王連富

摘 要：結(jié)合該機床的電氣系統(tǒng)大修改造實例，詳細介紹數(shù)控機床電氣大修改造的過程，以及數(shù)控機床電氣改造中的需要注意的事項。通過文章的介紹，希望對相關工作起到借鑒的意義。

關鍵詞：數(shù)控龍門銑床；西門子840D數(shù)控系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)改造

20-10FP數(shù)控龍門銑床是1988年從科堡機床廠引進的一臺數(shù)控機床，該機床數(shù)控部分使用西門子的8MC數(shù)控系統(tǒng)和S5-115U可編程序控制器，驅(qū)動部分使用西門子的SIMOREG 6RA26系列可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)、1HU3系列直流伺服進給電機和Kessler直流主軸電機，位置反饋部分使用的是海德漢公司的光柵尺和編碼器。經(jīng)過20多年的運行，電氣系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)嚴重老化，所以該機床在日常工作中故障頻繁，因此決定對該機床的數(shù)控和電氣部分進行改造。

1 技術準備

1.1 確定改造方案

選用德國西門子的數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、可編程序控制器和海德漢公司位置反饋裝置，數(shù)控部分選用840D數(shù)控系統(tǒng)和S7-300可編程序控制器，驅(qū)動部分選用611D交流伺服控制系統(tǒng)、1FT6進給電機和1PH7主軸電機，位置反饋部分進給軸選用海德漢的LB 382C光柵尺和ROD 486編碼器，主軸選用西門子的6FX2001增量式編碼器。

1.2 制定采購計劃

確定數(shù)控改造方案后，就可以參照機床相關參數(shù)確定數(shù)控系統(tǒng)和電機的數(shù)量、容量，以及位置反饋系統(tǒng)的長度和分辨率，制定采購計劃。

做好數(shù)控件采購計劃后，接下來要做的就是常規(guī)件的選擇，首先要統(tǒng)計出機床使用的各種控制、檢測元件和各類輔助電機、執(zhí)行元件的種類、數(shù)量、電壓等級和負載等級等一些相關數(shù)據(jù)，按照該數(shù)據(jù)計算出PLC的輸入、輸出點的種類和數(shù)量，并按照與數(shù)控件選擇的同樣方法制定出采購計劃即可。

1.3 圖紙、程序的設計

電氣圖主要包括：配電柜元件位置圖、電氣原理圖和機床走線圖，配電柜元件位置圖主要是依據(jù)配電柜尺寸和所有元件的尺寸合理設計出元件在配電柜內(nèi)如何擺放；電氣原理圖要根據(jù)統(tǒng)計出來的機床軸、機床輔助電機和各種電器元件來繪制出機床的主回路、控制回路、數(shù)控部分、驅(qū)動部分和PLC輸入、輸出部分的圖紙，并將線號與坐標標識清楚；機床走線圖就是要繪制機床所有電氣元件的連接位置，連接中使用的端子板、插頭插座等連接件的標識和連接線號，以便在日后維修工作中方便查找元件位置。

PLC程序的編制需要結(jié)合機床的實際控制、保護等動作，將機床原始的PLC程序進轉(zhuǎn)化和更新，并結(jié)合新的PLC程序重新編輯報警文本。

圖紙、程序的設計不可能一步到位，還需要在后期的調(diào)試過程中不斷地完善和補充，在機床交付用戶使用之前最終完成。

2 電氣柜、操縱盤的準備和預調(diào)試

電氣柜和操縱盤的裝配，要根據(jù)空間合理的安排各種電器元件的固定位置，按照事先設計的電氣原理圖進行電路的連接，連接時一定要做好所有電氣元件的接地保護。裝配完成后需要對柜內(nèi)的所有元件進行接地測量，防止錯誤的連接導致電氣元件接地。

預調(diào)試工作首先要進行外部的連接，將操縱盤、PLC從站、伺服電機和電柜內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)和PLC總站進行連接，并進行硬件上的地址分配，上訴工作都做好后就可以送電了，送電后首先要將編程器和數(shù)控NCK進行連接，建立通訊后將PLC組態(tài)和程序傳到PLC中，然后就要對數(shù)控系統(tǒng)進行一些基本的設置，以滿足預調(diào)試的需求。

2.1 第一步：對定義軸參數(shù)的設定

MD 10000 [N] 定義機床軸的名稱

MD 20050 [N] 定義幾何軸，每個機床至多有三個幾何軸

MD 20060 [N] 定義幾何軸的名稱，只能使用X、Y、Z定義

MD 20070 [N] 分配通道軸給通道

MD 20080 [N] 定義通道軸的名稱

2.2 第二步：對電機進行配置

（1）啟動→（2）機床數(shù)據(jù)→（3）驅(qū)動數(shù)據(jù)→（4）電機控制器→（5）電機選擇→（6）按電機銘牌選擇正確的電機→（7）選擇編碼器的種類設定正確的分辨率→（8）保存文件→（9）選擇其他軸執(zhí)行（4）到（8）的操作→（10）配置完所有的軸后進行NCK復位

