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1． 概述
國內(nèi)機(jī)床用戶在80年代末和90年代初期從捷克進(jìn)口了一批斯科達(dá)落地鏜銑床，鏜桿直徑多為φ160mm和φ200mm。這批普通鏜床很大部分已經(jīng)具備了進(jìn)行數(shù)控技術(shù)改造的條件，除了立柱移動(dòng)軸（X軸）的進(jìn)給箱需要改為雙齒輪傳動(dòng)進(jìn)給箱外，其余可以不必改動(dòng)，由于主軸電機(jī)和主軸箱體為一體化的，如果電機(jī)沒壞而更換電機(jī)不劃算且投入大，可以通過升級(jí)主軸直流驅(qū)動(dòng)裝置（比如：歐路590P+數(shù)字式直流調(diào)速裝置），加裝主軸編碼器，通過SIEMENS 840D ANA模擬量模塊來控制主軸，實(shí)現(xiàn)剛性攻絲和主軸定向等功能。這批斯科達(dá)落地鏜銑床還有一個(gè)特點(diǎn)是鏜桿（Z軸）和方滑枕（W軸）共用一套伺服裝置，它們通過電磁離合器選擇鏜桿（Z軸）和方滑枕（W軸）移動(dòng)，在鏜桿單獨(dú)移動(dòng)時(shí)電磁離合器不動(dòng)作，而電磁離合器得電動(dòng)作時(shí)，滑枕和鏜桿同時(shí)移動(dòng)，通過各自軸編碼器來顯示其移動(dòng)位置值。離合器是關(guān)鍵，必須安裝一個(gè)檢測(cè)開關(guān)來檢測(cè)離合器是否得電，通過該檢測(cè)開關(guān)來判斷要使用Z軸（鏜桿）還是W軸（滑枕）。下面將結(jié)合我們公司實(shí)際改造的兩臺(tái)SKODA WD200HD 和W160HB/NC來具體說明該功能的應(yīng)用。
2． 硬件配置說明
硬件配置越高，相應(yīng)的軟件版本也越高，該功能與硬件版本有關(guān)，我們選用版本是NCU572.3（AMDK6-2/233 PLC 315-2DP）；PCU50（PIII566/256MB RAM WindowsXP）；顯示器OP010（10.4’’TFT640*480真彩）；X/Y軸電機(jī)：1FT6134-6AC71-1AB0；Z軸電機(jī)：1FT6108-8AC71-1AG0；軸控制模塊：6SN1118-0DM23-0AA0；X/Y軸功率模塊：6SN1123-1AA00-0EA1；Z軸功率模塊：6SN1123-1AA00-0DA1；電源模塊：6SN1145-1BA02-0CA1；ANA模塊：6SN1115-0BA11-0AA1；ANA模塊安裝盒：6SN1162-1AA00-0AA0；主軸位置編碼器：6FX2001-3GB02；Z/W位置編碼器：6FX2001-3GC50；
3． 軟件配置說明
SETPOINT EXCHANGE功能是系統(tǒng)的選擇配置，因此必須在訂貨時(shí)給予說明要應(yīng)用該選件功能，PC卡訂貨號(hào)：6FC5270-0BY30-0AH0（含特殊選件Setpoint Exchange）；PLC的軟件版本要和PC卡軟件版本匹配，我們使用版本為：V06.04.05。
4． 硬件連接示意圖如下
硬件擺放并無特殊要求，以上是我們公司改造的項(xiàng)目中的實(shí)際擺放位置。
5． 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單說明
編碼器的安裝位置很重要，安裝位置確定了，那么電機(jī)和編碼器之間的傳動(dòng)比就可以確定下來，我們根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)重新選擇三軸安裝位置編碼器，結(jié)果證明，這種方式既好安裝又方便，而且原本Z軸W軸原意是在半閉環(huán)下工作，現(xiàn)在變成閉環(huán)下工作了。
為了直觀見下圖說明：
（安裝編碼器位置簡圖）
可以看出在任何時(shí)候電機(jī)旋轉(zhuǎn)，第二編碼器即旋轉(zhuǎn)。當(dāng)選中Z軸鏜桿移動(dòng)時(shí)，鏜桿工作在閉環(huán)下。當(dāng)選擇W軸滑枕移動(dòng)時(shí)，滑枕離合器得電動(dòng)作，通過接近開關(guān)來檢測(cè)離合器動(dòng)作是否到位，從而選中滑枕移動(dòng)，同時(shí)鏜桿一起移動(dòng)，由于傳動(dòng)比和絲桿螺距一樣，看上去好象只有滑枕在移動(dòng)，所以第二編碼器此時(shí)又是滑枕位置反饋元件，即W軸滑枕也工作在閉環(huán)下。
