SIEMENS 802D SL数控系统在XK714铣床改造中的应用

1、引言

　　XK714铣床是国产数控系统的简易数控铣床，在使用过程中系统极其不稳定，加工出的零件尺寸不能保证，但检查机械没问题，公司决定自行将其改造，恢复设备正常使用。

2、改造方案的提出

　　为了保证机床能实现原有功能，不改变原有操作方式的情况下，节约资源，并且锻炼人员技术的目的，提出了如下改造方案：1主轴保留原有的驱动及电机（模拟主轴）2三个坐标轴采用数字轴控制（原来为模拟量控制）。

　　在满足以上条件的要求下，选用了西门子的802D SL数控系统，该系统为加工中心提供了完备的功能，其配套的模块化结构的驱动系统为各种应用提供极大的灵活性。系统内置了多项标准功能，10.4″的TFT彩色液晶显示器；高容量CF卡，支持RS232和以太网接口；控制轴数6个(包括4个进给轴，1个主轴和1个PLC轴)；刀具寿命监控功能；系统中集成了大容量的预读缓冲区(最大可达100段程序)，带图形支持的固定循环可用于车削、铣削和钻削加工，支持轮廓元素、DIN标准和ISO语言编程，极大的方便了最终用户的加工编程，各种模块不需要电池及风扇，因而无需任何维护。而且价格适中，具有很高的性价比，可以很好的满足设备数控改造的要求。

3 硬件配置

　　802D SL数控系统分别控制坐标轴、主轴运动,机床其他所有动作控制则全部由802D SL数控系统自带的PLC控制单元来控制。采用802D SL系统的主要硬件配置为：○1PCU主机 1块(6FC5310-0AA00-2AA0) ○2全功能竖直键盘1块(6FC5303-0DM13-1AA1) ○3操作面板1块(6FC5303-0AF30-1AA0) ○4MCPA模块1块(6FC5312-0DA01-0AA0)  ○5PP72/48模板 1块(6FC5611-0CA01-0AA0) ○6 非调节型电源10KW 1块(6SL3130-6AE21-0AB0) ○7 电源电抗器1块(6SL3000-0CE21-0AA0)  ○8单轴功率模块9A 1块(6SL3120-1TE21-0AA3) ○9双轴功率模块2×9A 1块（6SL3120-2TE21-0AA3） ○10伺服电机1台（1FK7063-5AF71-1DG5）○11伺服电机2台（1FK7063-5AF71-1DH5） ○12电机电缆6米2根（6FX5002-5CS01-1AG0） ○13电机电缆带抱闸5米1根（6FX5002-5DS01-1AF0） ○14编码器反馈电缆3根（6FX5002-2DC10-1AG0） ○15 PROFIBUS数据总线若干○16主轴变频器1台三菱FR-A500 ○17电子手轮 1个 。

4 软件设计

　　首先按照《802D SL简明调试手册》要求，将硬件连接好，各个部件连接正确后，进入系统的调试以及PLC的逻辑控制。

　　4.1 系统的初始化

　　利用RS232将个人电脑与802D SL的COM1连接起，然后利用随系统提供光盘中的RCS软件将铣床版初始化文件传入802D SL系统中，NCK复位后，初始化文件生效，显示为铣床界面。（初始化文件路径：Toolbox 802D SL\v01040500\techno\Milling\config_simens\plus\setup_t.ini）

　　4.2 PLC的调试

　　一般情况下，在802D的各个部件连接完毕后，则需开始调试PLC的控制逻辑。至关重要的是必须在所有有关PLC的安全功能全部准备后才能开始调试驱动装置。把西门子802D SL工具盘中提供的标准PLC应用程序（铣床版）传入系统中(标准PLC应用程序铣床版路径: Siemens\Programming Tool PLC802\Lib802Dsl\Examples\ SAMPLE_MILL.PTP)，根据设计的输入输出点修改相关参数。根据选择的手轮，重新编写手轮程序，使其有效。

　　4.3 PLC用户报警

　　PLC报警是非常有效的诊断手段之一。例如某一操作是PLC逻辑所禁止的，或者某一输出条件没有满足，这时如果激活相应的报警，操作人员或者维修人员可马上得知其操作错误或硬件有故障的原因。

5、驱动器的调试

　　PLC程序正确无误后，进入驱动器调试，步骤为驱动器固件升级、驱动器初始化、驱动器配置。

6、机床参数设置

　　6.1 通用机床数据（MD10000—MD18999）

　　通用机床数据主要用于对机床坐标轴的定义、PLC运行时间的设定与监控、用户数据自定义参数的设定等。

　　MD10000[0]=X    MD10000[1]=Y     MD10000[2]=Z      MD10000[3]=SP MD11240[2] =1  MD14510[16]=2     MD14510[24]=30     MD14510[16]=1000  MD14510[19]=0  

　　6.2基本通道类机床数据（MD20000—MD28999）

　　基本通道类机床数据主要用于通道的设定、几何坐标轴的设定和选用、G功能的选用等。

　　MD20000=XK714   MD20050[1]=5    MD20050[2]=3    MD20080[0]=X    MD20080[1]=YMD20080[2]=Z    MD20080[3]=SP   MD20070[4]=0

　　6.3轴类机床数据（MD30000—MD38999）

　　轴类机床数据是对机床坐标各通道轴速度大小、方向和定位， 数控机床保护，误差补偿等参数设定（以X轴为例，Y轴Z轴根据实际情况设定）。

　　MD30110=1     MD30220=1      MD30130=1    MD30240=1     MD31050=1    MD31060=48  MD32000=8000  MD32010=6000   MD32020=500  MD36200=8800  MD32200=1     MD32300=1   MD36100=-770.0  MD36110=10 

7、模拟主轴调试

　　该机床采用的为三菱变频器FR-A500，用SIMENS的MCPA卡控制，变频器的SVC端口、ES端口（主轴转速控制的模拟信号）分别连接MCPA卡上X701端口的1、6脚，主轴参数设定MD30110=4  MD30220=4  MD30130=1  MD30240=0  MD32250=0%  MD32260=3000 MD36210=100%

　　调试时注意，MCPA输出模拟电压为0—10V，在未给变频器通电时，先检测X701的输电压是否与设定的主轴速度成线性对应，正确后接通变频器。

8、数据备份

　　在系统调试完毕后进行数据备份是十分重要的，SINUMERIK 802D SL提供了多种数据备份的方法。系统数据可以在系统内部备份，可以将数据备份到PC卡上，也可以将数据传到计算机硬盘上。这样，当静态存储器的数据将丢失后，系统在可以引导自检时检测到静态存储器已经掉电，这时系统会自动将闪存内存储的数据复制到静态存储器中。

9、结束语

　　改造后机床已经投入正常使用，改造后机床与原机床相比，功能极大增强、自动化程度得到提高，系统稳定。强大的数控系统拓宽了机床加工零件的范围，更好地保证了零件加工的质量。同时增加了一个手持操作单元，以便操作人员在不同的状态下选择更适合的操作位置。改造后的机床增加了可维修性，数控系统可以监控各控制部件的运动状态及故障，并及时在显示器上显示出来，这些使机床故障检测和维修更为方便和快捷。