作控制则全部由802D数控系统自带的PLC控制单元来控制。采用802D系统的主要硬件配置为：1、PCU主机 1块 2、全功能竖直键盘 1块3、PP72/48模板 2块 4、611UE驱动电源 1块5、611UE双轴闭环控制单元 2 块6、611UE单轴功率模块 2块7、1FK6电机 2个8、外接2500P/旋转编码器 1个9、连接电缆和PROFIBUS数据总线 若干10、光栅尺 2根11、主轴伺服驱动（M420R） 1个12、手轮 1个 ?4.1 SITOP电源和电源馈入模块 SITOP电源为PCU模块和输入输出模块（PP72/48）提供稳定的直流电源。伺服电源馈入模块主要为功率模块和611UE模块提供控制和动力电源，产生母线电压，同时监测功率模块的状态。根据所选电机的总容量来确定电源馈入模块功率的大小，选用带有馈入装置的电源模块I/RF系列。伺服电源馈入模块能否给611UE驱动模块供电决定于它的脉冲使能信号（端子63与9），控制器使能信号（端子64与9），内部接触器使能信号（端子48与112），这些使能信号通断都是通过PLC程序来控制实现的。其上电顺序是，内部接触器使能信号，脉冲使能信号，控制器使能信号。 4.2 人机界面人机界面主要用于图形的显示，数字与符号的输入等。其中包括操作面板（MCP），NC键盘，液晶显示屏三部分。根据该机床的特点，选用一种与802SMCP相同的机床操作面板，MCP背后的两个50芯扁平电缆插座可以通过扁平电缆与PP模块的插座连接。NC键盘通过SIEMENS 公司提供的专用电缆跟PCU的X10连接。液晶显示屏与PCU板集成为一体。三者之间的通信方式是这样的：PCU接口X4与P72/48通过PROFIBUS总线连接，PCU1接口X8与P72/48接口X1跟SITOP电源相连，SITOP电源为它们工作提供恒定电源。 4.3 PCU数控单元PCU数控单元是CNC控制部件的核心，根据NC和PLC存储容量的不同，该机床选用PCU50列。PCU数控单元包含NC CPU和PLC CPU，它通过PROFIBUS总线连接，实现了对伺服电源模块的控制，主轴伺服驱动装置控制，进给伺服驱动装置等的控制。 4.4 驱动系统和伺服电机SIMODRIVE611UE配备PROFIBUS接口模块用于速度环和电流环控制。伺服电机采用1FK6系列，编码器为1VPP正弦波。802D的位置环控制由PCU完成。SIMODRIVE611UE控制模块均为双轴模块，可根据PROFIBUS的配置作为单轴模块使用，并且可以在同一个模块上设定一个叠加轴（模拟主轴）。SIMODRIVE 611 UE 的模拟输出接口X441用于输出主轴速度给定（±10V），而SIMODRIVE 611 UE上的数字输出接口可用于模拟主轴的正、反转使能控制。WSG接口X472用于连接主轴编码器（TTL）作为速度反馈。 五、软件设计 SINUMERIK 802D的软件设计就是处理NCK和MCP之间，NCK和PLC之间，PLC与MCP之间的接口信号，NC的参数配置（包括各种补偿）以及PLC报警文本。NCK、PLC和MCP之间既相互独立，各