840DSL数控系统

840DSL数控系统（精选三篇）

840DSL数控系统 篇1

关键词：空间补偿,西门子840D sl

0 引言

机床的空间性能的好坏正在替代单轴精度作为机床定位性能的量度。特别是对于那些结构复杂、轴数多的机床来说, 其误差因素多达40多种, 因此将空间补偿技术应用于数控机床是十分必要的。

本文对空间补偿技术的产生及基本原理进行了简介, 同时将空间补偿技术应用于西门子840D sl系统上, 并进行了相应的分析。

1 空间补偿技术

空间补偿已经成为一个工业上普遍承认的提高机床性能的方法。其原理是通过更新坐标测量系统的数字量输出来消除机床的测量误差, 更复杂的问题是如何操纵机床使其准确定位。误差模型是较为常见的, 并且这种补偿技术已经通过各种方法成功应用于专业设备上。然而, 设计出一种能够应用到不同制造商的通用机床上且低成本的解决方案是一项极大的挑战。

人们在研究和工业实践中已经尝试了很多不同的补偿应用技术, 希望同时满足高效、低成本并且能高速循环校正。被应用的系统的任何时间间隔都会导致错误的校正, 造成实际空间精度变得更差。

例如, 在PLC中运行的补偿系统会受到PLC循环时间的限制, 甚至有时在特定点上的补偿会在2个PLC周期后才能实施, 这意味着对于大约8 m/min的进给率来说, 在补偿值生效之前, 会有超过2 mm的偏移。在速度提高到100 m/min (快移) 且误差补偿生效时, 机床已经移动到该补偿位置的20 mm之外了。如果误差值是快速变化的, 补偿值的生效时间就已经严重滞后了, 当补偿技术应用于快速移动的伺服摆头时, 实时性尤其成问题。

2 基于西门子840D sl数控系统的补偿

西门子840D sl数控系统是一个开放式的控制器, 它不仅允许用户循环程序在Windows环境下运行, 也允许用户循环程序在NC进程中运行。这意味着补偿算法可以作为一个集成的程序实时地在NC循环中运行, 避免了延时和操作中断的问题。同时, 通过VB设计的人机界面 (HMI) 具有复杂而友好的数据输入和故障诊断界面, 而这些对于补偿的实施效率没有任何的影响。

考虑到将补偿例程嵌入到NC的中央处理器会影响到控制器的循环时间, 系统被设计作为主控制循环的从动装置运转。这样就可以使用处理器的空闲循环时间来实施补偿, 并且不会导致西门子核心软件主要功能的中断。

补偿系统常驻控制器的一个特别优势在于它使用控制器运算的分辨率, 这是因为实施补偿的软件是用具有纳米级存储级别的“内部增量”进行运算的, 这意味着补偿精度也可以在这个级别上。与精度限制在微米级别的基于PC机的补偿系统相比, 该方法能够实现更好的精度和表面光洁度。

3 补偿结果

通过激光干涉仪或其他测量设备测量每一个位置的误差, 从而得到几何误差的补偿值。这些误差数据被输入到系统后, 编译生成补偿表, 并激活补偿。

所有测量误差的补偿结果如图1所示, 图中所展示的垂直度和角度误差都是轴运动中的最大线性误差值, 比如斜度 (例如:X about Y) 、摆动 (例如:X about X) 和偏角 (例如:X about Z) 。这些值正是影响刀具尖端定位能力的关键。

机床的空间定位精度是这些误差线性组合的结果, 通过在整个工作区间内推算测量误差信息和定位能力的软件可以计算出这个结果。对于未补偿的机床, 这个值大约在65μm左右, 补偿之后变为2μm, 减小了97%。这种定位精度的提高, 使得这种普通标准的机床提升为高精度三坐标测量机。

4 结语

本文描述了空间补偿系统在标准西门子840D sl系统上的应用, 这一补偿系统可以应用于任意的三轴机床和多数的五轴机床上, 该系统不需要额外的硬件和停机安装的限制, 只需要输入参数和测量数据即可。

结果显示补偿功能提升机床的空间精度97%, 补偿结果精度可达2μm, 该结果已达测量仪器精度等级。

参考文献

[1]沈金华, 杨建国, 王正平.数控机床空间误差分析及补偿[J].上海交通大学学报, 2008 (7) :1060-1063.

