模擬主軸功率及主軸軸承溫升在系統上的顯示

摘要:介紹840D數控機床上模擬主軸功率通過調速系統及西門子840D系統在數控系統HMI上的顯示及數控機床通過熱電阻、多通道數字儀表的結合和與其相應的PLC程序及其報警文本在系統HMI上的顯示的方法。

關鍵詞:西門子840D數控系統ANA模塊 模擬信號功率 熱電阻數字儀表軸承 I/O模塊

前言

數控機床負載后為清晰指示數控機床模擬主軸的實際功率及主軸軸承溫升變化。本文主要對其在系統HMI上的顯示作分析說明。

1模擬主軸功率顯示

數控機床在加工工件時，操作者通過對機床主軸功率變化的監控，清楚了解負載時變化情況，可隨時修改機床切削參數，因而在HMI上顯示機床主軸功率是數控機床必備的功能。現今，普通數控機床采用伺服主軸系統，主軸功率可自動顯示在數控系統顯示器上。然而，重型數控機床需采用大功率主軸，機床制造廠家在設計時，通常都采用由數控系統控制發出轉速指令給直流調速系統調整主軸直流電動機轉速的配置方案。采用這種配置方案，主軸電機功率無法直接顯示到數控系統顯示器上。筆者在設計時，將直流調速系統發出的功率信號，經模擬量輸入/輸出模塊接受到數控系統，然后經過數據轉換處理后顯示在數控系統的HMI上。

1.1系統硬件連接

硬件采用西門子6RA70直流調速系統、840D數控系統和ANA模塊。由ANA模塊采集到6RA70調速裝置給定的功率信號，此信號為0---10V的模擬電壓，然后通過數據轉換將其顯示在數控系統的HMI上。

系統硬件接線如圖示:

1.2程序編寫及調試

調試:

將6RA70直流調速系統X175端子排上模擬量端子16/17指定為主電機功率輸出，即將參數P755設為307;西門子840D系統上將機床參數MD19320設為2H，MD36730設為1，運行上述程序段，在系統上利用NC變量R1=$VA_PRESSURE_B[SP]可監控其變化，也可在Step7在線監控方式下，可觀察到MD413的實際值。

當機床帶負載運行時，可通過840D系統HMI上顯示的機床模擬主軸的實際功率輸出情況。

2主軸軸承濕度顯示

數控機床在加工工件時，操作者通過對機床主軸軸承溫度變化的監控，了解負載時軸承溫升變化情況，確定軸承潤滑良好，從而避免主軸軸承研傷現象的發生，因而數控機床上清楚顯示主軸軸承溫度變化及提供報警信息是數控機床必備的功能。現今，數控機床采用查看床頭流量繼電器信號，從而確認床頭箱主軸潤滑良好狀況，但由此監控主軸軸承潤滑可靠性低、監控繁瑣。筆者在設計時，將主軸軸承溫升信號，經熱電阻、多通道數字儀表的結合和模擬量輸入/輸出模塊接受到數控系統，然后經過由文本形式顯示在數控系統的HMI上。

2.1系統硬件接線如圖示:

硬件采用西門子數控系統、多通道數字儀表、熱電阻和I/O模塊。由熱電阻的感應件將采集到的信號傳送至多通道數字儀表通訊接口，再由配套的測試軟件及組態軟件將信號傳送至I/O模塊，經過PLC程序處理后將其顯示在系統HMI上。

接口信號說明:

調試:

將軸承溫度顯示儀33/34腳號接入直流24V電源，并將熱電阻分別指定為檢測床頭箱各軸承溫升變化的檢測元件，熱電阻的輸出接入模擬量輸入/輸出模塊;對應檢測元件的各軸承，在多通道數字儀表中分別設定AL01、AH01、AL02、AH02、AL03、AH03、AL04、AH04，當選擇__cH:運算結果>報警設定值報警、當選擇__cL:運算結果報警<設定值報警，按照此方法可設定各指定檢測元件的值。機床在帶負載運行時，可通過Step7在線監控方式或報警文本在系統HMI上的顯示監測軸承的溫升狀況;為防止測量值在報警設定值附近波動時造成報警繼電器頻繁動作，根據需要將靈敏度設定1個報警解除的外延區域。

3.結束語

實踐證明，數控重型機床主軸功率在840D數控系統HMI上的顯示功能及主軸軸承溫升狀況在840D數控系統HMI上的報警提示功能，徹底取代了儀表顯示形式和采用查看床頭流量繼電器信號而確認床頭潤滑狀況，輕松避免了主軸軸承研傷事故的發生。

參考文獻

1.顯示與控制儀表 用戶文件，百特自動化工程有限公司，2006.

2.SINUMERIK 840D功能描述，西門子(中國)有限公司，2004.

3.SIMOREG DC Master 6RA70系列 使用說明書，西門子電氣傳動有限公司，2005.

4.SINUMERIK 840D操作指南 用戶文件，西門子(中國)有限公司，2004.