用西門子840D系統(tǒng)改造S40-105 臥式加工中心
0引言 90年代,，我單位從美國引進一臺Devling-sund- strand機床公司生產(chǎn)的臥式加工中心,。型號為S40- 105,精工系統(tǒng)為先驅(qū)者CNC500,兩交換臺630x630 mm，刀庫為鏈條式,容量為72把刀,。引進后發(fā)現(xiàn)機 床穩(wěn)定性差,，故障率高,。時有刀庫定位不準(zhǔn),，主軸準(zhǔn) 停無動作,，系統(tǒng)經(jīng)常引導(dǎo)不成功。以至最后CNC無 法進入引導(dǎo)程序啟動機床,。停機一年多后，于2003 年提出對此機床進行改造,。更換新的精工系統(tǒng),。1方案選擇改造S40-105臥加，方案如何選擇這是擺在我 們面前的一個主要問題,。S40-105,它含主軸,、X、Y,、 Z,、B軸及刀具和交換工作臺的控制。X,、Y,、B軸配光 柵尺全閉環(huán)，系統(tǒng)帶硬盤及軟驅(qū),。性價比是關(guān)鍵,。操作、編程簡單方便,、維修容易 上手,，這也是必須顧及的問題。經(jīng)過調(diào)研,，對國內(nèi)市 場占有量較大的多家國外公司的精工系統(tǒng)進行全 面比較后,，我們選用了西門子840D系統(tǒng)。理由：1) 西門子840D提供全中文操作,、編程,、維修的中文資 料，且人機對話的功能很強,、很直觀,，深受操作者歡 迎。2)西門子系統(tǒng)刀具長度補償自動激活,，不需在 程序中編相關(guān)的執(zhí)行刀具長度補償?shù)闹噶?，防止?由于漏掉或?qū)戝e刀具長度補償語句時造成撞機故 障。3)西門子840D有很強的編譯預(yù)處理功能(40段程序段），避免了由于編程超程而引起的撞機事 故發(fā)生及程序段的錯誤提前報警提示,。4)精工系統(tǒng) 功能模塊化,PR0FIBUS總線控制,。西門子840D數(shù) 控系統(tǒng)有控制2個軸到可控制31個軸的多種NCU 模塊提供選擇。硬件連接簡單,，擴展容易,。可編程控 制器PLC為S7-300,開放性很強,。標(biāo)準(zhǔn)配置很全,， 無需選擇“選擇功能”。性價比高,。我們和北京凱普精益機電技術(shù)公司共同合作 完成S40-105加工中心的改造任務(wù),。2系統(tǒng)硬件組成1) NCU571.3.精工單元NCU 單元集成了 SINUMERIK840D 精工 CPU 和S7-300的PLC CPU芯片，包括精工軟件和PLC 軟件,。2) 人機交換裝置MMCPCU50人機對話單元,。它本身就是一臺帶硬盤 的計算機(NT/XP操作系統(tǒng)），內(nèi)置網(wǎng)卡,、軟驅(qū),。OP010:操作面板及顯示單元。建立起SINU- MERIK840D系統(tǒng)與操作人員之間的交互界面,。3) 驅(qū)動裝置 全數(shù)字伺服驅(qū)動裝置SIM0DRIVE611D配以 1FK進給伺服電機和1PH的主軸電機 611D MSD 主軸伺服模塊:6SN1123-1AA00-0LA1 主軸電機：1PH7133-2NG02.-0B00 611D FDD 交流伺服模塊:6SN1123-1AB00-0CA16SN1123-1AB00-0CA1 伺服電機：1卩1^6101-8人1^1-1八入0〇(,、Y、Z,、B 軸）Y軸帶制動器 4)可編程控制器PLCSINUMERIK840D 系統(tǒng)集成 S7-300 的 PLC,并 通過通訊模塊IM361擴展外部的I/O模塊,。開放性 很強。改造中還更換了刀庫編碼器,，主軸定向用編碼 器,。3系統(tǒng)軟件設(shè)計1)PLC程序設(shè)計是精工改造的主要工作。PLC程序是連接NC和機床的橋梁,。它是實現(xiàn) 機床的輔助動作順序邏輯控制的核心,。S7-300的 PLC程序的結(jié)構(gòu)由塊組成。西門子840D已為用戶 提供了一些標(biāo)準(zhǔn)的功能塊,，供用戶選用,。