840DSL数控系统 篇2

(1) V24 / PG法。将纸带格式文件(或PC格式)通过MMC上的串口COM1和COM2与编程器或电脑进行通讯传输，实现备份和恢复。需要附件： PCIN 4.x软件、电缆、编程器PG740或者电脑(PC)。备份文件能够被写字板、记事本等软件直接识别，可以编辑;因此，备份准确性不高;备份直接存储在编程器或电脑上，安全性差;所能备份的数据仅局限于NCK数据。(2)Disk法。机床如果如有软驱，可以通过软盘进行数据的备份和恢复。由于软盘容量小和可靠性差，不利于保存;所能备份数据一样仅局限于NCK数据。(3)NC-Card法。将文件备份到NCU单元上的NC卡上(SW5.2以上);应用十分方便。但由于NC卡容量限制，备份数据仅限于NCK数据;且安全性和可靠性一般。(4) Archives法。将机床数据备份成*.ARC文件存放在MMC/PCU50硬盘上的Archive文件夹下;恢复时同样从硬盘上读取。其操作基本上都是在机床本身进行，安全性和可靠性都很高;且操作很简单;其优势在于备份数据包括840D系统所有数据;缺点是备份仍然存放在机床中;用于存储备份的硬盘同时用于HMI机床操作，安全性不高;一旦硬盘损坏，备份随之消失。

2.2 GHOST软件在840D系统数据管理中的应用

为弥补Archives法的不足，可在其MMC/PCU50中使用GHOST软件。通常做法是：完成Archives法备份之后，再通过应用GHOST软件将硬盘备份成*.GHO镜向文件，存放在光盘或者其他媒体中[3]。

具体方法MMC和PCU50还有区别：

MMC一般是应用GHOST软件的主从通讯功能通过并口线将机床与编成器或电脑连接起来，通过MMC上的操作将MMC硬盘备份起来。恢复备份时需要软区启动引导MMC启动GHOST软件用同样的方法与编程器或电脑联接从编程器中恢复备份。需要编程器和MMC同时启动GHOST软件，由于是经由并口，所以备份和恢复的速度较慢。

PCU50则是应用其硬件配置的以太网卡先将机床和编程器或电脑联接起来。通常是将编程器或电脑的一个共享目录虚拟成PCU50的一个硬盘分区，然后再由GHOST软件进行备份工作。恢复时也要应用软区启动引导PCU启动并且设置相应参数来联接编程器与PCU50，然后进入GHOST软件恢复硬盘数据。这就需要编程器或电脑同样具备网卡，速度相对来说较快。

但是，上面说到的.方法仍然要将文件存储到编程器或者电脑上，数据安全性不好。为了提高备份和恢复数据的速度，需要相应提高编程器或者电脑的配置。恢复备份时也要将镜向文件拷贝到编程器或者电脑上，也要求编程器或者电脑有足够的硬盘空间。

2.3 USB移动硬盘盒在840D系统数据管理中的应用

840D系统较多采用的是PCU50操作系统。因为该系统的备份特别是数据恢复都需要软区，所以标准配置应该带有软驱。如果没有软驱，也可以直接向西门子定货，定货号为6FC5235-0AA05-0AA1。

能够被USB移动硬盘盒识别的小硬盘必须是被预先分区格式化的。所以，新的小硬盘连接到USB移动硬盘盒中后，需要连接到编程器或者计算机上对其进行分区格式化。软盘是DOS版本的，所以至少在分区中要有一个FAT或FAT32格式的分区。

PCU50的USB接口是预留给键盘和鼠标的，所以插入USB移动硬盘后操作面板的所有按键就失效了。因此，为了备份操作的顺利进行，还需要准备一个小口的键盘，键盘接口在PCU50侧面电源的一侧[4]。

3 数据管理小结

840DSL数控系统 篇3

昆明云内动力股份有限公司是专门从事柴油发动机的研发、制造和销售一体的国有大中型企业, 公司目前有10余条生产加工线, 其中部分铸造设备、金切机床、加工中心、数控专用机床都广泛采用德国西门子的数控系统, 主要有828D、840D (PL) 、840DSL等, 从事轿柴生产线的乘柴事业部早在2001年就引进的德国NBH170卧式加工中心19台, 采用的都是西门子840D powerline (PL) 数控系统。从事曲轴加工的二车间有2台曲轴连杆颈数控车床、1台两端面孔加工中心采用的是828D数控系统;1台双刀架数控车床、4台数控磨床采用的是840DSL数控系统, 二车间现在共有5台数控设备840DSL都采用SINUMERIK S120伺服驱动。840DSL在云内动力整个集团公司得到广泛应用, 给生产车间带来较大的便利, 同时给车间的设备维护与调整带来了巨大的挑战。通过在生产现场4年多的摸索、实践, 结合设备厂家的现场指导, 使我逐步掌握了840D SL数控系统的操作、维修和调整的一些简单方法, 充分保障了整条曲轴生产线新数控设备的正常运转, 为公司的发展做出自己应有的贡献。

