1 機床控制系統(tǒng)硬件構成

  機床配置的840D sl數控系統(tǒng)采用NCU710.2模塊，TCU及0P010C操作顯示單元，MCP 483 PN機床控制面板可以擴展連接手持單元和手輪，NXl5軸位置反饋檢測模塊，驅動采用具有DRIVE—CliQ接口的SINAMICS S120驅動，采用sIEMENS 1FT6型交流伺服電動機，以上各單元都是由以太網連接的。由ADI4發(fā)出主軸模擬指令，PLC選用ET200擴展輸入輸出單元，通過ProfiBus現場總線與系統(tǒng)連接。

  送電前必須對照原理圖保證機床電柜內部及外部的連線正確，特別是高壓電與低壓電不允許接錯；對于系統(tǒng)部分，需注意系統(tǒng)的電動機反饋線和閉環(huán)反饋線是否連接正確。電柜外部連線需注意：三相交流回路中各相之間不能短路；電動機動力線不允許對地且三相電阻應平衡；應避免24 號線直接對地短路；輸入部分是否全部正常(如限位是否導通)；電磁閥、離合器等輸出部分的電阻是否正常；各元件的接地部分是否連接良好，確保信號電纜屏蔽兩端都與機架或機殼連接。

2 數控系統(tǒng)軟件調試

  840D sl數控系統(tǒng)調試大概可分成以下幾個方面：

  系統(tǒng)正確連接后首次上電總清；調試接口的連接；PLC調試；Ncu內集成SINAMICS s120驅動調試；NC機床數據的設定；數據備份；制作用戶報警文本等。

  2.1 系統(tǒng)正確連接后首次上電總清

  首次接通和啟動NcU單元必須進行NCK和PLC總清。操作步驟如下：

  (1)NcK開機調試開關(左)轉到位置“1”；PLC運行方式開關(右)轉到位置“3”。
  (2)執(zhí)行上電(接通控制系統(tǒng))。
  (3)等待，直到NCU持續(xù)進行下列顯示：LED STOP閃爍，LED SF亮起。
  (4)在下列開關位置上依次旋轉PLC運行方式開關：短時轉動到位置“2—3—2”此動作必須在3 s內完成，首先LED sTOP燈約2 Hz頻率閃爍，等待LED STOP亮起。
  (5)轉動NCK和PLC開關返回到位置“O”。
  (6)正常啟動后，NXU狀態(tài)顯示屏上輸出數字“6”和右下角一個閃爍的燈LED RUN持續(xù)亮起呈綠色。
  (7)重新進行一次啟動，PLC和NCU處于循環(huán)運行模式下，總清結束。

  2.2 調試接口的連接

  計算機連接到NCU的x127或x120以太網口進行調試工作，CP 840D sl的IP地址設置：x127為192.168.215.1；x120為192.168.214.1。若連接到NCU的X127以太網口，計算機可設置自動獲得IP地址。

  2.3 PLC調試

  調試840D sl必須要做硬件配置。在計算機STEIy7中安裝840D s1的T00lbox和PROFIBUS部件的GSD文件，創(chuàng)建PLC項目，配置NCU的X126口為DPI；X136口為DP2/MPI；PROFIBUS3是NC系統(tǒng)與SINAMICS S120驅動通訊的總線；設置CP的IP地址，在硬件配置中雙擊CP840D sl，內部PROFIBUS CP子網ID號與840D sl X127(IP address：192.168.215.1，Subnet mask：255.255.255.244)相對*，PLC程序用X127口才可以在線監(jiān)控。在PROFIBUS3上配置Nx板硬件，如果NX板連接到Ncu710．2的x105口上，則做STEP7硬件配置時，該Nx板的站地址必須設為15。

  將安裝有STEP 7的筆記本與840D sl系統(tǒng)通過網線連接后，打開sTEP7，建立新項目。將需要傳輸的程序復制到sIMATIc 300(1)\PLc(型號與具體PLC有關)\S7 Program(1)\Blocks中，然后選擇PLC，按上方的Download鍵將程序傳輸至PLc中；反之也可以選擇PLC，upload Station to PG，在彈出的對話框中按下VIEW，再按OK，有需要覆蓋的地方Yes To All，上載后，打開SIMATIC 300(1)中的Hardware，查看系統(tǒng)ET200組態(tài)與圖紙上的地址是否*，不*的話進行修改，組態(tài)修改完成后，可以將程序進行傳輸。PLC程序設計采用模塊化編程，將機床啟動條件、驅動使能信號處理、軸控制、輔助功能、報警信息等系統(tǒng)及機床功能編制成不同的模塊。模塊化編程使程序結構合理、層次清晰，方便閱讀查找。打開程序中的模塊，根據圖紙進行實際修改。以上步驟完成后，試驗三相油泵電動機的轉動方向及調整油壓，可以運行各軸。運行時注意多觀察菜單、診斷、服務顯示里面的選項。電氣需要驗證各直線軸行程限位、主軸換檔、急停保護功能等是否正常。由數控指令自動控制各軸的液壓夾緊松開功能，編有輔助代碼M20～M27等。

  主軸換擋的控制過程：主軸換擋機構由4個電磁閥控制2個油缸，分別推動4個齒輪組左右移動變換齒輪改變速比，產生4個機械擋位，在主軸箱內安裝有4個檔位確認開關。主軸換擋的控制過程是接受到換擋命令，先檢查主軸電動機是否處于停止狀態(tài)，在6RA27主軸驅動系統(tǒng)上有主軸電動機零速Nmin信號，只有在主軸電動機停止時，才允許主軸變擋。輔助代碼M41～M44為主軸變一檔至四檔，通過S代碼指定主軸轉速檔位，接受換擋命令后與“當前檔位”信號比較，如果不同，啟動換擋有效信號，推動相應的換擋電磁閥推動相應的齒輪運動，系統(tǒng)指令設置擺動頻率，使齒輪在擺動中嚙合，檢測相應的檔位開關是否嚙合到位，同時點亮相應檔位指示燈，說明換擋完成。

