用802D SL数控系统改造ΦJI-37H3数控铣床

2010-07-16阮煜

设备管理与维修 2010年4期

阮煜

一、改造原因

中国电子科技集团公司39所的ΦJI-37H3型数控铣床是前苏联生产的立式加工设备。1999年采用国产某型数控系统进行了第一次数控改造，恢复了原机床的各项功能。该机床经过10年的满负荷运转，其数控系统已严重老化，近年来故障频繁，其电源模块和驱动模块已更换或维修数次，维修代价十分高昂。而生产厂商已停止了该型数控系统的生产，系统维修所需零配件非常稀少，极难购买。另外电气控制元件和电气线路也已严重老化，也是该机床故障频发的重要原因。

为了使该机床更好地满足车间生产的需要，降低其故障频率，尽量减少因停机而造成的损失，故对该机床进行了二次数控改造。

二、数控系统选型及主要配置

1.系统选型

通过对国内目前较常用的几种数控系统的分析研究，综合性价比、可靠性、稳定性、实用性以及该机床特点等多方面考虑，选择了西门子802D SL数控系统。

SINUMERIK 802D SL 数控系统将 CNC、PLC、HMI和通信任务集于一个单一的部件PCU，免维护的硬件集成了PROFIBUS接口，用于连接伺服驱动和I/O模块，并具有速装结构的超薄操作面板。可控制4个进给轴（三轴联动）和一个数字或模拟主轴。其操作和编程功能除具有基本功能外，还具备FRAME功能（镜像，比例缩放和旋转），编程语言支持非西门子的G代码的在线编译，轮廓编程，算术和三角函数功能，支持螺旋线插补、极坐标插补，支持加工路径图形模拟，支持DNC加工方式等功能。系统还装有以太网卡，外部计算机可以方便地利用网络接口对机床进行数据传输。这些功能丰富了机床的编程和加工方式，完全能够满足本机床的加工需要。在机床的维护方面，系统具有较完善的监控（轮廓、位置、零速、夹紧监控）和报警以及自诊断功能，支持机载梯形图在线显示，为机床的日常维修工作提供了极大的方便。

2.系统配置

802D SL 基本单元 PCU（6FC5600-0AF02-0AA0），10.4″液晶彩屏（汉化界面），水平型NC键盘，插入式PROFIBUS单元，PLC I/O模块PP72/48，MCPA（机床控制面板）模块。

3.驱动配置

因主轴电机性能完好，所以保留机床原30kW交流变频主轴电机，采用美国ABB公司ACS800型37kW变频调速器驱动。

根据原进给电机型号，Y轴选用西门子1FK7101-5AF71-1AA0型永磁同步伺服电机，额定转矩 27N·m，额定转速3000r/min；Z轴选用西门子1FK7101-5AF71-1AB0型永磁同步伺服电机，额定转矩27N·m，额定转速3000r/min，带抱闸。Y、Z轴采用SINAMIC双轴电机驱动模块6SL3120-2TE21-8AA3驱动，额定电流2×18A，额定功率9.7kW。X轴电机与Y轴相同，驱动采用SINAMIC单轴电机驱动模块6SL3120-1TE21-8AA3，额定电流18A，额定功率9.7kW。

电源模块选用SINAMICS调节型电源模块（ALM）6SL3130-6TE21-6AA3，16kW。

系统基本部件连接见图1。

三、系统调试

1.系统初始化

将系统的以太网接口与外部PC的网络接口用对等网线直联后，在PC机上打开802D工具盒（TOOL BOX 802D）中的通信工具软件RCS 802，启动在线连接。在PC上利用RCS浏览器找到初始化文件：“Milling（铣床）”文件夹下“802D SL PLUS”目录中的“setup_M.arc”文件，将其拷贝到“Control 802D”文件夹下的“Start-up archive(NC/PLC)”目录中。系统重新上电后，即完成了系统的初始化。

2.PLC调试

根据系统与机床的控制逻辑，在PC上利用PLC编程工具软件Programming PLC802编制好相应的PLC应用程序，在编译无误后，将其下载到系统中，进行PLC程序调试。

3.驱动器调试

在PLC应用程序正确无误后，进入驱动器的调试。802D SL为简化驱动器的调试，设计了驱动器调试向导，通过调试向导实现驱动调试，步骤如下。

（1）驱动器固件装载。①在NC面板上，按压 [SHIFT]+[ALARM]，进入系统画面，选择 [机床参数]→[驱动器数据]→[SINAMICS_IBN]。②选择[装载 SINAMICS Firmware]→[打开]。③选择[全部组件]→[启动]。④在装载结束后，重新上电。

（2）驱动器初始化。①同上。②选择[全部组件]→[启动]。③当系统提示“组件已设为出厂设置”时，表示驱动器初始化完成。

（3）驱动器的自动配置。首先自动读取驱动器配置的拓扑结构：①同上。②选择[拓扑识别和确认（快速开机调试）]→[打开]。③在“拓扑识别和确认”画面中→[启动]。④完成后，重新上电。

在驱动调试结束后，应将拓扑结构比较等级设为最低，否则在驱动部件更换后，系统会提示：拓扑结构比较错误。因此要设置拓扑结构比较等级：①按压[SHIFT]+[ALARM]，进入系统画面，选择[机床参数]→[驱动器数据]→[显示参数]。②找到驱动器CU_I参数P9输入1；参数P9906输入3；参数P977输入1（存储数据）；观察参数P977，当其由1变为0时表示数据存储完成。此时将参数P9重新设为0。③系统重新上电。