模擬主軸功率及主軸軸承溫升在系統(tǒng)上的顯示

摘要:介紹840D數(shù)控機(jī)床上模擬主軸功率通過調(diào)速系統(tǒng)及西門子840D系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)HMI上的顯示及數(shù)控機(jī)床通過熱電阻、多通道數(shù)字儀表的結(jié)合和與其相應(yīng)的PLC程序及其報(bào)警文本在系統(tǒng)HMI上的顯示的方法。

關(guān)鍵詞:西門子840D數(shù)控系統(tǒng)ANA模塊 模擬信號功率 熱電阻數(shù)字儀表軸承 I/O模塊

前言

數(shù)控機(jī)床負(fù)載后為清晰指示數(shù)控機(jī)床模擬主軸的實(shí)際功率及主軸軸承溫升變化。本文主要對其在系統(tǒng)HMI上的顯示作分析說明。

1模擬主軸功率顯示

數(shù)控機(jī)床在加工工件時(shí)，操作者通過對機(jī)床主軸功率變化的監(jiān)控，清楚了解負(fù)載時(shí)變化情況，可隨時(shí)修改機(jī)床切削參數(shù)，因而在HMI上顯示機(jī)床主軸功率是數(shù)控機(jī)床必備的功能。現(xiàn)今，普通數(shù)控機(jī)床采用伺服主軸系統(tǒng)，主軸功率可自動(dòng)顯示在數(shù)控系統(tǒng)顯示器上。然而，重型數(shù)控機(jī)床需采用大功率主軸，機(jī)床制造廠家在設(shè)計(jì)時(shí)，通常都采用由數(shù)控系統(tǒng)控制發(fā)出轉(zhuǎn)速指令給直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整主軸直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的配置方案。采用這種配置方案，主軸電機(jī)功率無法直接顯示到數(shù)控系統(tǒng)顯示器上。筆者在設(shè)計(jì)時(shí)，將直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)出的功率信號，經(jīng)模擬量輸入/輸出模塊接受到數(shù)控系統(tǒng)，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后顯示在數(shù)控系統(tǒng)的HMI上。

1.1系統(tǒng)硬件連接

硬件采用西門子6RA70直流調(diào)速系統(tǒng)、840D數(shù)控系統(tǒng)和ANA模塊。由ANA模塊采集到6RA70調(diào)速裝置給定的功率信號，此信號為0---10V的模擬電壓，然后通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將其顯示在數(shù)控系統(tǒng)的HMI上。

系統(tǒng)硬件接線如圖示:

1.2程序編寫及調(diào)試

調(diào)試:

將6RA70直流調(diào)速系統(tǒng)X175端子排上模擬量端子16/17指定為主電機(jī)功率輸出，即將參數(shù)P755設(shè)為307;西門子840D系統(tǒng)上將機(jī)床參數(shù)MD19320設(shè)為2H，MD36730設(shè)為1，運(yùn)行上述程序段，在系統(tǒng)上利用NC變量R1=$VA_PRESSURE_B[SP]可監(jiān)控其變化，也可在Step7在線監(jiān)控方式下，可觀察到MD413的實(shí)際值。

當(dāng)機(jī)床帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，可通過840D系統(tǒng)HMI上顯示的機(jī)床模擬主軸的實(shí)際功率輸出情況。

2主軸軸承濕度顯示

數(shù)控機(jī)床在加工工件時(shí)，操作者通過對機(jī)床主軸軸承溫度變化的監(jiān)控，了解負(fù)載時(shí)軸承溫升變化情況，確定軸承潤滑良好，從而避免主軸軸承研傷現(xiàn)象的發(fā)生，因而數(shù)控機(jī)床上清楚顯示主軸軸承溫度變化及提供報(bào)警信息是數(shù)控機(jī)床必備的功能。現(xiàn)今，數(shù)控機(jī)床采用查看床頭流量繼電器信號，從而確認(rèn)床頭箱主軸潤滑良好狀況，但由此監(jiān)控主軸軸承潤滑可靠性低、監(jiān)控繁瑣。筆者在設(shè)計(jì)時(shí)，將主軸軸承溫升信號，經(jīng)熱電阻、多通道數(shù)字儀表的結(jié)合和模擬量輸入/輸出模塊接受到數(shù)控系統(tǒng)，然后經(jīng)過由文本形式顯示在數(shù)控系統(tǒng)的HMI上。

2.1系統(tǒng)硬件接線如圖示:

硬件采用西門子數(shù)控系統(tǒng)、多通道數(shù)字儀表、熱電阻和I/O模塊。由熱電阻的感應(yīng)件將采集到的信號傳送至多通道數(shù)字儀表通訊接口，再由配套的測試軟件及組態(tài)軟件將信號傳送至I/O模塊，經(jīng)過PLC程序處理后將其顯示在系統(tǒng)HMI上。

接口信號說明:

調(diào)試:

將軸承溫度顯示儀33/34腳號接入直流24V電源，并將熱電阻分別指定為檢測床頭箱各軸承溫升變化的檢測元件，熱電阻的輸出接入模擬量輸入/輸出模塊;對應(yīng)檢測元件的各軸承，在多通道數(shù)字儀表中分別設(shè)定AL01、AH01、AL02、AH02、AL03、AH03、AL04、AH04，當(dāng)選擇__cH:運(yùn)算結(jié)果>報(bào)警設(shè)定值報(bào)警、當(dāng)選擇__cL:運(yùn)算結(jié)果報(bào)警<設(shè)定值報(bào)警，按照此方法可設(shè)定各指定檢測元件的值。機(jī)床在帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，可通過Step7在線監(jiān)控方式或報(bào)警文本在系統(tǒng)HMI上的顯示監(jiān)測軸承的溫升狀況;為防止測量值在報(bào)警設(shè)定值附近波動(dòng)時(shí)造成報(bào)警繼電器頻繁動(dòng)作，根據(jù)需要將靈敏度設(shè)定1個(gè)報(bào)警解除的外延區(qū)域。

3.結(jié)束語

實(shí)踐證明，數(shù)控重型機(jī)床主軸功率在840D數(shù)控系統(tǒng)HMI上的顯示功能及主軸軸承溫升狀況在840D數(shù)控系統(tǒng)HMI上的報(bào)警提示功能，徹底取代了儀表顯示形式和采用查看床頭流量繼電器信號而確認(rèn)床頭潤滑狀況，輕松避免了主軸軸承研傷事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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