840d数控系统的设定值交换功能在

1、西门子840D 数控系统的设定值交换功能在设备改造中的应用430070赛机电技术发展摘要：本文主要讲述了西门子 840D 数控系统的设定值交换(Setpo功能，并结合作者本人已经成功完成的用户一台普通斯科达 W200HCExchange)铣镗床机电数控化改造项目，讲述了 840D 数控系统的设定值交换功能在设备数控化改造中的具体应用，以求抛砖引玉。文中简述了该机床的机械结构、电气控制系统的软硬件配置及电气系统的硬件连接；重点讲述了与设定值交换功能有关的参数设置及 PLC 控制程序的设计；最后讲述了设定值交换时轴参考点的建立及轴误差补偿等。：设定值交换(SetpoExchange)半闭环控制全闭

2、环控制绝对值编码器 PLC 控制程序轴模拟式给定信号数字式给定信号距离码光栅尺模拟有些机床设备，其中的两根或者几根轴共用一套伺服电机及驱动装置，通过电磁离合器或电磁阀切换，使该台电机可分别驱动各个轴的运动，如：可通过主轴电机切换驱动附件铣头的分度旋转；80 年代末捷克产斯科达铣镗床，其 Z轴(镗杆)和 W 轴(方滑枕)共用一套电机进行切换驱动。对于普通机床来讲，电气控制上很容易实现；对于数控机床来讲，不仅要考虑各个轴位置给定输出的切换，还要同时考虑各个轴位置反馈信号输入的切换，实现起来很麻烦。对于模拟量式(指给定信号)的数控系统及伺服装置，可以用中间继电器切换，但在切换瞬间容易引。对于通过总线

3、连接数字式(指给定信号)的数控系统及伺服装置，起位置脉冲的为力了。西门子 840D 数控系统有了设定值交换(SetpoExchange)功能，这就个问题就迎刃而解了。下面结合我公司已经成功完成的用户一台斯科达 SKODAW200HC 普通1 机械结构简铣镗床的机电数控化改造项目来具体说明该功能的应用。明原机床下滑座移动(X 轴)为普通齿条传动，现改为双齿轮齿条传动，采用进口齿条，重新设计制造可调整传动间隙的齿轮箱，为了提高控制精度，在床身上安装汉带距离码的光栅尺 LB382C，为保证 X 轴行程不变，在床身尾端增接一段支架。原机床主轴箱上下(Y 轴)的滚珠丝杠保留，重新设计制造 Y 轴传动箱，

4、为了提汉带距离码的光栅尺 LB382C。增加主轴箱上下移高控制精度，在立柱上安装动的拖链。原机床镗杆移动(Z 轴)和方滑枕移动(W 轴)共用一个传动箱及电机，但有各自的传动滚珠丝杆，通过离合器切换，并有离合器切换到位检测开关。现滚珠丝杆、切换离合器及检测开关全部保留，重新设计制造共用箱。在 Z 轴及 W 轴丝杆尾端各增加安装绝对值位置编一件。原主轴直流电机保留，取消原用于攻丝的一套复杂挂轮机构，加装主轴编以完成主轴定向和刚性攻丝螺纹加工等。，各轴驱动电机更换为西门子 1FT6 系列交流伺服电机，重新设计制造伺服电机安装接口。下图是 Z/W 轴的传动示意图。Z 轴切换离合器Z/W 轴电机电机编离

5、合器检测开关W 轴切换离合器W 轴滚珠丝杆2电气控制系统硬件说明840D 系统配置 NCU572.5(Celeron650MHz集成于系统的 PLU，PLC317-2DP)，PCU50(1.2GHz/256MB/WindowsXPProEmbsys)OP012(30.7cm/12.1”TFT分辨率 800X600带鼠标)。镗杆主轴旋转840D-ANA模块，西门子 6RA70直流调速装置 (280A) ，安装西门子主轴编 6FX2001-3CC50(5V/ 正弦 波/2500线 ) 。 整套 611D伺服 装置 配电 源 模块 36/47KW(6SN1145-1BA02-0CA1)，西门子原装进

6、线电抗器和滤波器。X 轴驱动电机为 1FT6136-6AB71-4AA1（1500 转/88NM），功率模块 6SN1123-1AA00-0EA1(单W 轴编Z 轴滚珠丝杆Z 轴编轴 56/112A)，控制模块(6SN1118-0DM33-0AA1)，安装汉 LB382C 光栅尺。Y轴驱动电机为 1FT6134-6AB71-4AB1 （ 1500转 /75NM ），功率 模块 6SN1123-1AA00-0DA1(单轴 28/56A)，控制模块(6SN1118-0DM33-0AA1)，安装海德汉LB382C 光栅尺。Z/W 轴驱动电机为 1FT6108-8AB71-4AA1（1500 转/61

7、NM），功率模块 6SN1123-1AA00-0DA1(单轴 28/56A)，控制模块(6SN1118-0DM33-0AA1)，Z 轴和 W 轴各安装汉绝对值编(ROQ425/EnDat2.2/512 线多圈)。3系统说明设定值交换(SetpoExchange)是西门子 840D 系统的一个选择功能，必须作为特殊选件单独订货，其订货号为：6FC5251-0AE76-0AA0，一旦选订了该特殊功能，就和 840D 系统相应的选件参数位就被设置，相应的选件功能一起被写入到 PCM在 NCU 单元的相应插槽中。卡，系统工作时，该卡必须4电气系统硬件连接示意图X 轴光栅尺伺服电源模块进线滤波器轴驱动装

