1 機(jī)床控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成
機(jī)床配置的840D sl數(shù)控系統(tǒng)采用NCU710.2模塊，TCU及0P010C操作顯示單元，MCP 483 PN機(jī)床控制面板可以擴(kuò)展連接手持單元和手輪，NXl5軸位置反饋檢測(cè)模塊，驅(qū)動(dòng)采用具有DRIVE—CliQ接口的SINAMICS S120驅(qū)動(dòng)，采用sIEMENS 1FT6型交流伺服電動(dòng)機(jī)，以上各單元都是由以太網(wǎng)連接的。由ADI4發(fā)出主軸模擬指令，PLC選用ET200擴(kuò)展輸入輸出單元，通過(guò)ProfiBus現(xiàn)場(chǎng)總線與系統(tǒng)連接。
送電前必須對(duì)照原理圖保證機(jī)床電柜內(nèi)部及外部的連線正確，特別是高壓電與低壓電不允許接錯(cuò)；對(duì)于系統(tǒng)部分，需注意系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)動(dòng)力線不允許對(duì)地且三相電阻應(yīng)平衡；應(yīng)避免24 號(hào)線直接對(duì)地短路；輸入部分是否全部正常(如限位是否導(dǎo)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(hào)電纜屏蔽兩端都與機(jī)架或機(jī)殼連接。
2 數(shù)控系統(tǒng)軟件調(diào)試
840D sl數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試大概可分成以下幾個(gè)方面：
系統(tǒng)正確連接后首次上電總清；調(diào)試接口的連接；PLC調(diào)試；Ncu內(nèi)集成SINAMICS s120驅(qū)動(dòng)調(diào)試；NC機(jī)床數(shù)據(jù)的設(shè)定；數(shù)據(jù)備份；制作用戶報(bào)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(dòng)NcU單元必須進(jìn)行NCK和PLC總清。操作步驟如下：
(1)NcK開(kāi)機(jī)調(diào)試開(kāi)關(guān)(左)轉(zhuǎn)到位置“1”；PLC運(yùn)行方式開(kāi)關(guān)(右)轉(zhuǎn)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(jìn)行下列顯示：LED STOP閃爍，LED SF亮起。
(4)在下列開(kāi)關(guān)位置上依次旋轉(zhuǎn)PLC運(yùn)行方式開(kāi)關(guān)：短時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)到位置“2—3—2”此動(dòng)作必須在3 s內(nèi)完成，首先LED sTOP燈約2 Hz頻率閃爍，等待LED STOP亮起。
(5)轉(zhuǎn)動(dòng)NCK和PLC開(kāi)關(guān)返回到位置“O”。
(6)正常啟動(dòng)后，NXU狀態(tài)顯示屏上輸出數(shù)字“6”和右下角一個(gè)閃爍的燈LED RUN持續(xù)亮起呈綠色。
(7)重新進(jìn)行一次啟動(dòng)，PLC和NCU處于循環(huán)運(yùn)行模式下，總清結(jié)束。
2.2 調(diào)試接口的連接
計(jì)算機(jī)連接到NCU的x127或x120以太網(wǎng)口進(jìn)行調(diào)試工作，CP 840D sl的IP地址設(shè)置：x127為192.168.215.1；x120為192.168.214.1。若連接到NCU的X127以太網(wǎng)口，計(jì)算機(jī)可設(shè)置自動(dòng)獲得IP地址。
2.3 PLC調(diào)試
調(diào)試840D sl必須要做硬件配置。在計(jì)算機(jī)STEIy7中安裝840D s1的T00lbox和PROFIBUS部件的GSD文件，創(chuàng)建PLC項(xiàng)目，配置NCU的X126口為DPI；X136口為DP2/MPI；PROFIBUS3是NC系統(tǒng)與SINAMICS S120驅(qū)動(dòng)通訊的總線；設(shè)置CP的IP地址，在硬件配置中雙擊CP840D sl，內(nèi)部PROFIBUS CP子網(wǎng)ID號(hào)與840D sl X127(IP address：192.168.215.1，Subnet mask：255.255.255.244)相對(duì)*，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(shí)，該Nx板的站地址必須設(shè)為15。
