工廠經驗之寶歐維改案例分享

案例一：通過NC-PLC接口信號實現數控系統手動控制

任務描述

某大型行車采用SINUMERIK 840D控制系統，實現四軸控制，其中縱向X1/X2為龍門結構，橫向為Y1，垂直方向為Z1。原來行車控制完全在控制室通過西門子標準MCP面板實現，現在用戶要求能夠在操作現場通過一自制的手持操作盒實現行車的手動控制。要求能夠實現軸的使能、軸的選擇、運行快速和慢速兩擋速度、急停功能。

現場手操控制行車運行任務說明：（1）將控制模式選擇開關打到“手操快速或慢速”擋，行車處于手操控制模式；（2） 旋轉復位急停按鈕，行車處于急停狀態；（3）按下使能按鈕，行車處于就緒狀態；（4）分別按下運行按鈕，可實現行車各軸的正負方向運行，松開運行按鈕，行車即停止運行；（5）運行按鈕為雙速按鈕，輕按和重按分別實現兩端運行速度，同時配合控制模式選擇開關的“手操慢速”和“手操快速”兩擋位；（6）將控制模式選擇開關打到“控制室”擋，行車處于控制室操作模式。

硬件配置與連接

功能要求需通過NC-PLC接口信號來實現，因此需增加一信號模塊。現場的NCU為571.4（6FC5 357-0BB12-0AE0），可通過NCU上面X111接口（SIMATIC IM360接口）連接一個IM361模塊及一個SM信號模塊；也可通過X102接口（PROFIBUS DP接口） 連接一個遠程從站單元及SM信號模塊。通過了解現場，用戶原來的系統并未使用IM361接口模塊，但是已經有PROFIBUS DP的從站單元實現外部的輔助功能，只不過是剩余的點數不多。因此，從方便且節約的角度出發，可直接在PROFIBUS DP從站下面增加一SM321信號模塊（6ES7321-1BL00-0AA0），用于控制手持操作盒。

STEP 7程序實現

在SINUMERIK 840D數控系統中，外部輸入輸出信號與NC之間的通信連接通路就是“接口信號”，通過接口信號可實現機床控制的功能，也可獲得數控系統運行的狀態。在該案例中，通過編程相應的接口信號來實現用戶所需功能，圖1說明了外部信號與內部接口信號如何通過STEP 7的PLC程序來實現。程序中涉及到的接口信號如下：手動控制模式：DB11.DBX 0.2；軸的負方向運行：DB31-34.DBX 4.6；軸的正方向運行：DB31-34.DBX 4.7；軸的進給倍率：DB31-34.DBB 0；軸的快速倍率修調：DB31-34.DBX 4.5；軸的脈沖使能：DB31-34.DBX 21.7；軸的控制使能：DB31-34.DBX 2.1；軸的測量系統：DB31-34.DBX 1.5；軸準備好信號：DB31-34.DBX 93.5；進給倍率激活：DB21.DBX6.7；快速進給倍率激活：DB21.DBX6.6；急停接口信號：DB10.DBX 56.1；急停響應接口信號：DB10.DBX 56.2。

案例二：換刀不到位卡刀的故障維修

故障現象

自動換刀時刀套無法送到位，刀具先夾緊。當進行到自動換刀程序時，刀庫調刀程序開始運行，但頻繁卡刀，刀庫停止運行。3min后機床自動報警。

分析處理

FZ12W巨浪立式加工中心原來的數控系統是西門子810M系統，由于數控系統使用年限長，元器件老化且故障率高，須改造升級。上海寶歐工業自動化有限公司把該數控系統改造成FANUC 0I-MD全數字數控系統，采用三軸聯動，刀庫是啄木鳥系列刀庫，每把刀具上的機械刀臂是獨立的，共20把刀具和機械臂。機床的換刀過程是：當執行M6和T代碼時，程序會調用O9000的刀庫宏程序，通過O9000的程序自動判斷當前主軸刀具狀況，并作出相應的邏輯判斷進行換刀動作：刀具松開、刀盤向下并吹氣、刀臂返回、譯出所要的T碼、更換當前T碼、執行T碼并刀臂送入、刀盤向上并主軸旋轉、主軸定向（刀具定向過程是X 6.1信號是高、低、高）、刀具夾緊。由上述故障查報警知是換刀時間超出。經檢查，故障是由于機械控制部分過于磨損導致頻繁故障，這部分在主軸刀具定向的一個定向塊上，定向塊在裝刀過程中由于主軸是旋轉定向，所以長時間使用磨損量會增大，這樣就會出現定向的信號誤動作，造成刀具未到位就提前夾緊，使刀具無法送到位，換刀就會出現超時報警。更換定向塊設計到主軸的精度等系列問題，難度極大。為此只有在PMC程序方面解決這個問題，通過修改程序，已經徹底把故障排除。