西门子840D数控系统在立式磨床改造中的应用.pdf

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西门子840D数控系统在立式磨床改造中的应用1机床结构及控制要求2控制系统配置尹敏，王君辉!兰型!塑Q二!Z丝●工艺与装备◆我公司大型立式磨床ROPC200为20世纪80年代设备，原电气系统为SINUMERIK3G系统，近几年由于电气元件老化，加工产品磨削振纹严重，加工精度降低，设备故障率增高，已影响到正常的使用。为稳定产品质量，提高工作效率，用西门子840D数控系统对该机床的电气系统进行了改造。1．2控制要求根据磨床的加工需要，控制系统要有较强的功能，能满足机床磨削加工精度的要求(位置控制精度达到0．001mm)，能实现双砂轮单独或同时磨削的控制，自动、手动磨削加工及砂轮手动、自动修整和自动补偿等功能。1．1机床结构此设备用于轴承套圈回转面的磨加工，机械结构如图1所示。待加工套圈置于可旋转的圆盘中间，圆盘利用电磁力将工件固定，圆盘由M7电动机驱动旋转。在水平导轨上有两个砂轮架，伺服电动机M3，M4通过丝杠对砂轮架进行水平方向的精确定位及进给；砂轮在垂直方向的精确定位及进给由伺服电动机M1，M2通过丝杠来完成；砂轮的旋转由电动机M5，M6驱动。光栅尺的作用是提供精确的位置反馈信息，在电气控制上构成闭环控制。M8为圆弧修整器伺服电动机。控制系统配置如图2所示。硬件配置NC硬件配置控制模块选用NCU571．2，其集成了CNC数控系统的CPU和SIMATICPLC的CPU芯片314—2DP、相应的数控软件和PLC控制软件，以及MPI接口、Profibus接口、RS232接口、手轮及测量接口、PCMCIA卡插槽等。驱动系统采用SIMODRIVED，包括电源模块和功率模块两部分。电源模块主要为NC和驱轴承201099期(西北轴承股份有限公司，银川750021)摘要：针对大型立式磨床ROPC200电气系统老化的问题，用西门子8dOD数控系统对电气系统进行了改造。介绍了西门子840D电气系统的硬件配置、软件配置、程序结构以及参数的设定。关键词：立式磨床；数控系统；电气改造中图分类号：TG596文献标志码：B文章编号：1000—3762(2010)09-0016-03图1机床结构简图收稿日期：2010—05一06图2控制系统配置2．12．1．1s7—300611CN4l—1148／THBearing2010．No．916一18
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6FC5203一OA瑚一0AAl；MCP3机床程序结构及参数的设定010，10．4’T订(640×480)，动装置提供控制和动力电源，产生母线电压，同时检测电源和模块的状态。电源模块根据容量不同可分为带馈入装置(记为I／RF电源模块)和不带馈人装置(记为U／E电源模块)两种。本系统选用的是功率为21kW的不带馈入装置。功率模块分为双轴模块和单轴模块两种。本次改造使用了两个双轴模块和一个单轴模块，双轴模块用于两个砂轮架的驱动，单轴模块用于圆弧修整器的驱动。2．1．2人机交互界面(MMC)的配置电动机配置主轴电动机(工件旋转驱动电动机，SP轴)：使用原系统的直流调速电动机，配合ZKS一1I型可控硅直流调速器。转速由PLC模拟量输出模块提供的1～10V模拟量信号控制。砂轮架水平方向驱动电动机(左砂轮架x轴，右砂轮架u轴)为：lFl"6086—8SF71—1EGl，参数为：9。7kW／35(N·m)／3000(It"·vain“)，内置相对值编码器。砂轮架垂直方向驱动电动机(左砂轮z轴，右砂轮形轴)为：1FI'6086—8SF71—1EHl，参数为：000(r·rain“)，内置相对值编码器以及1：4的减速箱。圆弧修整器伺服电动机(B轴)为：1FI'6044—1AF71—3EHl一Z—J35，参数为：1．4kW／5(N·111)／000(r·min一)，内置绝对值编码器。砂轮电动机使用原系统的交流异步电动机，由VACON变频器驱动控制。PLC硬件配置PLC使用西门子SIMATICs7—300软件及模块。电源模块选用PS307(10A)。接口模块IM361用于和数控单元之间的通信，通过PROFIBUS现场总线与NCU连接。IM361右侧为信号模块，由3个数字信号输入模块SM321、两个数字输出模块SM322和1个模拟量输出模块SM332组成。数字量I／O模块用于外围电气设备的控制。模拟量输出模块用于主轴电动机的调速。PLC的CPU与NC的CPU一起集成在NCU中。2．1．5位置反馈测量系统该立式磨床主要完成套圈内圆和外圆的精磨加工，对水平方向和垂直方向的定位精度都要求极高，因此，在x，Z，U，W四根进给轴均配备独立的HElDENHAIN线性光栅尺进行位置反馈测量，实现全闭环控制。2．2系统的软件配置840D数控系统主要包括4大类软件：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件。MM