2.3 第三步：對功率模塊進行選擇配置

（1）啟動→（2）機床數(shù)據(jù)→（3）驅(qū)動器配置→（4）為每個槽指定驅(qū)動器號→（5）插入模塊→（6）選擇正確的驅(qū)動類型→（7）按驅(qū)動器銘牌選擇正確的功率→（8）激活驅(qū)動器并保存數(shù)據(jù)→（9）選擇其他軸執(zhí)行（4）到（8）的操作→（10）配置完所有的驅(qū)動器后進行NCK復位。

2.4 第四步：分別針對各軸進行參數(shù)的設置

MD 30130 =1給定值的類型

MD 30200 =1測量系統(tǒng)數(shù)量，預調(diào)試為半閉環(huán)測量系統(tǒng)數(shù)量為1

MD 30240 測量系統(tǒng)的類型，半閉環(huán)時由電機編碼器類型決定

主軸參數(shù)的設定

MD 30300=1 為旋轉(zhuǎn)軸

MD 30310=1 為模態(tài)旋轉(zhuǎn)軸

MD 30320=1 顯示以360度為模

MD 35000=1 第一主軸

2.5 以上配置完成后還在PLC程序中將一些控制功能強制置1，在OB1中編寫程序如下

SET

=DB3*.DBX1.7 倍率激活

=DB3*.DBX2.1 控制器使能

=DB3*.DBX21.7 脈沖使能

=DB3*.DBX1.5 測量系統(tǒng)1生效

做完以上的工作后將報警文本傳入，然后調(diào)試控制回路，此時只需要繼電器的動作正常即可，數(shù)控調(diào)試要調(diào)試各軸電機的啟動停止、正反向、升降速等功能，并隨時觀察電機的狀態(tài)，正常后就可以進行現(xiàn)場安裝調(diào)試了。

3 現(xiàn)場調(diào)試

現(xiàn)場調(diào)試需要將機床的所有外部元件與配電柜或PLC從站進行連接，電氣元件的接線一定要做到線號準確、接地牢靠，接線完成并確保所有元件不接后就可以送電了。

送電調(diào)試要按部就班進行，首先要依次啟動液壓站和各部位的油泵，確保所有油路暢通，也要檢查壓力是否達到要求，并確保流量和壓力檢測點正常，液壓回路正常后就可以帶負載調(diào)試各軸的半閉環(huán)，由于已經(jīng)做過預調(diào)試，所以帶載調(diào)試時只需觀察機床的實際運動方向與操作是否一致，并全程觀察電機的溫升和電流，如果電機溫度、電流過高就說明機械負載太重，需要及時處理。全閉環(huán)調(diào)試時，要再設定一些與全閉環(huán)運行相關的機床MD。

3.1 通用軸MD

MD 30200 =2測量系統(tǒng)數(shù)量，全閉環(huán)測量系統(tǒng)數(shù)量為2

MD 30240 測量系統(tǒng)的類型

MD 31000 反饋元件類型，0為線性，1為旋轉(zhuǎn)

MD 31040 反饋元件安裝位置，0為電機，1為機床

MD 31030 絲杠螺距

MD 31050 負載傳動分母

MD 31060 負載傳動分子

MD 31070 測量系統(tǒng)分母

MD 31080 測量系統(tǒng)分子

以上參數(shù)在設置下標[0]為第1測量系統(tǒng)，下標[1]為第2測量系統(tǒng)。

3.2 主軸全閉環(huán)參數(shù)

MD 35110[N]換檔最大速度

MD 35120[N]換檔最小速度

MD 35130[N]檔位最大速度

MD 35140[N]檔位最小速度

MD 35300定位速度

MD 35400擺動速度

MD 35440正擺時間

MD 35450反擺時間

其中[N]為主軸檔位0、1為1檔。

以上參數(shù)設置完成后就可切換到機床的全閉環(huán)狀態(tài)進行調(diào)試。機床主體調(diào)試完成后，要進行調(diào)試的收尾工作，調(diào)試機床照明、刀具冷卻和機床排屑等輔助功能。

4 結(jié)束語

機床改造是一項極其細致的工作，需要機械、液壓和電氣的全程通力合作，只有共同探討研究，共同解決問題才能更快、更好、更細致的完成工作，此次改造項目的順利完成也在數(shù)控機床改造方面打下了更堅實的基礎。