凯恩帝K100Ti－D数控系统的调试

■山西百一机械设备制造有限公司 （太原 030003） 张晋宏

凯恩帝K100Ti－D数控系统的调试

■山西百一机械设备制造有限公司 （太原 030003） 张晋宏

摘要：本文主要阐述了凯恩帝K100Ti-D数控系统的连接与调试，介绍了进给驱动器、主轴、手摇脉冲发生器、电子齿轮比、机械零点、进给轴限位、反向齿轮间隙补偿和机床参数的存盘等相关内容的连接、设置与操作。

K100Ti-D是北京凯恩帝数控技术有限责任公司针对中国国情开发生产的新一代两轴联动经济型车床用数控系统。

1. 凯恩帝K100Ti-D数控系统的调试

凯恩帝K100Ti-D数控系统有丰富的接口用以外接进给驱动器、模拟主轴变频器、主轴编码器、手摇脉冲发生器、RS232C串行接口及PLC I/O等外部设备。具体连接情况如图1所示。

K100Ti-D数控系统的PLC程序已经由凯恩帝公司编辑完成，用户不需要自行编写。K100Ti-D数控系统的调试主要是机床参数的调整。

图1　凯恩帝K100Ti-D数控系统的硬件连接

2. 进给驱动器连接与调试

凯恩帝K100Ti-D数控系统进给驱动器接口XS51、XS52既可以接步进驱动器，也可以接伺服驱动器。与之兼容的步进驱动器有KND-BD3H、KNDBD3L、KND-BD3D及KNDBD3S等系列步进驱动器；兼容的伺服驱动器有日本安川Σ系列、松下MINAS-A/A4系列及凯恩帝SD100、SD200系列伺服驱动器等。

接伺服驱动器时，应将系统主板上的设定开关SA1、SA2设为ON状态，将SA3设定开关的1 -2端子置为ON。接步进驱动器时，将SA1、SA2设为OFF状态，将SA3设定开关的2-3端子置为ON。驱动器的运动指令为双脉冲形式时，应将系统主板上的设定开关SA4设为ON状态；驱动器的运动指令为脉冲+方向形式时，将SA4设为OFF状态。

连接K100Ti-D和驱动器。依据具体的驱动器种类，调整系统主板上的设定开关S A1、SA2、SA3和SA4。接通K100Ti -D系统和驱动器的电源后，若数控系统显示器屏幕上有驱动报警，而相应驱动器屏幕上无报警，可调整参数P002位参数DAL：驱动器报警电平选择，然后按系统复位键即可消除报警。

进给驱动器本身的参数设置随所选驱动器种类的不同而不同，但必须注意以下几点：驱动器的运动指令形式参数的设置应与K100Ti-D相同；驱动器加速时间常数与减速时间常数应设为0；为保证进给轴联合插补时具有相同的跟踪性能，各驱动器速度环比例增益、速度环积分时间常数及位置环比例增益等应设为相同的数值。

3. 主轴的连接与调试

K100Ti-D支持两种类型的主轴：开关量控制的有级变速主轴和变频器控制的无级变速主轴，即模拟主轴。设置系统参数P004的位参数SANG=0，激活开关量控制的有级变速主轴；反之，SANG=1，激活模拟主轴。

指令有级变速主轴旋转时，在PLC接口XS50中输出主轴正传信号M03或反转信号M04，通过中间继电器带动接触器来使主轴

电动机向相应方向旋转。有级变速主轴的变挡是通过在加工程序中分别指令S01～S04，PLC附加输出接口XS57可直接输出SO1～SO4主轴4挡变速信号，输往机床强电柜执行主轴变挡。系统不检测变挡的完成情况，执行S00指令时，关闭S01～S04的输出。

模拟主轴时，主轴旋转指令的输出与有级变速主轴相同。不过，XS50接口中M03、M04信号吸动的中间继电器，其触点是输往变频器的数字输入部分，用以指令变频器正传或反转。加工程序中用地址S+4位数值，直接指定主轴的转速（r/min）。作为结果，在主轴模拟输出接口XS56中输出相应的0～10V电压，输往变频器的频率给定。