8、置轴驱动装置轴驱动装置单元模块进线电抗器主轴直流电机X 轴电机Y 轴电机Z/W 轴电机特别注意：Z 轴全闭环的绝对值编Z/W 装置的第二测量口(-X421)信号从6RA70(280A)840D-ANAZ/WYX840D-NCU测速机电机编三相进线电源Y 轴光栅尺主轴编W 轴编Z 轴编接入，而 W 轴的绝对值编信号从 ANA 模块的第二轴测量口(-X102)接入。主信号从 ANA 模块的第一轴测量口(-X101)接入。应将 ANA 模块的第二轴轴编设为模拟轴(即没有相应的实际驱动及电机)，并让其在屏幕上不显示出来。参数设置说明按上述系统的硬件配置及连接，设置好系统通用参数、通道参数及轴参数等。除

9、此之外，应特别注意下列参数：Z 轴：MD637500=4与第一根轴交换的轴号(4 表示是 W 轴)MD637501=0与第二根轴交换的轴号MD637502=0与第三根轴交换的轴号W 轴：MD30130=0MD30350=1PLC 控制程序轴切换的接口信号Network：1SET轴进给倍率修调生效=“Axis3-Z”A_Oractive“Axis4-W”A_ORactiveNetwork：2SET轴位置测量系统 2 选择=“Axis3-Z”A_“Axis4-W”A_Meas2Meas2Network：3轴脉冲使能控制A A A=“611 伺服电源模块就绪” “机床润滑就绪”“Z/W 轴模块就绪”

10、“Axis3-Z”A_PulseEnable “Axis4-W”A_PulseEnableNetwork：4Z/W 轴可切换的条件AN ANAN“Axis3-Z”E_currentcontr “Axis4-W”E_currentcontr“Axis3-Z”E_speedcontrAN AN AN A A A A A A A A=“Axis4-W”E_speedcontr “Axis3-Z”E_itcontr “Axis4-W”E_itcontr “Axis3-Z”E_s“Axis4-W”E_s“Axis3-Z”E_AxisReady “Axis4-W”E_AxisReady “Axis3-Z”

11、A_pulseEnable “Axis4-W”A_pulseEnable “Axis3-Z”E_motOK “Axis4-W”E_motOK“Z/W 轴可切换条件”Network：5A A= ABLD RA BLD SA A R RNetwork：6A A= ABLD切换到 Z 轴 “Z 轴选择按钮” “BAG”E_JOG L0.0L0.0 102“Axis4-W”A_ContrEableL0.0 102“Axis4-W”A_Follow_upModeL0.0“Z/W 轴可切换条件” “Axis3-Z”f24_5 “Axis3-Z”f24_6切换到 W 轴 “W 轴选择按钮” “BAG”E_J

12、OG L0.0L0.0102R ABLD SA A S RNetwork：7“Axis3-Z”A_ContrEable L0.0102“Axis3-Z”A_Follow_upMode L0.0“Z/W 轴可切换条件” “Axis3-Z”f24_5“Axis3-Z”f24_6Z 轴控制器使能及模式控制AN AN= A FP SR“Axis3-Z”f96_6 “Axis3-Z”f96_5 L0.0L0.0 M33.1“Axis3-Z”A_ContrEnable“Axis3-Z”A_Follow_upModeNetwork：8W 轴控制器使能及模式控制AN A= A FP SR“Axis3-Z”f9

13、6_6 “Axis3-Z”f96_5 L0.0L0.0 M34.1“Axis4-W”A_ContrEnable“Axis4-W”A_Follow_upModeNetwork：9Z 轴切换成功检测AN AN A A A AA“Axis3-Z”f96_6 “Axis3-Z”f96_5“Axis3-Z”E_currentcontr“Axis3-Z”E_speedcontr“Axis3-Z”E_itcontr“Axis3-Z”E_AxisReady“Axis3-Z”A_pulseEnableA=“Axis3-Z”E_motOK“Z 轴切换成功”Network：10W 轴切换成功检测AN A A A A

14、 A A A=“Axis3-Z”f96_6 “Axis3-Z”f96_5“Axis4-W”E_currentcontr“Axis4-W”E_speedcontr“Axis4-W”E_itcontr“Axis4-W”E_AxisReady “Axis4-W”A_pulseEnable “Axis4-W”E_motOK“W 轴切换成功”后续的 PLC 程序用上面“Z 轴切换成功”， “W 轴切换成功”来控制 Z/W 轴切换离合器的动作，用离合器切换成功到位检测信号分别控制 Z、W 轴的轴篇幅有限，不再累述。7轴参考点。限于Z 轴及 W 轴都安装有绝对值编，其调整方法和普通带有绝对值位置检测元件的 NC 轴完全相同。由于是绝对值编就不再需要进行返参考点的过程。，所以 Z 轴及 W 轴一旦调整好后，如果 Z 轴及 W 轴是增量式位置反馈元件，则每次