1 840DSLXG-1100型数控磨床的性能概述

该数控磨床电气系统是采用德国西门子840DSL数控系统, 它外置S300 PLC程序控制器, 控制机床的逻辑动作和顺序控制, 系统和PLC联合控制八个伺服轴:砂轮架磨削横向进给运动轴 (X轴) 、工作台跳颈纵向运动轴 (Z轴) 、砂轮成型修整的横向运动轴U轴和纵向运动轴W轴、磨削跟踪的中心架的横向运动轴 (V1轴、V2轴) 、垂直方向运动轴 (Y1轴、Y2轴) 。整个机床电气动作由数控系统与PLC协调, 并以意大利Marposs精密测量仪对工件进行在线测量, 轴向对刀仪对工件进行轴向定位, 系统还配有意大利Marposs砂轮动平衡仪, 确保砂轮在平衡良好的情况下安全完成工件磨削, 日本富士的交流变频器使砂轮的线速度保持恒定, 这一系列的配置及其它部分电气元件组成了稳定可靠的电气控制系统。

2 840DSLXG-1100型数控磨床一些维修调整的具体方法

2.1 数控磨床各轴回零 (即回参考点) 具体步骤

各轴回零的步骤为:1) 在手动方式下, 手动使要回零的轴移动到你认定零位位置。2) 在相应的轴数据34100输入零位位置的坐标值 (零点坐标值一般是零, 零可不用输入) 。3) 选定要回零的轴, 设定该轴相应的轴数据34210[1]=1 (只有Z轴为全闭环34210=1, 其余轴X、V、Y、U、W为半闭环34210[0]=1) 。4) 按机床操作面板上复位键, 激活以上设定。5) 转换到回零方式。6) 选定要回零的轴, 按下轴的+向键, 直到屏幕上要回零的轴出现坐标值为零为止, 同时该轴回零标志建立, (无坐标移动, 但系统自动设定下列参数:MD34090, 同时将MD34210=2) 。7) 退出回零方式, 回零完成。

2.2 特殊轴Z轴回不到参考点 (即无宝马标记) 时的处理方法

该类型数控磨只有Z轴带有海德汉光栅尺, 为全闭环系统, 回零需采用轴数据里的34210[1], 通过轴+或轴-调到AX2:Z轴界面, 34210[1]=1, 按“手动”+“Z轴”+“回零状态”+“+”, 此时Z轴不能自动变为2的处理方法:1) 查看轴诊断里Z轴绿色圆圈标识, 发现缺少使能, 如图1所示。2) 在AX2:Z下, 通过调试→驱动→配置下查看第二测量系统光栅尺编码器模块, 通过→更改, 把第二测量系统光栅尺编码器模块SM:10.Encoder 11 (SMx Module sin/cos:sm_10 (10) .500) 前□打√。3) 返回1) 步骤操作, 直至Z轴宝马标记出现为止, 即回到了参考点, 在查看轴诊断里Z轴绿色圆圈标记, 全部变为绿色, 如图2。4) 其余各轴回零 (回参考点) 操作需注意:34210[1]=1, 按INPUT→操作“JOG”+“REF”+“Z”+“+/-”使自动变为2, (全闭环, 带光栅尺的轴, 如XG-1100型数控磨床的Z轴) ;34210[0]=1, 按INPUT→操作“JOG”+“REF”+“某轴”+“+/-“使自动变为2, (半闭环, 不带光栅尺的轴, 如XG-1100型数控磨床其余轴) 。

2.3 HMI的备份Backup与反装Restore

XG-1100型数控磨床的备份与反装非常重要, 它是维修调整数据恢复的重要手段, 具体如下:1) 启动系统进入开机画面, 等待它进入图3所示画面按光标键↓下移;2) 鼠标点击“Desktop”→待出现下画面时输入密码:SUNRISE, 点击OK, 如图4;3) 进入到○Backup-Restore a local partition Image界面选中圆圈变为小黑点→鼠标选择”Backup”为备份, 选择“Restore为反装;4) 点击Next→下一步→等待直至完成后→点击Reboot (重启) →系统复位, 即完成HMI的备份”Backup”或反装“Restore”。