模拟主轴的换挡分为自动换挡与手动换挡两种情形。设定机床参数P036的位参数AGER=1，选择自动换挡机能。加工程序中M41指令选择主轴1挡，M42指令选择主轴2挡。换挡指令发出时，系统根据M41或M42指令在PLC输出接口XS57中输出M41O 或M42O信号。M41O或M42O信号输往机床强电柜去执行主轴变挡。K100Ti-D检测PLC输入接口XS54中传回的变挡结束信号M41I或M42I。相应的变挡完成信号到来后，变挡结束。

设置机床参数P036的位参数AGER=0、P043位参数JGER=1时，激活模拟主轴手动换挡功能。主轴同样有两个挡位可以选择。所不同的是，换挡不是在加工程序中选择，而是由PLC输入信号M42I进行选择。M42I=0时，选择主轴1挡，M42I=1时，选择主轴2挡。变挡的其余过程与自动换挡时相同，在此不再详述。

4. 连接手摇脉冲发生器

XS55接口为手摇脉冲发生器接口。将机床参数P004位参数HPG设定为1，即可激活手摇脉冲发生器。

5. 设置电子齿轮比

通过设置电子齿轮比，当不同螺距的丝杠与不同步距角的步进电动机或者装有不同线数编码器的伺服电动机配合，并通过不同变速齿轮联结时，可以使编程距离与实际运动距离保持一致。

机床参数P005定义X轴电子齿轮分子；P006定义Z轴电子齿轮分子；P007定义X轴电子齿轮分母；P008定义Z轴电子齿轮分母。对于步进电动机来说：电子齿轮分子/电子齿轮分母=（360/ a）×L×100×c，其中，a为步距角（°）；L为电动机一转对应的机床移动量（mm）；c正常为1，X轴并且为直径编程时，设定为2。

对于伺服电动机来说：电子齿轮分子/电子齿轮分母=（P/ L）×1 000×c，其中，P为电动机一转对应的反馈脉冲数；L为电动机一转对应的机床移动量（mm）；c正常为1，X轴并且为直径编程时，设定为2。

例如X轴伺服系统选用KND SD200=30，电动机轴与工作台之间接有减速箱，减速箱的减速比为1∶7，工作台丝杠螺距6mm，直径编程。对凯恩帝伺服驱动来说，标配电动机的编码器是2 500脉冲/转，驱动器内有4倍频电路，所以P=4×2 500=10 000，L=丝杠螺距×减速箱减速比=6/7mm，则电子齿轮比为：电子齿轮分子/电子齿轮分母=P/L×1 000×c=10 000/[6/7× （1 000×2）]=35/6，则相应的机床参数为：P005=35；P007=6。

6. 机械零点的设置

K100Ti-D系统有两种常用的回机械零点的方法。一种是安装有机械回零减速开关的回零方式，称为回零方式B；另一种没有安装机械回零开关，称为回零方式A。

设定机床参数P002位ZRSZ/ X=1、ZCZ/X=0，选择回零方式B。回零开始后，工作台以参数P004位ZMZ/X指定的回零方向、以参数P009（X轴）或P010（Z轴）指定的快速移动速度向机械回零减速开关的方向运动。此后，K100Ti-D数控系统开始检测PLC接口中的回零减速开关信号*DECX（X轴）、*DECZ（Z轴）的状态。当检测到*DECX或*DECZ信号的下降沿时，工作台速度下降为由参数P027指定的低速。当减速开关释放，减速信号触点重新闭合，系统开始检测编码器零位信号PC。检测到PC信号的下降沿后，运动停止，同时机床坐标值清零，返回参考点操作结束。

回零方式A的机械零点，也称为浮动机械零点。这时，应设置机床参数P002位ZRSZ/X=0。设置过程是：在手动方式下，将机床轴移至拟定的机床零点位置，按着操作面板上的【取消】键不放，再按相应轴的地址键

（如X键或Z键），则相应轴的机床坐标值被清零，该点被设定为该轴的浮动机械零点。浮动机械零点设置好后，应在手动方式下将该轴沿反方向移开后，进行一次回零操作，浮动机械零点才能正式生效。回零点时，工作台以参数P004位ZMZ/X指定的回零方向、以参数P009（X轴）或P010 （Z轴）指定的快速移动速度运动到浮动机械零点位置，相应轴的机床坐标值被清零，返回参考点操作结束。

