【中國(guó)幕墻網(wǎng) 4月22日消息】C61160是我廠60年代初引進(jìn)的具有數(shù)顯功能的大型臥式車(chē)床，主要用于對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子零部件進(jìn)行粗加工。由于電力電子器件的飛速發(fā)展和技術(shù)的不斷更新，該設(shè)備不能適應(yīng)工廠產(chǎn)品系列化、快速化發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。其具體表現(xiàn)為：原有設(shè)備采用的是繼電器邏輯控制，線路老化嚴(yán)重，故障頻繁；且許多主要電器元件現(xiàn)已經(jīng)淘汰，備件購(gòu)買(mǎi)困難而且周期長(zhǎng)，不易維護(hù)；手動(dòng)人為操作，不能實(shí)現(xiàn)加工程序控制的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)資源的共享目標(biāo)。因此，為了合理整合利用工廠資源，實(shí)現(xiàn)我廠裝備數(shù)字化發(fā)展的目標(biāo)，經(jīng)論證提出了對(duì)該臥式車(chē)床進(jìn)行全面的電氣和機(jī)械改造。以適應(yīng)核電轉(zhuǎn)子的發(fā)展。
二、機(jī)床的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)
C61160由床頭箱、刀架、尾座、閉式中心架構(gòu)成機(jī)床的主體。冷卻裝置、液壓裝置、油溫控制等作為機(jī)床的輔助設(shè)備。
改造前該設(shè)備采用的是繼電器控制方式：主軸的變速通過(guò)機(jī)械換檔實(shí)現(xiàn)；刀架由大拖板、中拖板、小拖板構(gòu)成，大拖板的運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)大拖板電機(jī)和主軸帶動(dòng)光桿兩種方式實(shí)現(xiàn)，中拖板的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)中拖板電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，小拖板是通過(guò)機(jī)械齒輪手動(dòng)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，刀架位置檢測(cè)是通過(guò)安裝數(shù)顯表確定。尾座和頂針的運(yùn)動(dòng)分別有兩個(gè)電機(jī)拖動(dòng)。
三、設(shè)計(jì)方案提出：
為了保證機(jī)床能實(shí)現(xiàn)粗加工和精加工，不改變?cè)胁僮鞣绞降那闆r下，提出了如下改造方案：1主軸伺服（CT）驅(qū)動(dòng)控制。2刀架大拖板、中拖板改為滾珠絲杠傳動(dòng)，采用數(shù)字軸控制。3取消小拖板。4原機(jī)床的所有動(dòng)作控制由原繼電器電路控制改為PLC控制。
在滿足以上條件的要求下，選用了西門(mén)子的802D數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是西門(mén)子公司近年來(lái)推出的數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)，它的車(chē)床版標(biāo)準(zhǔn)配置中帶了一塊PP72/48模板，可以實(shí)現(xiàn)72點(diǎn)輸入和48點(diǎn)輸出的PLC控制，同時(shí)驅(qū)動(dòng)模塊為兩個(gè)單軸功率模塊，可以帶兩個(gè)線性軸和一個(gè)模擬主軸，在伺服電機(jī)中內(nèi)置了速度反饋和位移反饋傳感器可以和主機(jī)一起形成一個(gè)半閉環(huán)控制系統(tǒng)從而能達(dá)到很高的機(jī)床精度。而且價(jià)格適中，具有很高的性價(jià)比，可以很好的滿足設(shè)備數(shù)控改造的要求。
四、硬件的配置與連接：
由于C61160車(chē)床在對(duì)核電轉(zhuǎn)子進(jìn)行精加工，因此采用了1套802D數(shù)控系統(tǒng)分別控制刀架的運(yùn)動(dòng)。機(jī)床其他所有動(dòng)作控制則全部由802D數(shù)控系統(tǒng)自帶的PLC控制單元來(lái)控制。采用802D系統(tǒng)的主要硬件配置為：
1、PCU主機(jī) 1塊
2、全功能豎直鍵盤(pán) 1塊
3、PP72/48模板 2塊