將安裝有STEP 7的筆記本與840D sl系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)線連接后，打開(kāi)sTEP7，建立新項(xiàng)目。將需要傳輸?shù)某绦驈?fù)制到sIMATIc 300(1)\PLc(型號(hào)與具體PLC有關(guān))\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(duì)話框中按下VIEW，再按OK，有需要覆蓋的地方Y(jié)es To All，上載后，打開(kāi)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(jìn)行修改，組態(tài)修改完成后，可以將程序進(jìn)行傳輸。PLC程序設(shè)計(jì)采用模塊化編程，將機(jī)床啟動(dòng)條件、驅(qū)動(dòng)使能信號(hào)處理、軸控制、輔助功能、報(bào)警信息等系統(tǒng)及機(jī)床功能編制成不同的模塊。模塊化編程使程序結(jié)構(gòu)合理、層次清晰，方便閱讀查找。打開(kāi)程序中的模塊，根據(jù)圖紙進(jìn)行實(shí)際修改。以上步驟完成后，試驗(yàn)三相油泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及調(diào)整油壓，可以運(yùn)行各軸。運(yùn)行時(shí)注意多觀察菜單、診斷、服務(wù)顯示里面的選項(xiàng)。電氣需要驗(yàn)證各直線軸行程限位、主軸換檔、急停保護(hù)功能等是否正常。由數(shù)控指令自動(dòng)控制各軸的液壓夾緊松開(kāi)功能，編有輔助代碼M20～M27等。
主軸換擋的控制過(guò)程：主軸換擋機(jī)構(gòu)由4個(gè)電磁閥控制2個(gè)油缸，分別推動(dòng)4個(gè)齒輪組左右移動(dòng)變換齒輪改變速比，產(chǎn)生4個(gè)機(jī)械擋位，在主軸箱內(nèi)安裝有4個(gè)檔位確認(rèn)開(kāi)關(guān)。主軸換擋的控制過(guò)程是接受到換擋命令，先檢查主軸電動(dòng)機(jī)是否處于停止?fàn)顟B(tài)，在6RA27主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上有主軸電動(dòng)機(jī)零速Nmin信號(hào)，只有在主軸電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，才允許主軸變擋。輔助代碼M41～M44為主軸變一檔至四檔，通過(guò)S代碼指定主軸轉(zhuǎn)速檔位，接受換擋命令后與“當(dāng)前檔位”信號(hào)比較，如果不同，啟動(dòng)換擋有效信號(hào)，推動(dòng)相應(yīng)的換擋電磁閥推動(dòng)相應(yīng)的齒輪運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)指令設(shè)置擺動(dòng)頻率，使齒輪在擺動(dòng)中嚙合，檢測(cè)相應(yīng)的檔位開(kāi)關(guān)是否嚙合到位，同時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)檔位指示燈，說(shuō)明換擋完成。
2.4 NCU內(nèi)集成SINAMICS S120驅(qū)動(dòng)調(diào)試
SINAMICS s120是西門子公司新一代驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。s120驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了西門子zui先進(jìn)的硬件技術(shù)、軟件技術(shù)以及通訊技術(shù)；采用高速DRIVE—CLiQ驅(qū)動(dòng)接口；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部件具有電子銘牌；系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別所配置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；具有更高的控制精度和動(dòng)態(tài)控制特性；具有更高的可靠性。
安裝驅(qū)動(dòng)調(diào)試軟件：IBN—Tool sw7．6 spl或更高版本for PC／PG。
在計(jì)算機(jī)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(bǔ)丁。
啟動(dòng)Staner通過(guò)NCU中的x127網(wǎng)口與SINAMICS S120驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)機(jī)：
啟動(dòng)Staner，建立新項(xiàng)目。
選擇節(jié)點(diǎn)設(shè)置(Accessible Nodes)，設(shè)置調(diào)試接口IP地址。若用x127，則IP地址為：192．168．215．1
刷新(updata)，選擇驅(qū)動(dòng)，接受(Accept)。
選擇驅(qū)動(dòng)單元，選擇在線。
上載項(xiàng)目文件“l(fā)oad to PG”，保存并編譯。
用Staner軟件可以在線調(diào)試S120進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后自動(dòng)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)部件的固件(前提條件必須先做PLC硬件配置)，保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的固件與驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)(840D sl系統(tǒng)內(nèi)置)完全*。
