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西門子802S數(shù)控系統(tǒng)在高壓水射流切割機(jī)中的應(yīng)用

基于高壓水射流切割機(jī)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)可靠穩(wěn)定的要求,采用西門子802s經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)能極大地提高機(jī)床的加工精度,運(yùn)行可靠穩(wěn)定,滿足工件的切割要求。本文簡(jiǎn)要論述了西門子802s數(shù)控系統(tǒng)的硬件配置和軟件結(jié)構(gòu),以及其在高壓水射流切割機(jī)應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題。
一.前言:
高壓水射流切割機(jī)是應(yīng)用參合了磨料的高壓水,通過(guò)噴嘴噴射出高壓水流對(duì)工件進(jìn)行切割,其切割效率高,切邊整齊,廣泛應(yīng)用于輕工等行業(yè)。高壓水射流切割機(jī)的控制系統(tǒng)一般采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng),以保證工作可靠穩(wěn)定。西門子sinumerik802s數(shù)控系統(tǒng)采用32位微處理器,集成式plc,分離式小尺寸操作面板和機(jī)床控制面板,是一種*的經(jīng)濟(jì)型cnc系統(tǒng),其專門為中國(guó)市場(chǎng)開發(fā),啟動(dòng)數(shù)據(jù)少,安裝調(diào)試方便,快捷;具有中英文菜單顯示,操作編程簡(jiǎn)單方便;具有可靠性高,穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。高壓水射流機(jī)采用西門子sinumerik802s數(shù)控系統(tǒng),充分利用該系統(tǒng)具有的豐富誤差補(bǔ)償功能,如絲桿反向間隙補(bǔ)償,絲桿螺距誤差補(bǔ)償,進(jìn)給軸脈沖監(jiān)控等,大大地提高了高壓水射流機(jī)的生產(chǎn)效率。
二.?dāng)?shù)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
高壓水射流切割機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)主要包括操作面板(op020),機(jī)床面板(mcp),數(shù)控部分(ecu),步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器(stepdrivec)及步進(jìn)電機(jī),plc模塊(di/o),通訊口。
1.操作面板(op020)
操作面板按鍵布局采用人機(jī)工程設(shè)計(jì),操作方便靈活。按鍵主要包括菜單功能鍵,字母鍵,數(shù)字鍵等。
2.機(jī)床面板(mcp)
機(jī)床面板包括通用控制鍵及高壓水射流切割機(jī)控制鍵。通用控制鍵主要有進(jìn)給軸移動(dòng)按鈕,數(shù)控啟動(dòng)停止按鈕,工作方式選折功能按鈕,進(jìn)給倍率選折波段開關(guān)等。控制按鈕包括高壓電機(jī)啟動(dòng)停止,換刀啟動(dòng)停止,冷卻,潤(rùn)滑等。
3.?dāng)?shù)控部分(ecu)
數(shù)控部分主要包括cpu,rom,ram,位置控制電路及接口板。rom用于固化數(shù)控系統(tǒng)軟件,ram用于存放可變數(shù)據(jù),如堆棧數(shù)據(jù)和控制軟件暫存數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)控加工程序和系統(tǒng)參數(shù)等可變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)具有掉電保護(hù)功能,當(dāng)主電源不供電時(shí),使數(shù)據(jù)不丟失。
4.步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器(stepdrivec)及步進(jìn)電機(jī)
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器(stepdrivec)是單軸型控制器,控制五相步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的步距角為0.36度。驅(qū)動(dòng)接口采用25芯d型插座。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器接受三個(gè)信號(hào),一個(gè)為脈沖信號(hào),一個(gè)為方向信號(hào),一個(gè)為使能信號(hào)。發(fā)出的脈沖控制電機(jī)運(yùn)行,每個(gè)上升沿使電機(jī)向前走一步,脈沖數(shù)決定電機(jī)轉(zhuǎn)角,脈沖頻率決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
5.輸入輸出部分(i/o)
輸入輸出部分主要包括快速輸入接口以及數(shù)控系統(tǒng)的plc模塊??焖佥斎氚ㄏ尬唤咏_關(guān)以及ncrdy信號(hào)。ncrdy信號(hào)是用作nc使能的接觸器急停信號(hào)。plc模塊i/o包括高壓?jiǎn)?dòng)停止,換刀啟動(dòng)停止,冷卻開關(guān),潤(rùn)滑開關(guān)等。
6.通訊口
數(shù)據(jù)通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的rs-232c,用于接收用戶程序或與計(jì)算機(jī)通訊。其采用9芯d型插座,信號(hào)名稱包括:rxd-數(shù)據(jù)接收,txd-數(shù)據(jù)發(fā)送,rts-發(fā)送請(qǐng)求,cts-發(fā)送使能,dtr-數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備就緒,dsr-數(shù)據(jù)終端就緒,m-信號(hào)地。
三.控制系統(tǒng)的軟件
西門子802s數(shù)控系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的多任務(wù)實(shí)時(shí)軟件,其采用模塊化結(jié)構(gòu),每個(gè)模塊分管各自的任務(wù),形成特定的功能模塊,相應(yīng)的軟件也模塊化,形成功能模塊軟件結(jié)構(gòu)固化在cpu中。