1． 數(shù)控系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)
通過上面控制結(jié)構(gòu)圖可以看出ＮＣＵ通過交換兩個(gè)軸驅(qū)動(dòng)來控制Ｚ軸和Ｗ軸的位置。
1． 參數(shù)設(shè)定
參數(shù)配置原則是先按照半閉環(huán)的要求來設(shè)定參數(shù)，等伺服可以在半閉環(huán)狀態(tài)下可以正常工作了以后，就可以進(jìn)行關(guān)于設(shè)定點(diǎn)交換的參數(shù)設(shè)定。
下面只說明需要用到的幾個(gè)重要參數(shù)：
１． 通用ＭＤ參數(shù)
機(jī)床坐標(biāo)軸名設(shè)定：
ＭＤ１００００｛０｝――――――――――――――――Ｘ１
ＭＤ１００００｛１｝――――――――――――――――Ｙ１
ＭＤ１００００｛２｝――――――――――――――――Ｚ１
ＭＤ１００００｛３｝――――――――――――――――Ｗ１
ＭＤ１００００｛４｝――――――――――――――――ＳＰ１
２． 通道ＭＤ參數(shù)
指定幾何軸到通道軸：
ＭＤ２００５０｛０｝―――――――――――――――――１
ＭＤ２００５０｛１｝―――――――――――――――――２
ＭＤ２００５０｛２｝―――――――――――――――――３
通道中幾何軸軸名：
ＭＤ２００６０｛０｝―――――――――――――――――Ｘ
ＭＤ２００６０｛１｝―――――――――――――――――Ｙ
ＭＤ２００６０｛２｝―――――――――――――――――Ｚ
通道中有效的機(jī)床軸號(hào)：
ＭＤ２００７０｛０｝―――――――――――――――――１
ＭＤ２００７０｛１｝―――――――――――――――――２
ＭＤ２００７０｛２｝―――――――――――――――――３
ＭＤ２００７０｛３｝―――――――――――――――――４
ＭＤ２００７０｛４｝―――――――――――――――――５
通道中的軸名稱：
ＭＤ２００８０｛０｝―――――――――――――――――Ｘ
ＭＤ２００８０｛１｝―――――――――――――――――Ｙ
ＭＤ２００８０｛２｝―――――――――――――――――Ｚ
ＭＤ２００８０｛３｝―――――――――――――――――Ｗ
ＭＤ２００８０｛４｝―――――――――――――――――ＳＰ
設(shè)定完通用和通道參數(shù)后作一次ＮＣＫ復(fù)位，以便參數(shù)生效。
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３． 軸ＭＤ參數(shù)
840D Setpoint exchange最多可以支持三個(gè)軸間進(jìn)行交換，我們這里只對(duì)兩個(gè)軸之間的設(shè)定點(diǎn)交換如何設(shè)置加以說明，三軸之間的設(shè)定點(diǎn)交換同理兩軸。系統(tǒng)中軸參數(shù)多而細(xì)，下面將相關(guān)參數(shù)列舉如下：
MD30110：驅(qū)動(dòng)模塊號(hào)；
MD30130：設(shè)定值輸出類型；
MD30200：使用編碼器數(shù)量；
MD30220：實(shí)際輸出值指定，驅(qū)動(dòng)器號(hào)/反饋口伺服驅(qū)動(dòng)號(hào)；
MD30230：實(shí)際輸出值指定，輸入到驅(qū)動(dòng)器號(hào)子模塊/伺服驅(qū)動(dòng)反饋口號(hào)；
MD30240：編碼器類型；
MD30350：模擬軸設(shè)定；
MD32100：電機(jī)方向設(shè)定；
MD63750：設(shè)定點(diǎn)交換的軸號(hào)；
設(shè)定完軸參數(shù)后作一次ＮＣＫ復(fù)位，以便參數(shù)生效。
４． 參數(shù)設(shè)定后報(bào)警
當(dāng)設(shè)定完以上參數(shù)后，作一次ＮＣＫ復(fù)位，以便參數(shù)生效，NC重新啟動(dòng)后，如果激活一個(gè)報(bào)警，報(bào)警號(hào)為70451，該報(bào)警號(hào)產(chǎn)生說明關(guān)于設(shè)定點(diǎn)交換的參數(shù)配置不正確，原因可能包括以下三點(diǎn)：
a) 交換軸和機(jī)床軸的數(shù)量定義錯(cuò)誤；
b) 要定義的交換軸在機(jī)床軸中配置時(shí)沒有被激活；
c) 定義了錯(cuò)誤交換軸，或者不存在的軸。
