淺談840D數控系統在接箍車床中的應用

吳四海等

摘 要：文章主要介紹了西門子840D數控系統在數控車床中的應用，介紹840D數控的控制原理、系統構成和性能概述，以及在實際應用過程中的一些維護經驗。通過文章的介紹，希望對相關工作起到借鑒的意義。

關鍵詞：數控系統；NCU；控制原理

前言

MPM-C13接箍車絲機是生產接箍工件的主要設備，由此設備構成的接箍線年創產值近億元，采用840D與SINU-MERIK_611數字驅動系統和SIMATIC S7可編程控制器一起，構成全數字控制系統，大大提高了機床的效率，降低了機床的操作難度，也提高了加工的精度。

1 840D數控系統組成

840D數控系統由數控及驅動單元（NCU），MMC，PLC模塊三部分組成。在集成系統時，總是將SIMODRIVE611D驅動和數控單元NCU并排放在一起，并用設備總線相互連接。

1.1 NCU（Numerical Control Unit）數字控制部件

根據硬件不同，NCU分為NCU561.2，NCU571.2 NCU572.2，NCU573.2（12軸），和NCU573.2（32軸）等若干種型號。NCU單元中集成有SINUMERIK 840D數控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片。

1.2 MMC（Man Machine Communication）人機通訊

人機通訊負責NC數據的輸入和顯示。

包括三部分： OP（Operation Panel），MMC，MCP。

1.2.1 OP 操作面板

OP單元和MMC構成機床系統與操作者之間的交換界面。建立的條件是SINUMERIK 840D數控系統應用的是MPI（Multiple Point Interface）總線技術。

1.2.2 MMC

MMC實際上是一臺計算機（PCU）。目前有三種PCU模塊PCU20、PCU50、PCU70。一般最常用的有MMC102.2（對應于PCU20）及MMC103（對應于PCU50、PCU70），MMC103接口X3與OP031通過MPI總線連接，MMC103接口X4與MCP接口X20相連通過MPI多點通信協議與NCU接口X101連接。

1.2.3 MCP 機床操作面板

MCP是專門為數控機床而配置的操作面板，它是通過MPI總線連接于數控系統。有車床版MCP和銑床版MCP兩種，我廠采用車床板操作面板。

1.3 PLC模塊

SINUMERIK 840D數控系統的PLC部分使用的是西門子SIMATIC S7-300的軟件及模塊，在同一導軌上從左到右依次是電源，接口模塊及信號模塊。PLC的CPU與NC的CPU是集成在NCU中的。電源模塊是為PLC和NC提供電源+24V和+5V。接口模塊是用于級之間互連。信號模塊是用于機床PLC輸入/輸出的模塊。

2 現場MPM-C13車床的應用

MPM-C13車床主要用于對接箍工件加工，車絲機由機床本體、主軸箱、刀架、翻轉卡盤、液壓站、鐵屑輸送器、冷卻裝置、機械手等幾大部分構成。該機床采用SINUMERIK 840D數控系統，數控系統通過總線與CRT、MCP、MMC103、S7-300和ET-200 PLC相連。

2.1 加工程序

接箍加工主要通過編制執行加工程序實現，編程語言N程序編號地址，10程序段編號，G預備功能，X/Y/Z位置數據，F進給，S主軸速度，T刀具編號。

2.2 PLC程序

主要通過刀臺旋轉控制程序來分析其應用。

當執行M06 Txx指令時，DB21.DBX61.0換刀脈沖來，同時刀號賦值到DB21.DBW119中，可以按位讀出，如表1。

在S7-300的PLC中通過譯碼讀出的DB21.DBW119各個位的邏輯關系組合成不同的條件，作為刀臺旋轉的目標刀位，同時發出請求信號，我廠程序為M160.0為1號刀請求，在程序中編制安全保護條件滿足的同時啟動刀臺旋轉，刀臺旋轉共分4個步驟：（1）刀臺啟動，運行閥得電。（2）判斷-1位置，條件滿足減速閥得電。（3）判斷位置信號刀位。（4）壓下鎖緊。通過一系列梯形圖邏輯，實現了刀臺的手動、自動旋轉控制。

3 維修中積累的經驗

經過多年對840D數控系統維護，積累了一些經驗，小結如下。

3.1 840D系統具有診斷功能可以很方便的通過診斷畫面監視各關鍵點的狀態

MENU SELECT->診斷->PLC狀態->即進入診斷畫面

（1）右面符號軟鍵可以選擇顯示“符號/地址”，E開頭時帶注釋 I開頭時不帶注釋。

（2）診斷畫面有文件功能軟鍵

按“文件功能”->把光標移到下面的框內->按“SELECT”鍵可以選擇各個組（刀臺、卡盤等）->按“裝載”，可以裝載選擇組的數據到PLC狀態中進行監視->按“是”。

3.2 840D單個文件備份

單個文件備份時是每個軸每個通道的備份。

MENU SELECT->啟動->機床數據->文件功能->進入備份對話框可以選擇通用NCMD/通用機床數據/軸機床數據/驅動機床數據等幾項（顯示數據沒什么用）->存儲->選擇“是”

此時將所選擇的數據備份到了“NC-生效-數據”目錄下的機床數據中MENU SELECT->服務->數據輸出->磁盤->啟動

3.3 S7歸檔

進入S7-300程序->打開所用的程序->點“FILE”->Archive->ok->選擇U盤的目錄->輸入文件名->SAVE

3.4 返參考點過程及相關參數

3.4.1 按“REF”再按“+”執行返參考點操作，軸開始移動找REF CAM（減速擋塊）

此時相關參數34010=0

34020=1000 快速速度

34030=1000000 返參最大位移量

3.4.2 壓上減速擋塊后，減速找編碼器“0”位脈沖

此時相關參數34040=300 爬行速度

34050=0 感應減速后向后找

34060=20 在編碼器兩圈內找 2*10=20

3.4.3 停止在參考點上

此時相關參數34070=300 定位速度

34080=0 柵格偏移量

34090=0.71 偏移量補償

4 軟件相關

SINUMERIK 840D的軟件主要處理NCU和PLC之間，PLC與MMC之間的接口信號，NC的參數配置（包括各種補償）以及PLC報警文本。NC、PLC和MMC之間既相互獨立，又相互聯系，彼此交換信息。

840D數控系統為設計人員提供了大量的接口控制信號，如：PLC-NCK控制信號、PLC-MMC控制信號、MMC-NCK控制信號。主要用到的接口信號有：軸的控制信號、急停信號、復位信號、硬件限位開關，參考點信號、程序控制信號等。

5 結束語

西門子840D數控系統是目前較為先進的控制系統，其程序設計簡單，維護方便，尤其是自定義界面和循環程序的應用，使機床操作更加便捷智能。在MPM-C13車床的應用也為改造大中型數控機床提供了寶貴的經驗。