注意:系统恢复后最好重新对砂轮。

2.4 数控磨系统更新或识别操作步骤 (系统备份中有NC、PLC、DP)

系统识别:系统驱动出现问题, 系统驱动变动或更换电机, 都需要进行系统识别, 操作步骤如下:1) 按“调试”→“驱动系统”→“出厂设置”。2) 按“驱动系统”→“开始”, 直到系统完成识别。注意:系统识别后, 系统的驱动数据全是系统出厂时的值, 因此一般不要做系统识别。

2.5轴优化

主要用于数控磨840DSL的各轴优化, 消除伺服电机与滚珠丝杆传递的尖叫声, 减少伺服电机的机械振动。

1) 在手动Jog状态下→打开静压+油泵键→打开轴使能键→将要优化的轴移动适当的位置 (如X、U轴移到-60mm左右, 其它轴在0 mm) →关闭手轮处于OFF状态下, 连杆拐颈数控磨床同时按下分度+定程键 (主轴颈数控磨床按下一次进给+定程键) 。

2) 按系统的菜单键→调试键 (右横向键) →>键→最佳化测试键 (右横向键) →>键 (右横向键) →自动控制设置键 (右横向键) →按+/-号选定要优化的轴 (如X轴) →出现驱动测试运行使能对话框→使能:选不带PLC (若是带PLC按选择键即换成不带PLC) →移动范围监控:选不激活 (若是激活按选择键即换成不激活) →启动键 (纵向键) →按确认, 系统自动启动键→最后根据系统提示按启动键 (纵向键) 和NC系统自动启动键 (U、W轴是按U、W轴选择轴) →直到优化成功为止。

3) 轴优化异常处理:a.若优化不成功, 继续按上面的步骤多优化几次。b.优化中断优化不下去时, 只能下总电, 从头开始优化。c.在优化中出现报警及尖叫声的第一种处理方法:按纵向键→找到“复位关机”键即可, 系统重启;第二种处理方法:找到转速控制器参数, 增益适配转速下限P1460=4.000改为2.000即可。d.优化后有异常请检查机械部分 (如丝杆轴承、联轴器等) , 排除机械问题带来的影响。e.电气及参数异常可通过HMI反装步骤恢复。

2.6 用U盘备份NC/PLC数据步骤 (分开备份)

插上U盘, 系统上电, 正常启动至西门子界面。

1) 按右扩展键>→通讯→批量调试→在NC□内打√, 其余项去掉□内√→输入备份名称 (只能是字母或数字) 如:JMZZ01NC2150831→按“INPUT”→鼠标点击右边“磁盘”→NC自动备份。

2) 按右扩展键>→通讯→批量调试→在PLC□内打√, 其余项去掉□内√→输入备份名称 (只能是字母或数字) 如:JMZZ01PLC2150831→按“INPUT”→鼠标点击右边“磁盘”→PLC自动备份。

注:一般情况下, NC、PLC、HMI、DP分开备份最好。一般情况□HMI不用备份, □PROFIBUS=DP (驱动) 不用备份;若要备份, 步骤同上。

2.7 各个伺服轴正负向软限位设置保护

各个伺服轴都有正向和负向硬件限位保护开关和软件限位 (通过轴参数36110设置正向和36100设置负向软件限位, 软件限位在硬件限位开关前1~3 mm) 。某个轴运动时不论是硬件超程还是软件超程, 正向或反向超程, 系统都有报警信息, 此时只须向相反方向移动该轴, 使之回到正确位置, 然后按RESET键清除报警信息即可。

1) 主轴颈数控磨床本系统是以一种曲轴设置的机床参数, 如改变曲轴, 就应改变Z轴限位;Z轴负向软限位, 通过36100参数设定值为-5 mm;Z轴正向软限位, 通过36110参数设定值505 mm。

2) 连杆颈数控磨床本系统是以一种曲轴设置的机床参数, 如改变曲轴, 就应改变Z轴限位;Z轴负向软限位, 通过36100参数设定值为-2 mm;Z轴正向软限位, 通过36110参数设定值5402 mm。

2.8“主、从动编码器硬件出错, 未找到”报警

1) 报警代码25001, 轴Z从动编码器硬件出错;报警代码26106, 轴Z编码器1未找到。报警原因从动编码器报警指的是Z轴光栅尺故障。

2) 报警代码25000, 轴Z主动编码器硬件出错;报警代码26106, 轴Z编码器1未找到。报警原因主动编码器报警指的是Z轴伺服电机故障。

2.9 消空程防碰撞参数过大会报警

刚开始同进量仪画面的步骤一致, 具体参照本量仪调试手册:1) 按菜单键→>→HMIS→按USER→Change User→进入Operator界面→下拉菜单变换用户为Service→输入密码616161→OK, 进入下面界面;2) 点击Programming→点击Sets如图5所示;3) 找到图6所示界面里的Gain AE栏16d B;4) 把Gain AE栏16 d B改小为如12d B左右;5) 点击保存数据Save Data;6) 点击UP, 在点击UP, 返回观察消空程防碰撞是否在报警, 不报警就OK。