西門子802s數(shù)控系統(tǒng)的cnc單元主要由三大模塊組成,即人機(jī)通信(mmc)模塊,數(shù)控模塊(nck),可編程控制器(plc)模塊。
1.人機(jī)通信(mmc)模塊
西門子802s數(shù)控系統(tǒng)采用人機(jī)交互處理技術(shù)進(jìn)行用戶界面的交互處理。用戶選折cnc系統(tǒng)的工作模式,進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)和命令的輸入,cnc系統(tǒng)實(shí)時(shí)針對(duì)用戶的操作進(jìn)行信息的反饋,向用戶提供系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),提供相應(yīng)的操作和學(xué)習(xí)幫助,當(dāng)出現(xiàn)操作錯(cuò)誤和系統(tǒng)故障時(shí),產(chǎn)生錯(cuò)誤和警告的信息。
西門子802s數(shù)控系統(tǒng)的主菜單包括:1)加工,2)參數(shù),3)程序,4)通訊,5)診斷。
2.?dāng)?shù)控模塊(nck)
數(shù)控模塊包括數(shù)控的核心功能程序,如數(shù)控加工程序的譯碼,預(yù)處理和插補(bǔ)處理,也包括數(shù)控加工程序編輯器,加工模擬,刀具管理,以及故障監(jiān)測(cè)和診斷功能。
3.可編程控制器(plc)模塊
可編程控制器模塊處理數(shù)控加工程序中有關(guān)機(jī)床電器的邏輯控制以及其他一些開關(guān)信號(hào)的控制。
西門子802s數(shù)控系統(tǒng)的plc編程軟件采用s7-200。
四.系統(tǒng)的調(diào)試及應(yīng)注意問(wèn)題:
西門子802s數(shù)控系統(tǒng)在高壓水射流切割機(jī)的應(yīng)用基于標(biāo)準(zhǔn)的車床系統(tǒng)。根據(jù)硬件的配置,對(duì)顯示機(jī)床數(shù)據(jù),通用機(jī)床數(shù)據(jù),軸相關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù),通道相關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。
修改機(jī)床數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)床關(guān)系很大,參數(shù)的設(shè)定錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致機(jī)床動(dòng)作混亂。機(jī)床修改有效包括以下四種情況:1)so-立即有效2)cf-確認(rèn)后有效3)re-復(fù)位有效4)po-上電有效。不同級(jí)別的機(jī)床數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)不同的有效修改設(shè)定。
plc參數(shù)根據(jù)程序的配置由操作面板的“診斷/機(jī)床數(shù)據(jù)/通用機(jī)床數(shù)據(jù)”參數(shù)屏輸入。plc機(jī)床硬件的配置對(duì)應(yīng)相應(yīng)的機(jī)床數(shù)據(jù)的設(shè)定。部分i/o配置如下圖:
西門子802s數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用調(diào)試中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:
1.系統(tǒng)要求每個(gè)軸的兩個(gè)方向(+/-)都設(shè)有限位開關(guān)以便nck在所有的工作方式對(duì)限位進(jìn)行監(jiān)控,在行程開關(guān)被撞到后,所有坐標(biāo)軸須立即停止,系統(tǒng)只允許超程軸在jog方式下向相反方向運(yùn)動(dòng)。限位開關(guān)包括硬件限位開關(guān)和軟件限位開關(guān)。如果硬件限位開關(guān)被逾越,plc將通過(guò)is的v380x1000.1/.0通知nc,并中斷所有軸的運(yùn)動(dòng)。每個(gè)軸都有兩對(duì)軟件限位開關(guān),在機(jī)床進(jìn)給軸系統(tǒng)中通過(guò)md:pos_limit_plus,pos_limit_minus,pos_limit_plus2,pos_limit_minus2設(shè)置。
2.每個(gè)軸根據(jù)需要配置一個(gè)參考點(diǎn)減速控制開關(guān)。x軸開關(guān)接在i1.4,z軸開關(guān)接在i1.5。nck輸入端(x20)接一個(gè)參考點(diǎn)接近開關(guān)(bero),用于準(zhǔn)確設(shè)定參考點(diǎn)。
3.定位監(jiān)控情況如下:為確保軸在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)點(diǎn),在一個(gè)程序段運(yùn)行結(jié)束后(位置量=0)啟動(dòng)md:positioning_time(精定位延遲)里設(shè)定的時(shí)間,并在這一時(shí)間運(yùn)行結(jié)束后檢查移動(dòng)誤差是否低于stop_limit_fine(精定位精度)的極限值.如果位置控制增益系數(shù)太小,則改變位置控制增益調(diào)節(jié)機(jī)床數(shù)據(jù)md:posctrl_gain(n)設(shè)置值;如果定位窗口(停)與位置監(jiān)控時(shí)間和位置控制增益系數(shù)不相符合,則改變md:stop_limit_fine(停),md:positioning_time(停延遲時(shí)間),md:posctrl_gain(n)這幾個(gè)參數(shù)的設(shè)置。
4.在開關(guān)量輸出電路中,通過(guò)中間繼電器過(guò)渡控制強(qiáng)電路的功率接觸器和電磁閥,同時(shí)加并聯(lián)保護(hù)二極管,以便當(dāng)線圈切斷時(shí),為電流提供釋放回路,以保護(hù)數(shù)控驅(qū)動(dòng)電路。
5.為提高整個(gè)系統(tǒng)的抗*力,弱電信號(hào)與強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)信號(hào)在走線槽內(nèi)盡量分別走線,并且在交流接觸器線圈兩端就近并聯(lián)rc滅弧器。以保證數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。
五.結(jié)束語(yǔ)

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