西门子810D系统中模拟主轴的使用.docx
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西门子810D系统中模拟主轴的使用
西门子810D系统中模拟主轴的使用
数控专栏cNcSem_nar
西门子810D系统中模拟主轴的使用
杜海龙韦峰李艳玲
(沈阳机床股份沈一车床厂,辽宁沈阳110142)
摘要:
阐述了在西门子810D系统数控机床上使用模拟主轴,通过$700的模拟输出模块控制变频器,实现
模拟主轴在不同档位的转速和恒线速控制的方法及其步骤.
关键词:
810D系统模拟主轴PLC程序模拟输出FB2功能
ApplicationofAnalogSpindleBasedonSIEMENS810DSystem
DUHailong,WEIFeng,LIYanling
(ShenyangNo.1LatheWorks,ShenyangMachineToolCo.,Ltd.,Shenyang110142,CHN)
Abstract:
Themethodandprocessofhowtorealizethedifferentrotaryspeedwithdifferentgearofanalogspindle
andhowtocontroltheanalogspindleininvariablelinearvelocitybyusingthefrequency-convertercon—
trolledbyanalogoutputmodule$700basedonsiemens810DsystemforCNClatheareproposedinthis
paper,
Keywords:
810DSystem;AnalogSpindle;PLCProgram;AnalogOutput;FunctionBlockFB2
在配置西门子8IOD系统的数控机床中,经常要
用到第三方的驱动来做主轴控制,比如使用变频器作
为车床中的主轴驱动来节省成本.我厂出口法国
DMR公司的CAK6150E数控机床用户就要求这样的
配置.然而810D系统上没有模拟量接口,无法输出
变频器所需的10V模拟电压,使用$7300的模拟输出
模块输出模拟电压控制变频器是一种经济适用的方
案.在PLC用户程序中,通过获取当前主轴转速的给
NI613$MD—
ALARM~
REACTION—RESER[DRn]=100tt;对复位
报警配置关闭响应
NI634$MD—
LINK—
VOLTAGE—
GEN—RETRACT=560V;响应紧急
回退门槛值
NI636$MD—
RETRACT—AND—GENERATOR—MODE=4;回退模式
NI638$MD—RETRACTTIME=100MS;紧急回退时问
N1639$MD—
RETRACT—SPEED=FFC0000H;同退速度与方向
N37500$MA—
ESR—REACTION=11
②工件程序(以z轴回退为例)
;/一
N—
ESR~
SPF
$aa—esr—enable[xj=1;各轴回退功能激活
$an—
esr—enable[Y]:
1
$aa—esr—enable[Z]=1
ids=Olwhenever$aa—esr—star[z]>0DO$an—esr—trigger=1
;触发回退
stopre;进刀停
M17
③PLC程序及硬件支持:
PLC程序中需处理回退轴使能信号及电源模块使
能信号延时断开.
实现紧急回退功能还需要选用合适的电解电容,
UPS电源及电池.
④操作使用:
机床使能后,将程序ESR—SPF执行
一
次,激活同步动作,机床在运动时若突然断电,同步
动作条件满足,设定轴按预定方向运动,使刀具离开工
件一定的距离.
4应用同步动作的优点
应用同步动作功能可以灵活完成PLC难以控制
的动作.同步动作还具有如下突出优点:
实时监控,实
时处理,响应速度快;调整简单方便;简化了PLC程
序.
参考文献
[1]西门子DescriptionofFunctionsBasicFunctions[z].
[2]西门子DescriptionofFunctionsSpecialFunctions[Z].
[3]840D高级编程说明[z].
第一作者:
曲改玉,高工,从事数控机床的电气设
计.
(编辑孙德茂)
(收稿日期:
2010—02—18)
文章编号:
101045
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一
定值,结合当前主轴倍率,经过一定的换算后,让模拟
输出模块输出一个相应的模拟量到变频器里.本文主
要阐述了在810D系统中用$7300的模拟输出模块实
现模拟主轴在不同档位的转速和恒线速控制的方法和
步骤.
1机床控制硬件连接图
机床控制硬件由数控系统CCU,操作面板
PCU20,标准面板MCP,$7300模块,伺服电动机,变频
器,主轴编码器等组成(图1).操作面板PCU20和标
准面板MCP通过MPI总线与数控系统CCU相连,
$7300模块通过数据总线与数控系统CCU相连,
$7300的模拟输出模块连接到变频器的模拟电压控制
端子控制变频器,主轴编码器连接到数控系统CCU的
X416接口进行速度反馈.
操作面板PCU20标准面板s7—300I/O
图1机床控制硬件连接示意图
2模拟主轴参数配置
在NC配置里,模拟主轴的配置还和正常的配置
一
样,因为没有实际的611D驱动,MD30130=0,为了
在PLC里还能正常访问主轴的接口信号,MD30132=1
(设置该轴为虚拟轴,但还能在PLC里访问到该轴的
接口信号),按实际的硬件连线设置编码器的反馈信
号,设置MD30200=1,MD30220[0]:
6,MD30230[0]
:
6,这样在系统上就能显示主轴的实际转速.