2.1 0 报警代码10203, 无参考轴处理

1) 查看各轴有无宝马标记, 如下X轴没有宝马标记, 即X轴未回到参考点。

2) 找到参数34210[0], X轴界面, 使34210[0], =1, 按手动+回参考点+X+”+/-”, 使1自动变为2。

2.1 1 XGZ-1100型主轴颈数控磨床三主轴停顿时间长

优化厂家加工程序, 把原磨主轴颈程序是两个中心架分开上, 改为一开始磨主轴颈时两个中心架一起上, 单件节约时间加工时间为6 s左右, 修改程序如下:

N45 IF R89==3 GOTOF N50;R89=2磨四缸轴上一中心架

N35 MAIN1

N40 GOTOF CON0

N50 MAIN3

N465 IF R5==4 GOTOF CON33;磨4颈时上中心架12

2.1 2 Z轴光删尺安装与断开

目的:当Z轴光栅尺损坏后, 为了保证不停机, 不影响生产, 对绝对值的光栅尺采取屏蔽处理:1) 断开:先将I39.7接通, 机床数据30200由2变为1重启系统, 再将此轴回零即可。2) 重装:再将先将I39.7断开, 机床数据30200由1变为2重启系统, 再将此轴回零即可。3) SMC20的网线断开。再做一次系统识别。

按驱动+或驱动-选择Z轴后→按更改→继续→继续→继续→继续→继续→继续→继续→继续→完成。

2.1 3 XG-1100型数控磨床圆度调整步骤

用根标准曲轴样件装夹到机床上, 吸上磁铁丝表座, 手动状态下分别摇动V1、Y1、V2和Y2轴, 让每个伺服轴碰到标准轴外圆面后的过盈量, 并在参数3里R78 (V1轴对刀位置) 、R79 (Y1轴对刀位置) 、R86 (V2轴对刀位置) /R87 (Y2轴对刀位置) 分别输入0.01~0.015 mm即可。

注:连杆颈磨床只需手摇V轴Y轴, 分别在参数3里R81 (1#V轴对刀位置) 和Y轴R82 (1#Y轴对刀位置) 输入过盈量值。

2.1 4 XG-1100型数控磨床锥度调整步骤

锥度在0.01 mm以内, 锥度调整步骤:

1) 打开参数→参数输入→参数4下R47选择锥度调整。例如:锥度有0.005 mm, 曲轴大头端偏大, 则在锥度调整里输入0.005 mm;曲轴小头端偏大则输入-0.005 mm) , 锥度有多少就输入多少。

2) 锥度超过0.01 mm时, 则要调整砂轮修整器:磁铁丝表吸稳在修整器上, 扳动修整器上的锥度, 调整螺杆, 比例为1:5 (例如曲轴大头端偏大0.02 mm, 修整器扳动0.1mm, 反之扳动-0.1 mm) 。

3 结语

西门子840DSL在我公司数控磨床的成功应用, 功能更加丰富, 使用也更加方便, 但是对于初学者的维修与调整来说仍然有很多困难, 主要体现在:1) 缺乏数控机床及数控系统的实际操作经验, 所以对很多调试的方法理解不透彻;2) 没有数控系统的学习基础, 对很多概念很陌生, 需要不断学习;3) 数控加工程序的读写编程很困难需不断学习和提高;4) 西门子PLC S300、PLC S400的编写和修改程序能力有待提高;5) 840DSL数控系统、SINUMERIK S120等知识认知不够等。在以后的工作中, 需不断努力学习, 不断完善数控系统840DSL的相关知识体系、不断的学习和创新知识、不断地总结维修与调整经验, 努力提高840DSL数控磨床的维修调试技巧。

摘要：文中介绍了XG-1100型数控曲轴磨床840DSL数控系统在车间成功应用的一些维修与调整方法。

关键词：840DSL数控系统,维修,调整

参考文献

[1]宣建海.瑞士STUDER数控万能磨床B轴精度调整维修方法[J].金属加工 (冷加工) , 2011 (14) :67-70.