驅(qū)動(dòng)器及電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)配置，系統(tǒng)初次調(diào)試必須作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出廠設(shè)置。選擇調(diào)試，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，選擇出廠設(shè)置包括三個(gè)選項(xiàng)：當(dāng)前驅(qū)動(dòng)對(duì)象、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保存數(shù)據(jù)，NCK reset。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的拓?fù)渥R(shí)別，供電模塊配置，做不帶DRIVE—CLiQ西門子標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)配置，做第二編碼器配置，驅(qū)動(dòng)邏輯號(hào)分配，NCU X122／X132端子信號(hào)分配，PLC程序控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上電時(shí)序。保存數(shù)據(jù)后，NCK復(fù)位、重新上電。
驅(qū)動(dòng)優(yōu)化：當(dāng)使用上述缺省設(shè)定不能滿足要求時(shí)，需要進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。順序是先利用測(cè)試(Measurement)和跟蹤(Servo rIIrace)優(yōu)化單個(gè)軸，再利用圓度測(cè)試(circularity Test)協(xié)調(diào)軸之間的關(guān)系，zui后才是通道以及系統(tǒng)的調(diào)整。
優(yōu)化單個(gè)軸的順序：電流環(huán)(可選，1FK／1Fr電動(dòng)機(jī)沒(méi)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(lái)優(yōu)化；或用SINUMERIK Operate軟件進(jìn)行優(yōu)化。
使用sINuMERIK HMI—Advanced軟件優(yōu)化的方法主要用于手動(dòng)優(yōu)化，需要進(jìn)行各種不同的測(cè)試，從而全面地了解優(yōu)化對(duì)象的特征，進(jìn)行有針對(duì)性的手動(dòng)調(diào)整。測(cè)試時(shí)的順序?yàn)椋哼x定測(cè)試類型(如：參考頻率響應(yīng))；設(shè)定合適的測(cè)試參數(shù)(如：幅值、頻寬等)；啟動(dòng)測(cè)試；在顯示中觀察結(jié)果。測(cè)試的種類有參考頻率響應(yīng)、階躍響應(yīng)以及擾動(dòng)響應(yīng)等，分別用于電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)，另外還有圓度測(cè)試、伺服跟蹤等。NC機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)置
西門子伺服驅(qū)動(dòng)器專業(yè)維修系列：
6SN1123-1AA00-0AA0維修 銷售 SIMODRIVE 611 1 AXIS 15 A
6SN1123-1AA00-0AA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 15 A
6SN1123-1AA00-0BA0維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 25 A
6SN1123-1AA00-0BA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 25 A
6SN1123-1AA00-0CA0維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 50 A
6SN1123-1AA00-0CA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 50 A
6SN1123-1AA00-0DA0維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 80 A
6SN1123-1AA00-0DA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 80 A
6SN1123-1AA00-0EA0維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 160 A
6SN1123-1AA00-0EA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 160 A
6SN1123-1AA00-0FA0維修 銷售SIMODRIVE 611-A/D 1 AXIS 200 A
6SN1123-1AA00-0GA0維修 銷售SIMODRIVE 611-A/D 1 AXIS 120 A
