數(shù)控車床升級改造后的系統(tǒng)調(diào)試

祁百學(xué)，閆沛淵，王明，盧建明

蘭州航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅蘭州 730070

1 序言

蘭州航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院是高技能人才培訓(xùn)基地，現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)因生產(chǎn)年限較久，所以穩(wěn)定性和可靠性較差。現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)落后，導(dǎo)致高技能人才、學(xué)校學(xué)生在培訓(xùn)后，進入企業(yè)或參加技能比賽時不會使用新式系統(tǒng)，使得企業(yè)對我校的培訓(xùn)學(xué)員評價不好或?qū)W員參加技能比賽的成績不理想。鑒于以上原因，我校組織相關(guān)專業(yè)人員，對數(shù)控系統(tǒng)進行升級改造。最終選擇華中數(shù)控系統(tǒng)HNC-818D系列對數(shù)控車床進行升級改造。HNC-818D數(shù)控系統(tǒng)是總線數(shù)控系統(tǒng)，它基于具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的NCUC工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)，采用模塊化、開放式體系結(jié)構(gòu)的高可靠性設(shè)計，具有高速、高精、多軸多通道及云數(shù)據(jù)等控制功能，性價比高。

升級改造后的數(shù)控車床擴展了數(shù)控系統(tǒng)的功能,提高了系統(tǒng)的各項精度、穩(wěn)定性和可靠性，不僅可滿足生產(chǎn)和教學(xué)要求，而且與購置同檔次數(shù)控車床相比，成本大大降低。

2 升級改造及調(diào)試

升級改造的伺服驅(qū)動采用華中新一代全數(shù)字交流伺服驅(qū)動器HSV-160u，具有高速工業(yè)以太網(wǎng)總線接口，可實現(xiàn)和數(shù)控裝置高速數(shù)據(jù)交換，具有高分辨率絕對式編碼器接口，位置反饋分辨率最高可達到23位。伺服電動機采用華中華大電動機，電動機編碼器均為23位絕對式編碼器；主軸采用變頻主軸，具有獨立的主軸編碼器；IO單元采用華中HIO-1200-M1，為總線式IO單元，共有24位輸入、16位輸出，有DA接口（用于變頻主軸0～10V）和主軸編碼器接口。

下面就調(diào)試過程和遇到的問題進行具體分析。

2.1 總線連接失敗

系統(tǒng)總線連接如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總線連接

總線要求連接成環(huán)，其中系統(tǒng)與機床操作面板僅由系統(tǒng)總線連接，機床操作面板的工作電源完全由系統(tǒng)總線提供，無其他的獨立電源。總線連接失敗時機床操作面板上無任何顯示，所有按鈕無效。外置手脈盒也連接在機床操作面板上，同樣也無任何反應(yīng)，由此推斷伺服放大器也應(yīng)如此。818A、818B和818C系列數(shù)控系統(tǒng)的參考設(shè)計圖在伺服放大器前都加了接觸器，只有系統(tǒng)自檢正常才吸合，按這樣設(shè)計818D系統(tǒng)總線還是無法起動。由此推斷問題出在伺服放大器的通電順序上，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)伺服放大器不事先通電，總線則無法連接。改變PLC程序后，系統(tǒng)總線連接正常，各硬件顯示如圖2所示。

圖2 總線連接正常時硬件顯示

圖2中#4代表主軸，#5代表顯示器的操作面板，#6表示機床操作面板，#7、#8分別代表HIO-1200-M1中實際的IO點和DA及主軸編碼器所占用的虛擬IO點，#9、#10分別表示X軸和Z軸。

2.2 IO單元不受控

系統(tǒng)上電后，總線連接正常，但IO點不受控，首先考慮是硬件連接問題，查線完全正確，接著查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)華中8型數(shù)控系統(tǒng)的IO地址分配時設(shè)置了監(jiān)視系統(tǒng)（“看門狗”）。對818D在梯形圖編輯時應(yīng)加入如圖3所示的內(nèi)容，這樣響應(yīng)的輸入和輸出點才在PLC中受控。

