西門子802DSL數控系統在C534立車改造中的應用

哈爾濱電動機廠有限責任公司（黑龍江 150040)楊永智

我公司的這臺C534立車是武漢重型機床廠20世紀50年代的產品。設備長年運行，電線老化，故障率高，已經影響我公司的生產任務的完成，但是該機床的機械剛性極好，為此決定對此設備進行數控改造。

在設備改造中，整個邏輯控制器部分由采用了802DSLCNC內置PLC控制。左刀架由西門子交流伺服電動機拖動，位置及速度由802DSLCNC控制。主軸控制是由直流電動機拖動，有晶閘管調速裝置(6RA70)并通過對電動機電樞的反向實現可逆運轉。進行了控制系統的整體設計、造型、安裝調試。設備改造后，機床運行穩定可靠，加工出合格產品，各項技術指標均達到了設計的要求。

1.數控系統的構成

車床改造的數控系統構成，如圖1所示。

2.802DSL數控系統的軟、硬件結構簡介

SINUMERIK802DSL是一個集成所有數控系統元件 (數字控制器，可編程控制器，人機操作界面)于一體的操作面板安裝形式的控制系統。所配套的驅動系統接口采用西門子公司全新設計的可分布式安裝以簡化系統結構的驅動技術，外部設備通過現場控制總線PROFIBUSDP連接。調試和維護都更加方便。

圖1

(1)PCU210.3為系統提供強大的處理功能，如圖2所示。

圖2

(2)SINAMICSS120具有高速高效高精度，為機床提供動力，緊湊的結構，連接簡單，Drive-CliQ總線，更高的可靠性。

(3)配備具有“電子銘牌”的驅動部件和電動機。

(4)可配置各種位置測量系統。

(5)驅動控制器與數控系統集成。

(6)調試簡單:①可通過NC直接調試。②驅動數據包含在數控系統的調試數據中。③通過優化工具Start Up Tool可進行自動優化和手動優化。

3.PLC控制軟件的結構及設計調試方法

在802DSL的各個部件正確連接后，首先應設計并調試PLC的控制邏輯。至關重要的是必須在所有有關PLC的安全功能全部準確無誤后，才能開始調試驅動器和802DSL參數的調試。

按照設計的電氣原理圖連接機床控制面板和輔助操作臺信號，把機床的輸入/輸出點信號連入PLC的I/O接口。分配好I/O地址表、PC數據表。根據該立車機械、液壓、電氣和數控的結構特點、繪制控制流程圖，按照一定的邏輯控制、互鎖保護外，用最少的步數、最短的順序處理時間和易于理解的邏輯關系編程以及報警文本。在計算機中安裝Program Tool PLC802軟件，用準備好的“直連網線”將計算機和802DSL的X5連接起來。將編譯無誤的PLC應用程序下載到802DSL中。利用軟件監控梯形圖狀態或軟件地址狀態。

4.驅動調試

當PLC應用程序的正確無誤后，即可進入驅動器的調試。驅動器調試步驟是:

(1)裝載SINAMICS Firmware，確保驅動器各部件具有相同的固件版本。

(2)裝載驅動出廠設置。

(3)拓普識別和確認 (快速開機調試)。值得注意的是，在啟動驅動調試向導進行驅動調試之前，必須斷掉驅動器的所有使能 (見圖3)。

5.主軸驅動系統

C534立車主軸電動機為100kW、380V、273A、1000～1800r/min，If=6.6A，Uf=220V，所以選用400V的晶閘管整流裝置SIMOREG6RA70。主電路、勵磁電路進線均有進線電抗器和快速溶斷器。選用6RA70如下一些接口控制信號:控制使能 (38端子)、啟動/停止 (37端子)、裝置故障 (46端子)、裝置準備好 (48端子)，主回路上電確認 (110與109端子)。

圖3 驅動調試

6RA70 SIMOREG DC MASTER系列整流器為全數字緊湊型整流器，輸入為三相電源，可向變速直流驅動用的電樞和勵磁供電，電樞和勵磁回路所有的調節和傳動控制功能由兩片高效微處理器控制，通過參數構成的程序模塊來實現。

為了達到整流器與電動機之間的精密匹配，整流器額定直流電流減小到這里輸入的數值。

此外，6RA70有自優化功能。下列調節器功能在自優化過程中得到優化的自動設定:可通過P51參數設定分別對電流調節器、轉速調節器、勵磁調節器進優化;自動測取用于轉速調節器預控制器的摩擦和慣性力矩補償量;自動測取與EMK有關的弱磁控制的磁化性曲線和在弱磁工作時對EMK調節器的自動優化。通過優化和調整參數達到裝置與電動機及負載之間的較佳匹配。6RA70有監控與診斷功能，可通過操作面板修改所有的參數。

6.結語

C534立車數控改造后，機床運行穩定可靠、操作簡便實用;西門子802DSL數控系統自診斷和報警能力很強，易于現場維護;SINAMICS S120及交流伺服電動機的調速范圍寬、穩速精度高、動態響應快，滿足數控刀架進給的各項指標的要求。這次的數控改造工作為大型普通機床改造成高性能的數控機床提供了可借鑒的經驗。該立車可靠穩定的運行，提高了我公司的加工能力，為我公司帶來了可觀的經濟效益。