李軍艦，王 恒，任德勇

1 引言

隨著數(shù)控機床的快速發(fā)展，機床的功能部件越來越多的受到機床廠商及最終用戶的青睞，諸如附件頭、平旋盤等。然而，在機床增加了這些功能部件后，機床的裝調(diào)增加了很多難度和問題點。平旋盤作為數(shù)控鏜銑機床的常用部件，在實際使用中，主軸外置編碼器與平旋盤并非1：1傳動，這就使得數(shù)控系統(tǒng)所采集到的由主軸編碼器反饋的速度并不是平旋盤的實際速度，同理HMI所顯示的也不是平旋盤的實際速度。針對這一問題，本文應用西門子828D系統(tǒng)的附加負載齒輪箱和異步中斷子程序功能，在HMI上實現(xiàn)了平旋盤實際轉速的顯示。

2 機械結構及實現(xiàn)原理

機床的機械結構如圖1所示，電機側編碼器為伺服電機本身自帶，負載側編碼器為機床外裝編碼器，而對于工件側編碼器，因受機械結構、安裝位置和機床成本的限制，往往是不作配置的。這樣一來，在中間齒輪箱與電機/負載齒輪箱非1：1連接時，前端的負載編碼器所采集到的轉速也就不是刀具的實際轉速。數(shù)控系統(tǒng)不作相應轉換處理，直接通過HMI顯示出來，容易給人造成轉速實際值和設定值不相符的假象。

圖1 機床機械結構圖

利用西門子828D系統(tǒng)附加負載齒輪箱（附件頭）的功能，通過增加一組附件頭附加減速比，將主軸主動編碼器采集到的刀具轉速值乘附加減速比，從而可得到主軸刀具的轉速。由于機床上附加齒輪箱不是一直使用的，就像鏜銑機床上的平旋盤，它只是在需要使用平旋盤的時候才切換到平旋盤檔上。若機床采用附加減速箱設置，在不使用平旋盤時，其主軸轉速顯示也將不符。為解決這一矛盾，考慮結合使用828D系統(tǒng)的異步中斷子程序功能，當機床切換到平旋盤時，讓附加齒輪箱有效；當退出平旋盤時，使附加齒輪箱無效。圖2為利用附加減速箱和異步中斷處理前的主軸顯示，圖3為利用附加減速箱和異步中斷處理后的主軸顯示。

圖2 利用附加減速箱和異步中斷處理前的主軸顯示

圖3 利用附加減速箱和異步中斷處理后的主軸顯示

3 機床參數(shù)設置

3.1 異步中斷參數(shù)

3.2 附加負載齒輪箱參數(shù)

4 編輯異步中斷子程序

西門子828D系統(tǒng)支持兩個異步子程序，子程序文件名必須為PLCASUP1.SPF和PLCASUP2.SPF。同一時刻，只能有一個異步子程序能執(zhí)行。PLCASUP1的優(yōu)先級高于PLCASUP2。

4.1 編輯平旋盤附加減速箱接通異步子程序PLCASUP1

4.2 編輯平旋盤附加減速箱接通異步子程序PLCASUP2

圖4 異步中斷子程序的系統(tǒng)存放

4.3 將異步中斷子程序放在系統(tǒng)制造商循環(huán)文件夾下，如圖4所示。

5 異步中斷的PLC控制

異步中斷作為PI服務的子功能，需要PI功能的支持，故而PLC控制應對PI服務做相應的處理。異步子程序要先初始化才能啟動，初始化后只要機床不斷電或不NCK復位，可以多次啟動。異步中斷子程序功能，可以由PLC觸發(fā)特殊的NC程序且不受機床操作模式的限制。

PI服務異步中斷優(yōu)先級：

5.1 異步中斷PI服務初始化

異步中斷PI服務1：

5.2 異步子程序初始化

異步子程序1初始化：

異步子程序2初始化：

5.3 PI Service 完成

5.4 異步子程序運行狀態(tài)顯示

異步子程序1運行狀態(tài)顯示：

異步子程序2運行狀態(tài)顯示：

5.5 異步子程序運行故障報警處理

6 結束語

應用西門子公司828D系統(tǒng)的附件頭，結合PLC異步中斷子程序及PI服務等功能，本文在HMI上很好地實現(xiàn)了機床平旋盤實際轉速的顯示，并在我公司的數(shù)控鏜銑機床上做了相應的驗證，驗證結果表明機床達到了用戶的預期要求。通過這一應用，為帶有多個齒輪變速箱且速度反饋不在終端變速箱上的機床主軸轉速顯示提供了一個完美的解決方案。

參考文獻：

［1］SINUMERIK 840D sl/828D基本功能手冊.西門子（中國）有限公司.

［2］SINUMERIK 828D/828D BASIC簡明調(diào)試手冊.西門子（中國）有限公司.

［3］SINUMERIK 840D sl/SINAMICS S120 機床數(shù)據(jù)和參數(shù)手冊.西門子（中國）有限公司.