SINUMERIK 802D_SL 数控系统在大型转盘轴承分度钻床中的应用

0 引言

随着我国能源结构的调整,风力发电作为一种新兴能源,以其清洁环保的特性在我国电力产业发展中占有越来越重要的地位,风能轴承作为风力发电设备的关键部件,成为影响风电产业的重要因素之一,因而对风能轴承加工设备的要求也越来越高。风能轴承内外圈安装孔较多,对孔加工质量和效率要求也比较高,我公司自主研制的大型转盘轴承分度钻床即是为该类轴承孔加工而设计的专用加工设备,该设备的控制系统选用了西门子802d_sl 数控系统,调试完成后使用效果很好。

1 系统简介
sinumerik 802d_sl 数控系统是一个集成所有数控系统元件( 数字控制器,可编程控制器,人机操作界面) 于一体的操作面板安装形式的控制系统,系统的电气控制核心plc 部件集成于pcu 当中,外部的输入和输出由i /o 模块pp72 /48 完成,每个pp72 /48 具有三个独立的50 芯的插槽,包括24 位数字量输入和16位数字输出, 802d_sl 系统最多可配置三块pp72 /48。802d_sl 数控系统使用sinamics s120 驱动系统,sinamicss120 是西门子公司新一代驱动系统,采用了最先进的硬件技术、软件技术以及通讯技术,这种新的驱动技术所提供的rdive - cliq 接口可以连接多达6 轴数字驱动,配套的1fk7 永磁同步伺服电机具有电子铭牌,系统可以自动识别所配置的驱动系统,具有更高的控制精度和动态控制精度,更高的可靠性。同时系统采用高速驱动接口,外部设备通过现场控制总线profibus dp 连接,这种新的的驱动接口连接技术只需要最少数量的几根连线就可以进行非常简单而容易的安装。

2 转盘轴承分度钻床控制系统配置
我们研制的大型转盘轴承分度钻床,选用sinumerik802d_sl 数控系统,sinamics s120 驱动系统,采用全闭环控制,工作台直线移动及转台旋转的测量选用海德汉光栅尺和圆光栅。工作台移动y 轴、垂直轴z 轴及转台旋转轴b 轴选用西门子1fk7105 伺服电机,主轴sp 轴选用西门子1ph7163 伺服电机。系统配置框图见图1:

3 plc 子程序及异步子程序功能的使用
802d_sl 数控系统为用户提供的plc 子程序库中有64 个子程序( sbr) ,每个子程序都包含不同的功能,用户可以根据自己设备的需求,选择使用不同的子程序,但是所有选择的子程序必须在主程序ob1 中进行调用,在64 个子程序当中, 802dsl 为用户预留了43个子程序,以方便用户根据自己的实际需求编写子程序。在我们设计的大型转盘轴承分度钻床控制系统中,调用了sbr 32plc _ ini ( plc 初始化) ,sbr33emg_stop( 急停处理) ,sbr34 mcp_802d( 机床控制面板的处理) ,sbr38 mcp _nck( 机床控制面板至nck 信号的处理) ,sbr39 handwhl( hmi 选择手轮) sbr40 asix_ctl( 进给轴和主轴控制) 等标准的子程序,根据子程序使用说明中,针对接口信号的定义,对每个调用的子程序的接口进行设置,并且根据机床本身的加工要求对每个子程序进行调试,并对一些子程序进行修改,以满足机床实际加工的需要。

在sinumerik 802d_sl 数控系统提供的软件方面还有一个特殊的子程序即异步子程序,严格说应该是一种特殊的功能"异步子程序功能"。

异步子程序就是可以中断当前正在执行的加工程序,去处理更为紧急事情的子程序,处理后可以恢复原来的主程序继续执行,当然也可以中断下来等待操作者的处理。异步子程序是由外部某个条件触发,它可以是某个输入点,也可以是某种机床状态等等。使用异步子程序功能,我们可以通过plc 来触发一些nc程序,它不受任何操作模式的限制,也不受任何其它加工程序的限制,在802d_sl 中,仅支持两个异步子程序,这两个asup 文件必须事先存放在cma 机床制造商循环目录,文件名必须是plcasup1. spf 和plcasup2.spf,在同一时刻,只有一个asup 能执行,plcasup1.spf 优先级高于plcasup2. spf。在大型转盘轴承分度钻床的控制系统中我们使用了这一功能,设置主轴力矩利用率的上限值,当超出上限值时进给轴复位,目的是为了防止在钻削过程中由于主轴扭矩太大,钻头堵转造成主轴电机电流过大,从而有可能损坏电机。在使用此功能时需设置一些相关参数。