我們在 PLC程序中設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)功能塊、PLC初始化塊,、主軸 控制塊,、刀庫位置更新塊、工作臺自動交換塊,、工作 臺手動交換塊,、刀庫自動控制塊、刀庫手動控制塊、 刀具自動交換塊,、刀具手動交換塊,、報警處理塊等 功能模塊。舉例工作臺交換控制交換步驟為11步：（1)工作臺上升(2)機床門 開(3)拖架伸出到機床側(cè),，取機床上的工作臺(4)工 作臺下降,，將工作臺放到拖架上(5)拖架縮回，取回 工作臺(6)A臺和B臺交換(7)拖架伸出,，將新的工 作臺送至機床（8)工作臺上升,，取下拖架上的工作 臺(9)拖架縮回（10)工作臺下降（11)機床門關(guān)。調(diào) 用M29指令激活工作臺自動交換,。工作臺自動交換子程序如下：（用M39調(diào)用） PROC PALLETCH SAVE DISPLOF SBL0F G500 DOSUPA G01 Z=-0.961 F=2000;Z 軸工作臺交換位置SUPA G01 X=-50.635 F=2000;X 軸工作臺交換位置SUPA POS [B] =DC (359.032); B 軸工作臺 交換位置G04 F3 M29 激活工作臺自動交換ST0PRESBL0NM17M29第6步A臺和B臺交換程序設(shè)計如下 A M80.5 JCN nxt6 R DB2-DBX192.4 A M81.6 A 136.6 R Q44.0 S Q44.1 A M81.7 A 136.6 S Q44.0 R Q44.1 A M81.6 A 137.0 AN 137.1 A M81.7 AN 137.0 A 137.1 L S5T#3S SD T35 A T35 R M80.5 S M80.6 R M81.6 A M81.7 A T30 S DB2-DBX192.5 A/B工作臺交換動作在監(jiān)控時間內(nèi)來完成2)CAPE Manager(凱普管理器)設(shè)計 用戶通用數(shù)據(jù)設(shè)置：主要設(shè)置了主軸刀號,、機 械手刀號、刀庫當(dāng)前所在位置,、當(dāng)前工作臺A臺在 機床上、當(dāng)前工作臺B臺在機床上5個信息,。主要 解決換刀故障和判斷工作臺A臺,、B臺的位置，以 便正確的調(diào)用加工,。用戶設(shè)定數(shù)據(jù)設(shè)置：它包含刀具交換時是采用隨機方式或是固定方式的選擇;未回參考點是否允 許NC啟動以及系統(tǒng)中需要的時間定時器時間的設(shè) 定等數(shù)據(jù),。 刀具管理器：當(dāng)系統(tǒng)啟用了隨機刀位換刀功 能，則必須使用刀具庫管理器,。 4聯(lián)機調(diào)試PLC程序編制完成后,，進行聯(lián)機調(diào)試。（見系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖）首先應(yīng)按西門子840D系統(tǒng)硬件的連接要求,， 將各功能模塊正確連接,，確保無誤。然后對NC系統(tǒng) 參數(shù)及機床各數(shù)據(jù)進行正確設(shè)置,，調(diào)試中對有一些 參數(shù)隨時進行修改,，使其滿足機床的要求。再對伺 服系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化,。調(diào)試過程中外圍的問題比較 多,需要一定的時間加以解決,。 在機床正常動作調(diào)試完成后，我們用雷尼紹公 司的激光干涉儀對機床精工軸的定位精度,，重復(fù)定 位精度進行了測試,、調(diào)整、使其滿足設(shè)計要求,。5使用效果機床改造于2004.05.正式交付使用,。運行至今 故障率比過去大大降低。其發(fā)生的故障均是外圍的 開關(guān)、電磁閥的問題,。西門子840D系統(tǒng)及驅(qū)動裝置 均未出現(xiàn)一次故障,。我們認為用西門子840D改造后，保證了 S40- 105機床的精度髙,、可靠性好,、抗干擾能力強、操作 方便,。深受操作工和維修人員的歡迎和好評,。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明,！