浮动机械零点设置完成后，以后系统送电重启，不再需要回机械零点的操作，系统可以再现上次断电后各轴的坐标值。回零方式B的回机械零点方式，系统送电重启，只有进行了回机械零点的操作后，数控系统才能建立起有效的坐标系统。

7. 设置进给轴软、硬限位

调试至此时，进给轴已经可以自由开动，机床坐标系也已经建立。但是，出于安全的考虑，除了应为各进给轴设置硬限位开关外，还应设置软件限位。

在PLC附加输入接口XS54中接入硬限位信号*LMZ/X、*LPZ/ X，并设置机床参数P001的位参数MOT=0，以激活硬限位开关。

回参考点操作完成后，在手动方式下移动相应轴正反两个方向至接近硬限位开关处，记住相应的坐标值，将+X方向的软极限坐标值写入参数P015中，将-X方向的坐标值写入参数P017中，将+Z方向的坐标值写入参数P016中，将-Z方向的坐标值写入参数P018中。

8. 进给轴反向齿轮间隙补偿

进给轴反向齿轮间隙的补偿，随进给驱动器选择步进驱动器还是伺服驱动器，以及驱动器的运动指令为双脉冲形式还是单脉冲形式的不同，相应的机床参数设置也是不同的。若选择伺服驱动器，应设置机床参数P001位参数CPF4、CPF3、CPF2、CPF1=1100，参数P003位参数BDEC、BD8、RVDL=000。若选择步进驱动器，则参数P001位参数CPF4、CPF3、CPF2、CPF1=0000，参数P003位参数BDEC、BD8、RVDL=111。若驱动器的运动指令为单脉冲形式，应设置机床参数P003位参数KSGN=1，若选择双脉冲形式，此参数无意义。

上述参数设置完毕后，在相应进给轴上安装千分表，在手轮状态下移动进给轴至压上千分表，将千分表和显示器屏幕上该轴坐标值同时清零。在手轮的×1挡状态下，将该轴反向移动10mm，然后再向千分表方向运动至千分表归零。记住显示器屏幕上该轴坐标值归零与千分表归零的次序与两次归零之间的差值。若该轴坐标值先归零，则相应的反向齿轮间隙补偿值为正值，反之为负值。对于X轴，将该值写入机床参数P011中，对于Z轴，将该值写入机床参数P012中。

9. 机床参数的存盘

K100Ti-D系统标配一个电子盘，电子盘为非易失性存储器。使用电子盘可以备份系统当前的用户数据。当电池不足或由于其他原因使电池保持的数据丢失时，可迅速将保存在电子盘内的数据读入，使加工程序、机床参数等数据恢复。电子盘有6个区，系统当前的数据可以存在任何一个区中，也可从任一个区读取数据作为当前使用的数据。

机床参数调试完后，应当进行一次存盘。操作如下：显示程序画面，选择编辑方式，依次按操作面板上的【N】键、数字键【1】、【存盘/复制】键，即可将数据存入电子盘的1区。若机床参数丢失、损坏，要将电子盘1区中的数据读入工作区，操作如下：开机时同时按操作面板上的【插入】键+【1】键，开机后按【RESET】键即可完成。

10. 结语

K100Ti-D数控系统的技术性能指标可以满足目前我国工矿企业大多数情况下卧式车床或立式车床的数控化改造要求。工程实践中普遍遇到的精确进给与定位、两轴插补等技术问题，通过选择K100Ti-D，都可以迎刃而解。同时，与进口数控系统的同类产品相比，K100Ti-D的调试不需要调试软件来进行NC系统的初始化和编写PLC用户程序。笔者的工程实践证明，应用本文介绍的方法和次序进行相应的机床参数的设定，即可完成数控系统的调试过程。

参考文献：

[1] 龚仲华.交流伺服与变频器应用技术（安川篇）[M].北京：机械工业出版社，2012.

收稿日期：（20141207）