西門子數控系統系列機床調試方法探討

孫躍華

（蕪湖恒升重型機床股份有限公司，安徽蕪湖241100）

0 引言

近年來，隨著制造業市場需求的變化，大、中型金屬切削機床更多趨向于個性化訂單。以類別區分的機床品種，呈現出多規格、功能特性化、復合化等特點。依托于西門子數控系統的控制技術，在機床電氣控制設計和調試過程中，引入用戶自定義變量和設備管理工具的控制理念，通過程序運行變量、PLC控制和編制用戶自定義操作界面等方法，有效實現機床控制數據的預設和電氣設備項目的選擇激活，以滿足系列產品功能控制的兼容性和拓展性。

本文著重介紹基于西門子系統功能，在系列機床產品電氣調試中，機床數據修改、激活或取消控制項目的兩種應用方法。

1 西門子數控系統控制變量應用

1.1 西門子系統變量

西門子SINUMERIK數控系統具有較好的開放性和應用性。數控系統中預設有系統變量，且允許用戶自定義用戶變量。

西門子系統的變量分為：全局變量GUD、LUD局部變量、PUD全局變量。其中，NC程序中的全局變量GUD實際應用得更為廣泛。

系統變量名稱通常總是以“$”符號開始，如：$M機床數據、$S設定數據。變量的類型有：INT整數型、REAL實數型、BOOL布爾型等。

1.2 用戶自定義變量

用戶可自行定義用戶全局變量。自定義變量必須在程序運行開始時首先確定自定義變量的名稱和類型，并用數值加以注明。

定義變量必須以一個獨立的程序段進行處理，每個程序段只能定義一個變量類型。如果定義時沒有給變量賦值，那么系統將之預置為0。

1.3 IF-ELSE-ENDIF語句指令

西門子數控系統的系統變量和用戶自定義變量，可以使用IF-ELSE-ENDIF語句，在程序中進行讀/寫操作。系統運行變量時，根據程序運行狀態計算出變量數值。

IF-ELSE-ENDIF語句指令用于條件選擇二選一的情況。若條件滿足，則執行IF到ELSE之間的程序語句段。若條件不滿足，則跳轉到ELSE之后，執行ELSE-ENDIF語句之間的程序語句段，M30程序結束。

1.4 舉例說明

以數控銑鏜床TK69系列產品為例，由于機床切削主軸直徑不同，電氣調試中，主軸速度和主軸齒輪箱傳動比等系統機床參數需進行調整，利用機床數據的變量特性運行以下程序可作修改：

DEF BOOL_AX_RATIO=1 ；自定義主軸變比變量：TK6913為1，TK6916為0

IF_AX_RATIO ；變量=1執行以下變量數值

N31050$MA_DRIVE_AX_RATIO_DENOM[1,AX4]=161 ；TK6913低速檔齒輪箱分母

N31050$MA_DRIVE_AX_RATIO_DENOM[2,AX4]=49 ；TK6913高速檔齒輪箱分母

N31060$MA_DRIVE_AX_RATIO_NUMERA[1,AX4]=2560 ；TK6913低速檔齒輪箱分子

N31060$MA_DRIVE_AX_RATIO_NUMERA[2,AX4]=160 ；TK6913高速檔齒輪箱分子

N32000$MA_MAX_AX_VELO[AX4]=1500 ；TK6913最大主軸速度

ELSE ；變量=0時為以下數值

N31050$MA_DRIVE_AX_RATIO_DENOM[1,AX4]=161 ；TK6916低速檔齒輪箱分母

N31050$MA_DRIVE_AX_RATIO_DENOM[2,AX4]=49 ；TK6916高速檔齒輪箱分母

N31060$MA_DRIVE_AX_RATIO_NUMERA[1,AX4]=2752 ；TK6916低速檔齒輪箱分子

N31060$MA_DRIVE_AX_RATIO_NUMERA[2,AX4]=172 ；TK6913高速檔齒輪箱分子

N32000$MA_MAX_AX_VELO[AX4]=1000 ；TK6916最大主軸速度

ENDIF

程序運行后，重啟數控系統，數據修改生效。

2 Easy Extend設備管理

2.1 功能說明

西門子828D數控系統具有Easy Extend功能，該功能的作用是方便調試人員激活或取消某些擴展功能，而使用的設備項目管理工具，可管理64個擴展功能。它由PLC部分和用戶自定義界面兩部分組成。

實際使用Easy Extend，通過用戶的密碼存取權限，可以激活、取消或測試一些附加機械裝置（例如激活主軸編碼器、添加冷卻/排屑功能或改變主軸速度變比、取消主軸限速選擇等）。

2.2 實例分析

對于CK52系列數控立式車床，主軸工作臺面的直徑有2.5～5 m之分，2.5 m系列立式車床的主軸最大速度不需做限制，僅以此為例加以說明。

2.2.1 編寫PLC程序

（1）在PLC程序中創建標號為“3”的設備管理。

（2）編寫PLC語句，取DB9905.DBX10.0常閉指令激活軸機床數據位DB3x.DBX3.6，并在機床數據MD35160“PLC主軸速度限制”中設置數值，如圖1所示。

圖1 PLC程序

2.2.2 創建agm.xml文件

（1）在System CF cardoem目錄下創建一個agm.xml文件，并編寫內容。

（2）在數控系統HMI“參數”界面，調出“Easy Extend”畫面，輸入密碼，激活“使能設備管理器”和需設置的對應功能，如“5225取消主軸限速”功能。系統重啟即可。

如圖2所示，在數控系統HMI擴展界面上，可以非常直觀地對系列機床多個設備功能和附件加以選擇和取消/激活。

圖2 設備管理項目輸入

3 結語

在數控機床實際制造和調試過程中，我們有時也采用設置系統機床用戶數據MD1451x、調用附加功能塊或加工程序的方法，來修改機床控制部件和功能，通常則是采用多種方式的有效組合。

綜上所述，通過數控系統的變量程序運行、自定義HMI操作界面及PLC的邏輯控制等方法，實現了機床電氣設備項目和功能的智能化調試技術，使系列產品的復合化電氣制造更加簡單便捷。