其他相关参数设置如下:
N30240$MA—ENC_
TYPE[0,AX3】:
1
N30300$MA—
IS—
ROT—AX[AX3]=1
N30310$MA_ROT_Is_MODULO[AX3]=1
N30320$MA—
DISPLAY—
Is—MODULO[AX3]=1
;实际编码器类型
;旋转轴/主轴
;旋转轴/主轴的摸
数变化
;旋转轴/主轴的
360.显示
N30350$MA—
SIMU—
AX—
VDI—
OUTPUT[AX3]=1;模拟轴的轴信号输
出
N31020$MA—
ENC—RESOL[0,AX3]=2500;编码器线数
N31040$MA—
ENC—
IS—
DIRECT[0,AX3]=1;编码器安装在机床上
cNcsem.nar数控专栏
3模拟主轴的PLC程序控制
3.1概述
在PLC里有两种方法能获取主轴转速的方法.
一
种方法是在通道接口信号里读取Ls值,然后和MCP
上面的主轴倍率相乘得到实际的S值,然后再按一定
比率转换输出到模拟输出模块.另外一种方法是通过
FB2读取系统的主轴速度给定,然后再输出到模拟输
出模块.第一种方法实现起来简单,但有些特殊功能
实现不了,比如主轴定向,主轴恒线速切削时的变速和
限速等.第二种方法能够避免这种现象,缺点是FB2
编程较复杂.这里我们采用第二种方法.
3.2变量选择
借助西门子工具盒中的NCVariableSelector选择
要读写的NC系统变量.生成的数据背景数据块
DB102,为实现模拟主轴速度控制需要选择下面几个
相关的NC变量.
cmdSpeed;主轴速度给定值
speedOvr;主轴倍率值
speedLimit;主轴速度限定值(G96编程时的速度限制值
中的最小值)
在PLC程序里可以通过FB2读取到NC里主轴这
三个值,这三个变量在NC变量选择器里放在Dataar-
eaN/datamoduleSSP里.
3.3实时转速读取
主轴速度控制需要实时控制,因此必须实时读取
变量的值.但是根据FB2的启动条件Req的要求,该
信号必须有跳变才能启动下次读取,因此,要随时读数
据,就必须建立一个脉冲串.建脉冲串的方法很多,有
些人就用计时器搭,但是这种方法不太好,因为FB2
的执行可能要几个PLC周期才能完成.
用计时器搭的脉冲串与FB2的启动完成不能完
全步调一致.所以,采用下面的方法,即用FB2的完
成信号触发下次启动,完成和下次启动之间仅有一个
PLC扫描周期.
ANM
ANM
SM
AM
0M
204.0
204.5//主轴无报警
204.0//如果没有执行FB2就设置启动条件
204.1
204.2
RM204.0//如果FB2读取完成或者失败复位启动条件
CALLFB2,DB102//DB102背景数据块
Req:
=204.0//启动条件
NumVar:
3
Addrl:
=DB102.C1一
SSPcmdSpeed3_
3//读取主轴速度给定值
Unitl:
=
?
149?
数控专栏cNcsemInar
Columnl:
Linel:
=
Addr2:
=DB102.C1一
SSP—speedOvrl_4//读取主轴倍率值
Unit2:
=
Column2:
Line2:
=
Addr3:
=DB102.C1一
SSP—speedLimit1_4//读取主轴速度限定值
Unit3:
=
Column3:
:
Line3:
=
……
(中间参数都不添,省略)
Column8:
Line8:
=
Error:
=M204.1//FB2出错标志
NDR:
=M204.2//FB2读完成标志
State:
=MW210//FB2读状态
RD1:
=MD206//读出主轴速度给定值存放到MD206中
RD2:
=MD214//读出主轴倍率值存放到MD214中
RD3:
=MD234//读出主轴速度限定值存放到MD234中
……
(中间参数都不添,省略)
RD8:
=
通过功能块FB2的调用,把主轴速度给定值读取
到MD206中,主轴倍率值读取到MD214中,主轴速度
限定值读取到MD234中.
3.4模拟电压控制
在输出到模拟输出模块时,需要有一定的转换,因
为常规的l2位模拟输出模块要输出一个10V对应的
数值是27648,而在变频器中不同的电压值有对应不
同的主轴转速.转换公式为:
S.=SO%xK,S.是
输出到模拟输出模块的一个整数,S是编程时的主轴
给定,D是主轴倍率开关,K是档位转变系数.比如
一
个不带变速箱的变频主轴,输出10V时对应主轴电
动机的转速是3000,则K=27648/3000.当S=1000
时,输出到模拟输出模块的值应该为l000x1x27648/
3000=9216.本机床具有两档K分别取不同的值.
LMD206
ABS
TMD206
LMD206
LMD234
<=R
JCM007
LMD234
TMD206
M007:
LMD206
;……+…
∞.
蠛蚰制皖:
浦婀
一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一
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