【中國幕墻網(wǎng) 4月22日消息】C61160是我廠60年代初引進的具有數(shù)顯功能的大型臥式車床，主要用于對汽輪機轉(zhuǎn)子零部件進行粗加工。由于電力電子器件的飛速發(fā)展和技術(shù)的不斷更新，該設(shè)備不能適應(yīng)工廠產(chǎn)品系列化、快速化發(fā)展的戰(zhàn)略目標。其具體表現(xiàn)為：原有設(shè)備采用的是繼電器邏輯控制，線路老化嚴重，故障頻繁；且許多主要電器元件現(xiàn)已經(jīng)淘汰，備件購買困難而且周期長，不易維護；手動人為操作，不能實現(xiàn)加工程序控制的運行實現(xiàn)資源的共享目標。因此，為了合理整合利用工廠資源，實現(xiàn)我廠裝備數(shù)字化發(fā)展的目標，經(jīng)論證提出了對該臥式車床進行全面的電氣和機械改造。以適應(yīng)核電轉(zhuǎn)子的發(fā)展。
二、機床的結(jié)構(gòu)和特點
C61160由床頭箱、刀架、尾座、閉式中心架構(gòu)成機床的主體。冷卻裝置、液壓裝置、油溫控制等作為機床的輔助設(shè)備。
改造前該設(shè)備采用的是繼電器控制方式：主軸的變速通過機械換檔實現(xiàn)；刀架由大拖板、中拖板、小拖板構(gòu)成，大拖板的運動可以通過大拖板電機和主軸帶動光桿兩種方式實現(xiàn)，中拖板的運動是通過中拖板電機實現(xiàn)的，小拖板是通過機械齒輪手動旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)，刀架位置檢測是通過安裝數(shù)顯表確定。尾座和頂針的運動分別有兩個電機拖動。
三、設(shè)計方案提出：
為了保證機床能實現(xiàn)粗加工和精加工，不改變原有操作方式的情況下，提出了如下改造方案：1主軸伺服（CT）驅(qū)動控制。2刀架大拖板、中拖板改為滾珠絲杠傳動，采用數(shù)字軸控制。3取消小拖板。4原機床的所有動作控制由原繼電器電路控制改為PLC控制。
在滿足以上條件的要求下，選用了西門子的802D數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是西門子公司近年來推出的數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)，它的車床版標準配置中帶了一塊PP72/48模板，可以實現(xiàn)72點輸入和48點輸出的PLC控制，同時驅(qū)動模塊為兩個單軸功率模塊，可以帶兩個線性軸和一個模擬主軸，在伺服電機中內(nèi)置了速度反饋和位移反饋傳感器可以和主機一起形成一個半閉環(huán)控制系統(tǒng)從而能達到很高的機床精度。而且價格適中，具有很高的性價比，可以很好的滿足設(shè)備數(shù)控改造的要求。
四、硬件的配置與連接：
由于C61160車床在對核電轉(zhuǎn)子進行精加工，因此采用了1套802D數(shù)控系統(tǒng)分別控制刀架的運動。機床其他所有動作控制則全部由802D數(shù)控系統(tǒng)自帶的PLC控制單元來控制。采用802D系統(tǒng)的主要硬件配置為：
1、PCU主機 1塊
2、全功能豎直鍵盤 1塊
3、PP72/48模板 2塊
4、611UE驅(qū)動電源 1塊
5、611UE雙軸閉環(huán)控制單元 2 塊
6、611UE單軸功率模塊 2塊
7、1FK6電機 2個
8、外接2500P/旋轉(zhuǎn)編碼器 1個
9、連接電纜和PROFIBUS數(shù)據(jù)總線 若干
10、光柵尺 2根
11、主軸伺服驅(qū)動（M420R） 1個
12、手輪 1個
4.1 SITOP電源和電源饋入模塊
SITOP電源為PCU模塊和輸入輸出模塊（PP72/48）提供穩(wěn)定的直流電源。伺服電源饋入模塊主要為功率模塊和611UE模塊提供控制和動力電源，產(chǎn)生母線電壓，同時監(jiān)測功率模塊的狀態(tài)。根據(jù)所選電機的總?cè)萘縼泶_定電源饋入模塊功率的大小，選用帶有饋入裝置的電源模塊I/RF系列。伺服電源饋入模塊能否給611UE驅(qū)動模塊供電決定于它的脈沖使能信號（端子63與9），控制器使能信號（端子64與9），內(nèi)部接觸器使能信號（端子48與112），這些使能信號通斷都是通過PLC程序來控制實現(xiàn)的。其上電順序是，內(nèi)部接觸器使能信號，脈沖使能信號，控制器使能信號。
4.2 人機界面
人機界面主要用于圖形的顯示，數(shù)字與符號的輸入等。其中包括操作面板（MCP），NC鍵盤，液晶顯示屏三部分。根據(jù)該機床的特點，選用一種與802SMCP相同的機床操作面板，MCP背后的兩個50芯扁平電纜插座可以通過扁平電纜與PP模塊的插座連接。NC鍵盤通過SIEMENS 公司提供的專用電纜跟PCU的X10連接。液晶顯示屏與PCU板集成為一體。
三者之間的通信方式是這樣的：PCU接口X4與P72/48通過PROFIBUS總線連接，PCU1接口X8與P72/48接口X1跟SITOP電源相連，SITOP電源為它們工作提供恒定電源。
4.3 PCU數(shù)控單元
PCU數(shù)控單元是CNC控制部件的核心，根據(jù)NC和PLC存儲容量的不同，該機床選用PCU50列。PCU數(shù)控單元包含NC CPU和PLC CPU，它通過PROFIBUS總線連接，實現(xiàn)了對伺服電源模塊的控制，主軸伺服驅(qū)動裝置控制，進給伺服驅(qū)動裝置等的控制。
4.4 驅(qū)動系統(tǒng)和伺服電機
SIMODRIVE611UE配備PROFIBUS接口模塊用于速度環(huán)和電流環(huán)控制。伺服電機采用1FK6系列，編碼器為1VPP正弦波。802D的位置環(huán)控制由PCU完成。SIMODRIVE611UE控制模塊均為雙軸模塊，可根據(jù)PROFIBUS的配置作為單軸模塊使用，并且可以在同一個模塊上設(shè)定一個疊加軸（模擬主軸）。SIMODRIVE 611 UE 的模擬輸出接口X441用于輸出主軸速度給定（±10V），而SIMODRIVE 611 UE上的數(shù)字輸出接口可用于模擬主軸的正、反轉(zhuǎn)使能控制。WSG接口X472用于連接主軸編碼器（TTL）作為速度反饋。
五、軟件設(shè)計
SINUMERIK 802D的軟件設(shè)計就是處理NCK和MCP之間，NCK和PLC之間，PLC與MCP之間的接口信號，NC的參數(shù)配置（包括各種補償）以及PLC報警文本。NCK、PLC和MCP之間既相互獨立，各自負責一部分功能；又相互聯(lián)系，彼此交換信息。
5.1 通訊電纜和PROFIBUS配置
在調(diào)試802D數(shù)控系統(tǒng)或611UE驅(qū)動器時個人計算機是必不可少的工具.RS-232通訊電纜是連接兩者的唯一途徑.因此保證通訊電纜接線方式正確是非常重要的,RS-232通訊電纜用于PLC編程和611UE驅(qū)動器連接。
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