4、611UE驅(qū)動(dòng)電源 1塊
5、611UE雙軸閉環(huán)控制單元 2 塊
6、611UE單軸功率模塊 2塊
7、1FK6電機(jī) 2個(gè)
8、外接2500P/旋轉(zhuǎn)編碼器 1個(gè)
9、連接電纜和PROFIBUS數(shù)據(jù)總線 若干
10、光柵尺 2根
11、主軸伺服驅(qū)動(dòng)（M420R） 1個(gè)
12、手輪 1個(gè)
4.1 SITOP電源和電源饋入模塊
SITOP電源為PCU模塊和輸入輸出模塊（PP72/48）提供穩(wěn)定的直流電源。伺服電源饋入模塊主要為功率模塊和611UE模塊提供控制和動(dòng)力電源，產(chǎn)生母線電壓，同時(shí)監(jiān)測(cè)功率模塊的狀態(tài)。根據(jù)所選電機(jī)的總?cè)萘縼?lái)確定電源饋入模塊功率的大小，選用帶有饋入裝置的電源模塊I/RF系列。伺服電源饋入模塊能否給611UE驅(qū)動(dòng)模塊供電決定于它的脈沖使能信號(hào)（端子63與9），控制器使能信號(hào)（端子64與9），內(nèi)部接觸器使能信號(hào)（端子48與112），這些使能信號(hào)通斷都是通過(guò)PLC程序來(lái)控制實(shí)現(xiàn)的。其上電順序是，內(nèi)部接觸器使能信號(hào)，脈沖使能信號(hào)，控制器使能信號(hào)。
4.2 人機(jī)界面
人機(jī)界面主要用于圖形的顯示，數(shù)字與符號(hào)的輸入等。其中包括操作面板（MCP），NC鍵盤(pán)，液晶顯示屏三部分。根據(jù)該機(jī)床的特點(diǎn)，選用一種與802SMCP相同的機(jī)床操作面板，MCP背后的兩個(gè)50芯扁平電纜插座可以通過(guò)扁平電纜與PP模塊的插座連接。NC鍵盤(pán)通過(guò)SIEMENS 公司提供的專(zhuān)用電纜跟PCU的X10連接。液晶顯示屏與PCU板集成為一體。
三者之間的通信方式是這樣的：PCU接口X4與P72/48通過(guò)PROFIBUS總線連接，PCU1接口X8與P72/48接口X1跟SITOP電源相連，SITOP電源為它們工作提供恒定電源。
4.3 PCU數(shù)控單元
PCU數(shù)控單元是CNC控制部件的核心，根據(jù)NC和PLC存儲(chǔ)容量的不同，該機(jī)床選用PCU50列。PCU數(shù)控單元包含NC CPU和PLC CPU，它通過(guò)PROFIBUS總線連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)伺服電源模塊的控制，主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置控制，進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置等的控制。
4.4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和伺服電機(jī)
SIMODRIVE611UE配備PROFIBUS接口模塊用于速度環(huán)和電流環(huán)控制。伺服電機(jī)采用1FK6系列，編碼器為1VPP正弦波。802D的位置環(huán)控制由PCU完成。SIMODRIVE611UE控制模塊均為雙軸模塊，可根據(jù)PROFIBUS的配置作為單軸模塊使用，并且可以在同一個(gè)模塊上設(shè)定一個(gè)疊加軸（模擬主軸）。SIMODRIVE 611 UE 的模擬輸出接口X441用于輸出主軸速度給定（±10V），而SIMODRIVE 611 UE上的數(shù)字輸出接口可用于模擬主軸的正、反轉(zhuǎn)使能控制。WSG接口X472用于連接主軸編碼器（TTL）作為速度反饋。
五、軟件設(shè)計(jì)
SINUMERIK 802D的軟件設(shè)計(jì)就是處理NCK和MCP之間，NCK和PLC之間，PLC與MCP之間的接口信號(hào)，NC的參數(shù)配置（包括各種補(bǔ)償）以及PLC報(bào)警文本。NCK、PLC和MCP之間既相互獨(dú)立，各自負(fù)責(zé)一部分功能；又相互聯(lián)系，彼此交換信息。
5.1 通訊電纜和PROFIBUS配置
在調(diào)試802D數(shù)控系統(tǒng)或611UE驅(qū)動(dòng)器時(shí)個(gè)人計(jì)算機(jī)是必不可少的工具.RS-232通訊電纜是連接兩者的唯一途徑.因此保證通訊電纜接線方式正確是非常重要的,RS-232通訊電纜用于PLC編程和611UE驅(qū)動(dòng)器連接。
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