該報(bào)警產(chǎn)生后，在方式組中所有軸都被切換到跟隨模式。要消除該報(bào)警，只有在正確配置完所有關(guān)于設(shè)定點(diǎn)交換的參數(shù)以后，重新啟動(dòng)NC報(bào)警才消失。
2． 關(guān)于設(shè)定點(diǎn)交換中接口信號(hào)
在完成正確的NC設(shè)定點(diǎn)交換參數(shù)后，設(shè)定點(diǎn)交換功能還沒有被激活。還必須編制正確的PLC程序來控制這些接口信號(hào)，這些接口信號(hào)將在下面的敘述中一一提到。
一、 當(dāng)完成正確的NC設(shè)定點(diǎn)交換參數(shù)后，下面幾個(gè)條件必須滿足，且是先決條件，條件中涉及的信號(hào)都是NC到PLC的信號(hào)。如：
1) DB3*.DBB61.4：該交換軸必須在靜止?fàn)顟B(tài)（Nact〈Nmin)；
2) DB11.DBB6.3： NC沒有報(bào)警產(chǎn)生，NC方式組已經(jīng)準(zhǔn)備好；
3) DB10.DBX108.6：NC驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)準(zhǔn)備好；
4) 在任意一個(gè)設(shè)定點(diǎn)交換組中的所有軸都已經(jīng)準(zhǔn)備好。
二、 下面把通過PLC來控制Setpoint exchange功能的主要信號(hào)和Setpoint exchange功能狀態(tài)輸出信號(hào)以表格的形式列出來。
功能組 | Setpoint Exchange PLC-NC | Setpoint Exchange NC-PLC | ||
DB3*.DBX24.6 | DB3*.DBX24.5 | DB3*.DBX96.6 | DB3*.DBX96.5 | |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2 | 0 | 1 | 0 | 1 |
3 | 1 | 0 | 1 | 0 |
4 | 1 | 1 | 1 | 1 |
注：“0”——表示該位低電平，“1”——表示該位為高電平。
功能組1：Setpoint exchange功能不激活；
功能組2：Setpoint exchange功能激活第一個(gè)交換軸；
功能組3：Setpoint exchange功能激活第二個(gè)交換軸；
功能組4：Setpoint exchange功能不激活第三個(gè)交換軸；
近期完成的兩個(gè)改造項(xiàng)目中沒有用到功能組三和功能組四，因?yàn)橹挥玫揭粋€(gè)交換軸。
三、 在編制PLC程序時(shí)，關(guān)于Setpoint exchange功能中用到接口信號(hào)還應(yīng)該注意的幾點(diǎn)，下面以PLC梯形圖的形式畫出來，僅供參考：
通過840D MMC診斷畫面找到伺服調(diào)整頁面，可以操作這兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)交換軸，來回切換通過該診斷畫面可以很清楚發(fā)現(xiàn)兩軸之間切換是否成功，切換成功后，伺服所有使能燈都是綠色的，不成功就是有黃色燈，通過黃色燈可以看出哪個(gè)使能信號(hào)沒有切換成功，然后檢查或修改PLC程序。
1． 成功切換后應(yīng)注意的幾點(diǎn)
1) 回參考點(diǎn)；
回參考點(diǎn)操作都是一樣的，如果是增量編碼器每次成功切換后的那個(gè)軸必須再回一次參考點(diǎn)，因?yàn)檩S切換后另一個(gè)軸的位置使能丟失，再切換回來就必須再回一次參考點(diǎn)。
2) 關(guān)于補(bǔ)償注意的地方；
先說軸螺距補(bǔ)償，因?yàn)?span style="font-family:Times New Roman;">SIEMENS 840D的每個(gè)軸螺距補(bǔ)償都在軸回零（參考點(diǎn)）后才會(huì)生效，而且是絕對(duì)值補(bǔ)償。設(shè)定點(diǎn)交換軸補(bǔ)償方法和其他軸的補(bǔ)償方法是一樣的。在軸切換后必須再回參考點(diǎn)，否則該軸補(bǔ)償值不生效。交叉補(bǔ)償（低頭補(bǔ)償）同樣也要注意以上問題。
2． 結(jié)束語
在實(shí)際調(diào)試該功能時(shí)，可能還會(huì)遇到一些小問題，但通過分析和認(rèn)真處理定會(huì)得到滿意結(jié)果的。限于篇幅，文中所述懇有不妥歡迎同行聯(lián)系以進(jìn)一步相互溝通。