6SN1123-1AA00-0HA0維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 8 A
6SN1123-1AA00-0HA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 8 A
6SN1123-1AA00-0JA0維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 300 A
6SN1123-1AA00-0JA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 300 A
6SN1123-1AA00-0KA0維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 400 A
6SN1123-1AA00-0KA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 400 A
6SN1123-1AA00-0LA0維修 銷售SIMODRIVE 611-A/D 1 AXIS 180 A
6SN1123-1AA00-0LA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 180 A
6SN1123-1AA01-0FA0維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 200 A
6SN1123-1AA01-0FA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 200 A
6SN1123-1AA02-0FA0維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 200 A
6SN1123-1AA02-0FA1維修 銷售SIMODRIVE 611 1 AXIS 200 A
6SN1123-1AB00-0AA0維修 銷售SIMODRIVE 611 2 AXES 15 A
6SN1123-1AB00-0AA1維修 銷售SIMODRIVE 611 2 AXES 15 A
6SN1123-1AB00-0BA0維修 銷售SIMODRIVE 611 2 AXES 25 A
6SN1123-1AB00-0BA1維修 銷售SIMODRIVE 611 2 AXES 25 A
6SN1123-1AB00-0CA0維修 銷售SIMODRIVE 611 2 AXES 50 A
6SN1123-1AB00-0CA1維修 銷售SIMODRIVE 611 2 AXES 50 A
6SN1123-1AB00-0HA0維修 銷售SIMODRIVE 611 2 AXES 8 A
6SN1123-1AB00-0HA1維修 銷售SIMODRIVE 611 2 AXES8 A
6SL3136-1TE22-0AA0，6SL3136-1TE24-0AA0，6SL3136-1TE31-0AA0，
6SL3130-7TE21-6AA3，6SL3130-7TE23-6AA3，6SL3130-7TE25-5AA3，
6SL3130-7TE28-0AA3，6SL3130-7TE31-2AA3，6SL3131-7TE21-6AA3，
6SL3131-7TE23-6AA3，6SL3131-7TE25-5AA3，6SL3131-7TE28-0AA3，
6SL3131-7TE31-2AA3，6SL3100-0BE25-5AB0，6SL3100-0BE28-0AB0，
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，
6SL3120-1TE21-0AA3，6SL3121-1TE21-0AA3，6SL3120-1TE21-8AA3，
6SL3121-1TE21-8AA3，6SL3120-1TE23-0AA3，6SL3121-1TE23-0AA3，
6SL3120-1TE24-5AA3，6SL3121-1TE24-5AA3，6SL3120-1TE26-0AA3，
6SL3121-1TE26-0AA3，6SL3120-1TE28-5AA3，6SL3121-1TE28-5AA3，
6SL3120-1TE31-3AA3，6SL3121-1TE31-3AA3，6SL3120-1TE32-0AA3，
6SL3121-1TE32-0AA3，6SL3120-2TE13-0AA3，6SL3121-2TE13-0AA3，
6SL3120-2TE15-0AA3，6SL3121-2TE15-0AA3，6SL3120-2TE21-0AA3，
6SL3121-2TE21-0AA3，6SL3120-2TE21-8AA3，6SL3121-2TE21-8AA3，
6SL3320-1TE32-1AA0，6SL3320-1TE32-6AA0，6SL3320-1TE33-1AA0，
6SL3320-1TE33-8AA0，6SL3320-1TE35-0AA0，6SL3320-1TG28-5AA0，
6SL3320-1TG31-0AA0，6SL3320-1TG31-2AA0，6SL3320-1TG31-5AA0，
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，
6SL3055-0AA00-5CA2，6FC3055-0AA00-5EA0，6FC3055-0AA00-5HA0，
6SL3053-0AA00-3AA0，6SL3100-1DE22-0AA0，6SL3055-0AA00-4BA0，
6SL3100-1VE00-0AA0，6SL3055-0AA00-4BA0，