圖3 梯形圖應(yīng)加入的內(nèi)容

2.3 相關(guān)IO地址的分配

HIO-1200-M1有24位輸入和16位輸出，輸入可為PNP或NPN，同時還可接變頻器所需的0～10V輸出（可通過參數(shù)選－10～10V或0～10V）；還可接主軸編碼器，其輸入、輸出可通過參數(shù)分配為兩部分，一部分為真實的IO輸入輸出，另一部分為模擬量輸出和主軸編碼器的轉(zhuǎn)速輸入占用的虛擬IO點，但兩者地址不能重疊，系統(tǒng)通過參數(shù)偏置實現(xiàn)。其參數(shù)具體設(shè)置如下。

（1）機床用戶參數(shù) 具體設(shè)置情況如下。010000（通道最大數(shù)）：1；010001（通道0的切削類型）：1（車床）；010009（通道0選擇標志）：1（0通道對應(yīng)為1）；010017（通道0顯示軸標志）：0X5（邏輯軸0與2）。

（2）通道參數(shù) 設(shè)置情況如下。040001（X坐標軸軸號）：0（邏輯軸0）；040003（Z坐標軸軸號）：2（邏輯軸2）；040010（主軸0軸號）：5（邏輯軸5）；040023（主軸0編程名）：S（編程代碼）；040027（主軸轉(zhuǎn)速顯示方式）：0（邏輯軸0）；040028（主軸顯示軸號）：5（邏輯軸5）。

（3）坐標軸參數(shù)（對邏輯軸5） 設(shè)置情況如下。105000（顯示軸名）：S；105001（軸類型）：10（主軸）。

（4）設(shè)備接口參數(shù) 不同設(shè)備接口的參數(shù)設(shè)置情況如下。

1）設(shè)備4（變頻）參數(shù)設(shè)置。504010（工作模式）：3（速度模式）；504011（邏輯軸號）：5；504013（主軸DA輸出類型）：0（0～10V）；504016（主軸編碼器反饋設(shè)備號）：8；504017（主軸DA輸出設(shè)備號）：8。

2）設(shè)備7（實際IO地址）參數(shù)設(shè)置。507012（輸入點起始地址）：0；507013（輸入點組數(shù)）：10；507014（輸出點起始地址）：0；507015（輸出點組數(shù)）：10。

3）設(shè)備8（虛擬IO地址）參數(shù)設(shè)置。508012（輸入點起始組號）：10（主軸編碼器占X10～X13）；508013（輸入點組數(shù)）：10；508014（輸出點起始組號）：10（DA占用Y10～Y11）；508015（輸出點組數(shù)）：10。

3 主軸及X軸、Z軸減速比的設(shè)定

主軸的減速比為2∶1，僅為一擋。主軸編碼器與主軸直連，擋內(nèi)無級調(diào)速。由于電動機低頻性能較差，因此將電動機的起始頻率設(shè)定為30Hz，最高頻率設(shè)定為100Hz。主軸電動機為4級變頻電動機，忽略電動機轉(zhuǎn)差率，從而實現(xiàn)主軸450～1500r/min的轉(zhuǎn)速。

X軸、Z軸均通過聯(lián)軸節(jié)與滾珠絲杠直接聯(lián)接，螺距分別為4mm、6mm。伺服電動機的編碼器均為23位絕對編碼器，僅需在對應(yīng)的參數(shù)100004和102004中輸入相應(yīng)的螺距4000、6000，100005和102005中輸入8388608，而伺服放大器中位置指令脈沖分頻的分子、分母設(shè)為1∶1即可。

4 結(jié)束語

通過本次調(diào)試，明顯感到華中數(shù)控系統(tǒng)的硬件連接簡化，一根總線連接所有關(guān)鍵設(shè)備，大大方便了用戶。調(diào)試畫面簡單有序、雜而不亂，讓用戶使用更便捷。