西门子自动化产品在冲压开卷线上的应用Word下载.docx
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图1数控铣加工中心工艺布置图
2机床数控系统改造前配置简述
生产厂商：
FOREST－LINE（FRANCE）
数控系统：
NUM760F
驱动系统：
SIEMENS611A
进给电机：
SIEMENS1FT5
主轴电机：
SIEMENS1PH6
编码器：
ROD426E/424E
光栅尺：
HEIDENHAINLB326
信号转换：
HEIDENHAINEXE934
扫描系统：
RENISHAWTRACECUT
CAD/CAM：
CIMATRONE
三．SINUMERIK840D数控系统在数控铣上的组态描述
1840D系统改造主要配置列表
1
NCUboxforNCUwithpowerunit,batteryandfan
840D系统安装盒，电池，风扇
2
NCU573.4withoutsystemsoftware,Pentium,PLC317-2DP,3MNC,128KPLC
840D系统控制单元NCU573.4，PLC317-2DP（系统软件在PC卡内）
3
NCUsinglelicenseforexportcurrentsoftwarereleaseonPCcard,12axes
12轴NC系统软件（PC卡内）
4
Additionalaxis/spindle（withmorethan5axes）
附加轴
5
Additionalchannel
附加通道
6
Setpointexchange
设定交换功能（用于主轴/C轴驱动交换）
7
810D/840DToolbox
840D调试工具
8
PCU50PII566/256MSDRAMwithWindowsXPProEmbSys
PCU50PII566/256MSDRAMXP系统，带以太网卡
9
HMI-AdvancedsinglelicenseforcurrentsoftwarereleaseonthePCUharddisk
HMI软件（在PCU硬盘内）
10
OP010TFT10.4"
（640X480）withmembranekeys
OP010液晶显示器
11
19"
machinecontrolpanel,membranekeys,MPI
机床操作面板（隔膜按键，MPI接口）
12
Incrementalencodersin/cos1Vpp,1mcablewithconnector,1024S/R
1024线1Vpp编码器主轴反馈
13
32DI,DC24V
32位PLC输入模块DC24V
14
16DO,DC24V,2A
16位PLC输出模块DC24V
15
IM361
PLC扩展接口模块
16
Stabilizedpowersupply24V/20A,~400V
DC24V稳压电源
17
I/RFinfeedmodule80kw
61180kw电源模块
18
MainsfilterpackageforI/RFinfeedmodule80kw
80kw滤波电抗器
19
Overvoltagelimitermoduleforinfeedmodulesof10kwormore
限压模块
20
Single-axispowermodule（50mm）4/8A||3/6A||3/3/3A
4/8A功率模块（A轴）
21
Single-axispowermodule（100mm）40/80A||28/56A||30/40/51A
28/56A功率模块（X、Y、Z轴）
22
Single-axispowermodule（300mm）100/200A||70/140A||85/110/127A
85/110/127A功率模块（主轴）
23
Daul-axispowermodule（50mm）2*12.5/25A||2*9/18A||8/10/16A
双轴功率模块2*9/18A（刀库、附件轴）
24
Monitoringmodule,withhousing
监控模块
25
611Dstandardcontrol2,directmeasuringsystem,dual-axis
611D控制模块（双轴）
26
2000rpm,50Nm
50Nm1FT6电机，Y轴
27
2000rpm,50Nm,Brake
50Nm1FT6电机，Z轴，带抱闸
28
3000rpm,incrementalencodersin/cos1Vpp,13Nm
13Nm1FT6电机，刀库、附件轴
29
1500rpm,37kw
37kw1500rpm1PH7主轴电机
30
6000rpm,1.1Nm
1.0Nm1FT6电机，A轴
31
2000rpm,70Nm
70Nm1FT6电机，X轴
32
SVE
光栅信号转换器，将电流信号转为电压信号（原LB326光栅尺为电流信号，保留）
33
handwheel
B-MPI型手持单元
2机床数控系统改造后的配置简述
●NCU数控单元
数字控制核心NCK的硬件装置。
NCU单元集成了SINUMERIK840DCNCCPU和S7-300PLCCPU芯片，包括数控软件和PLC软件。
数控铣系统选型为NCU573.5
