数控产品电气部分的模块化设计与调试

    数控产品以其高效，高精的性能越来越被广大的用户所接受。随着数控产品产量的迅速增长，我厂的产品种类也越来越多，有数控车、立／卧式加工中心、组／专机等。由于国标对数控产品电气部分的规定都是概念性的，没有统一的详细的规定，同时又缺乏相关的行业标准，所以各个厂家都是自作主张，甚至同一厂家的产品都不统一，使最终用户很不方便，需要配备多名操作和维修人员去掌握不同厂家的产品或同一厂家的不同产品，对产品的使用产生了一定的不良影响。现以我厂的VDIMVDF系列立式加工中心的电气设计与调试过程为例，就机床电气部分模块化设计的必要性及其步骤作一浅谈。

    我厂的VDIMVDF系列大大小小有十几个规格，以前每种机床分别由不同的设计员设计调试，由于思路不同，导致原理图、梯形图的多样性和复杂性，调试工人需要记住每种机床的I／O地址分配、M代码、报警信息、参数、定时器、计数器等的定义，记忆量多，容易混淆，且非常不利于售后的调试和维修。要想改变这种情况，把产品做大做强，就必须进行系列产品的模块化设计和统一，尽量把同系列的产品归到一起，方便调试与管理。

    电气的模块化设计主要包括图纸、梯形图、调试手册、使用说明书等。此类机床的公共配置：3个直线轴，1个主轴，冷却、排屑、润滑和刀库电动机，标准自制操作面板。机床的选择配置：旋转轴(数控或分度转台)、大流量冲屑器、液压站和机械手电动机(刀臂式刀库用)。机床配置情况比较见表l。

1 图纸的模块化设计

    电气图纸主要有电气原理图、操作台图纸、电器柜图纸、电器安装位置图等。VDL／VDF系列大大小小有十几个产品，但对于电气来说，最大的区别在刀库形式(圆盘式／刀臂式)，不同的刀库决定了PLC处理的不同。

    尽管如此，我们仍决定使用模块化设计。对于同一 种数控系统，使用同一套电气原理图(按功能最全最多设计，外围I／O地址分配完全一样)，仅在图纸中用少量文字对选择项目进行说明；尽量减少图纸数量，尽可能使其通用化；电器元件的选择也尽量统一；操作面板按照功能最全的形式设计。

2 梯形图的模块化设计

    原理统一后，就可以进行梯形图的设计了。从电气控制角度讲，除了换刀的处理不同以外，其他完全可以通用，所以梯图也按模块化分别编制。对于共用的部分，梯图的主程序中可无条件调用，而选择功能模块的调用则由PLC开关或K参数来实现。基于上述想法，编制了2套标准的立加梯图：FANUC和三菱系统各1套。每套梯图共用的模块主要有：操作面板、主轴、3个直线进给轴、冷却、润滑、排屑等。选择模块有：刀臂刀库、圆盘刀库、冲屑、液压站、主轴高／低档、主轴星／角切换等。选择部分通过PLC开关(三菱)或K参数(FANUC)控制。当该机床具备某项选择功能时，将相应的开关或参数设定为“1”，则PLC将调用并处理与此相关的梯图部分；设定为“0”时，PLC不处理相关梯图，则机床不具有该功能。

    重新按照上述思路编制梯图后，首批仍由设计人员参与调试并修改完善，同时我们还编制了与原理图和梯图对应的调试手册，列出了机床的I／O地址分配表、M代码、报警信息、定时器、计数器及K参数的定义和标准设定值，同时将机床调试中常用的系统信号列表，将常用的参数定义及标准设定值附在后面，成为一本较完整的手册。其目的在于：除了系统和电动机硬件故障报警需查阅系统资料外，调试或处理一般的报警时，只需要该手册就可以了。经过不断的努力和完善，我厂的VDL／VDF系列产品电气部分已经基本统一，原理图／梯图／说明书都是共用的，极大地方便了调试人员和最终用户，提高了生产效率。

3 使用说明书的统一

    电气说明书是针对最终用户的，包括了以下内容：机床的使用环境、基本的操作方法、操作面板的定义、报警内容及处理方法、主要电气元件清单(型号及生产厂家)等。所有产品共用一套说明书，在目录前用文字说明各种产品基本的配置；如果用户有特殊要求，则在附录中加以说明即可。最后附上原理图及主要元器件安装位置的示意图就可以了综上所述，电气部分模块化的步骤并不复杂，只是前期需要进行详细周密的产品分类，将产品的共性和个性分开，再以此为基础完成图纸和梯图的模块化。随着加工中心的快速发展，这项工作势在必行。同时也希望能有相关的国标或行业标准对数控产品进行规范和统一，使最终用户针对一种系统只需要掌握一种操作方法和相关信息，这将极大地方便用户接受数控产品。