  2.4 NCU內集成SINAMICS S120驅動調試

  SINAMICS s120是西門子公司新一代驅動系統(tǒng)。s120驅動系統(tǒng)采用了西門子zui先進的硬件技術、軟件技術以及通訊技術；采用高速DRIVE—CLiQ驅動接口；驅動系統(tǒng)各部件具有電子銘牌；系統(tǒng)可以自動識別所配置的驅動系統(tǒng)；具有更高的控制精度和動態(tài)控制特性；具有更高的可靠性。

  安裝驅動調試軟件：IBN—Tool sw7．6 spl或更高版本for PC／PG。

  在計算機上安裝staner軟件：先安裝sTEP 7后，再安裝starter，安裝SSP sINuMERIK sINAMIcs Intv2．6 SP2補丁。

  啟動Staner通過NCU中的x127網口與SINAMICS S120驅動系統(tǒng)聯機：
  啟動Staner，建立新項目。
  選擇節(jié)點設置(Accessible Nodes)，設置調試接口IP地址。若用x127，則IP地址為：192．168．215．1
  刷新(updata)，選擇驅動，接受(Accept)。
  選擇驅動單元，選擇在線。
  上載項目文件“l(fā)oad to PG”，保存并編譯。
  用Staner軟件可以在線調試S120進給伺服驅動系統(tǒng)。

  系統(tǒng)開機后自動檢測驅動部件的固件(前提條件必須先做PLC硬件配置)，保證驅動系統(tǒng)的固件與驅動控制系統(tǒng)(840D sl系統(tǒng)內置)完全*。

  驅動器及電動機參數自動配置，系統(tǒng)初次調試必須作驅動系統(tǒng)出廠設置。選擇調試，驅動系統(tǒng)，選擇出廠設置包括三個選項：當前驅動對象、驅動設備、驅動系統(tǒng)，驅動系統(tǒng)保存數據，NCK reset。

  驅動系統(tǒng)的拓撲識別，供電模塊配置，做不帶DRIVE—CLiQ西門子標準電動機配置，做第二編碼器配置，驅動邏輯號分配，NCU X122／X132端子信號分配，PLC程序控制驅動系統(tǒng)上電時序。保存數據后，NCK復位、重新上電。

  驅動優(yōu)化：當使用上述缺省設定不能滿足要求時，需要進行優(yōu)化調整。順序是先利用測試(Measurement)和跟蹤(Servo rIIrace)優(yōu)化單個軸，再利用圓度測試(circularity Test)協調軸之間的關系，zui后才是通道以及系統(tǒng)的調整。

  優(yōu)化單個軸的順序：電流環(huán)(可選，1FK／1Fr電動機沒必要做)；速度環(huán)；位置環(huán)以及跟蹤。

  優(yōu)化的方法：可用SINUMERIK HMI—Advanced軟件來優(yōu)化；或用SINUMERIK Operate軟件進行優(yōu)化。

  使用sINuMERIK HMI—Advanced軟件優(yōu)化的方法主要用于手動優(yōu)化，需要進行各種不同的測試，從而全面地了解優(yōu)化對象的特征，進行有針對性的手動調整。測試時的順序為：選定測試類型(如：參考頻率響應)；設定合適的測試參數(如：幅值、頻寬等)；啟動測試；在顯示中觀察結果。測試的種類有參考頻率響應、階躍響應以及擾動響應等，分別用于電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)，另外還有圓度測試、伺服跟蹤等。NC機床數據設置

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6SL3136-1TE22-0AA0，6SL3136-1TE24-0AA0，6SL3136-1TE31-0AA0，
6SL3130-7TE21-6AA3，6SL3130-7TE23-6AA3，6SL3130-7TE25-5AA3，
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6SL3100-0BE31-2AB0，6SL3330-7TE32-1AA0，6SL3330-7TE32-6AA0，
6SL3330-7TE33-8AA0，6SL3330-7TE35-0AA0，6SL3300-7TE32-6AA0，
6SL3300-7TE33-8AA0，6SL3300-7TE35-0AA0，6SL3120-1TE13-0AA3，
6SL3120-1TE15-0AA3，6SL3121-1TE13-0AA3，6SL3121-1TE15-0AA3，
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6SL3320-1TG31-8AA0，6SL3320-1TG32-2AA0，6SL3320-1TG32-6AA0，
6SL3040-0MA00-0AA1，6SL3054-0AA00-1AA0，6SL3054-0AA01-1AA0，
6SL3074-0AA01-0AA0，6SL3055-0AA00-2TA0，6SL3055-0AA00-3AA0，
6SL3055-0AA00-3PA0，6SL3055-0AA00-3FA0，6SL3055-0AA00-2CA0，
6SL3055-0AA00-2EB0，6FC5312-0FA00-0AA0，6SL3055-0AA00-6AA0，
6SL3040-0NA00-0AA0，6SL3055-0AA00-5AA0，6SL3055-0AA00-5BA1，
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6SL3053-0AA00-3AA0，6SL3100-1DE22-0AA0，6SL3055-0AA00-4BA0，
6SL3100-1VE00-0AA0，6SL3055-0AA00-4BA0，