●人机交互装置
数控铣加工中心选用PCU50，其人机操作界面选用OP010及MCP，两者建立起SINUMERIK840D系统与机床操作人员之间的交互界面。
同时配备HHU手持单元。
●可编程序控制器PLC
SINUMERIK840D系统集成了S7-300-2DP的PLC，并通过通讯模块IM361扩展外部的I/O模块。
数控铣系统选型为S7-317-2DP。
●驱动装置
数控铣系统伺服驱动选型为SIMODRIVE611D，配以1FT6/1FK6系列进给电机和1PH7系列主轴电机。
数控铣数控系统安装布置示意图如下：
图2数控铣数控系统安装布置示意图
3数控铣数控系统配置概述
图3数控铣840D数控系统配置示意图
4外挂系统的组成
X、Y、Z三轴的位置反馈仍采用HEIDENHAINLB326光栅尺，经SIEMENSSUV进行信号转接后联入840D系统。
W轴横梁轴仍采用受控于840D系统PLC的LEROYSOMER变频器进行高低两位置的调节控制。
CAD/CAM三维图形编程仍采用CIMATRONE，但其后置处理程序是针对840D系统重新编制的。
测量系统仍采用RENISHAW测头，但改用无线接收的找正系统。
四．SINUMERIK840D系统在数控仿形铣改造中自动换刀程序的编制
在采用SINUMERIK840D改造数控铣数控系统的工作中，自动换刀程序的编制为一个难点。
在机床加工过程中，依据零件加工程序中对刀具的要求对刀库中30把刀具中的目标刀具进行准确地选择换刀、自动补偿、自动连续加工；
有时候需先退刀，然后更换合适所选刀具的附件头，最后再挂刀加工；
有时候则需根据所要更换刀具或附件的长度要求自动调整横梁W轴的高低位，这就是自动换刀程序要实现的功能，特别是后两种情形较为复杂，对于换刀、换附件、横梁换位后进行连续加工时各轴定位的精度要求非常高，故程序编制较为复杂。
1．宏程序的编制
数控铣系统改造中自动换刀程序主要是通过编写宏程序，联系相关机器参数、接口信号及PLC程序来实现的。
与自动换刀程序有关的宏程序列表如下：
●CONTROL1/CONTROL2（保护盖板拾起/卸下控制程序）
●CONTROL3/CONTROL4（AL40拾起/卸下控制程序）
●CONTROL5/CONTROL6（RM40拾起/卸下控制程序）
●CONTROL7（主轴刀具返回刀库控制程序）
●CONTROL8/CONTROL9（系统取刀/刀具返回控制程序）
●CONTROL10（刀具自动交换程序）
●CONTROL11/CONTROL12/CONTROL13（保护盖板/AL40/RM40自动交换控制程序）
●CONTROL14/CONTROL15（A轴夹紧/松开控制程序）
●CONTROL16/CONTROL17（C轴夹紧/松开控制程序）
●CONTROL18－CONTROL21（C轴旋转0/90/180/270控制程序）
●CONTROL22/CONTROL23（横梁上升/下降控制程序）
●CONTROL35/CONTROL36（X,Y,Z轴/U,V轴回零控制程序）
上述与自动换刀有关的宏程序有部分被定义为M功能由零件加工程序直接编程时使用，有些则由宏程序在其内部调用，如CONTROL1－CONTROL9。
下面对CONTROL10的源程序进行详细的解读：
CONTROL10（刀具自动交换程序）
N10PROCCONTROL10SAVESBLOFDISPLOF\\关闭单段及显示，保存摸态
N20STOPRE\\进刀停止
N30IF$P_SIM==1GOTOFLABEL11\\模拟时程序跳转到LABEL11
N40IF$A_IN[16]==1GOTOFLABEL11\\如指令刀具=主轴当前刀具时程序跳转到LABEL11
N50LAB1:
IF（$A_IN[39]==1）GOTOFLAB2\\主轴工作区有附件时程序跳转到LAB2
N60MSG（"
TOOLERROR"
）\\主轴工作区无附件时程序报警
N70M00\\程序停止
N80GOTOBLAB1\\程序跳转到LAB1
N90LAB2:
MSG（"
TOOLEXCHANGE"
）\\信息显示
N100M05\\主轴停止
N110M09\\冷却液停止
N120CONTROL30\\调用报警处理程序
N130G04F0.1\\程序暂停
N140R966=1\\置程序运行标志
N150IF$A_IN[24]==0GOTOFLABEL25\\不执行指令T0M6时程序跳转到LABEL25
N160CONTROL9\\刀具返回刀库
N170STOPRE\\进刀停止
N180II11:
R966=0\\清除程序运行标志
N190IF（R966<
>
0）GOTOBII11\\程序跳转到II11
N200MSG（"
"
）\\清除信息显示
N210GOTOFLABEL11\\程序跳转到LABEL11
N220LABEL25:
R942=$A_IM（c）\\保存C轴位置到R942
N221IF（R940==0）AND（R941==90）GOTOFLABEL20\\如A,C轴位置在换刀位置程序跳转到LABEL20
N230IF（R940==0）AND（R941<
90）GOTOFLABEL21\\如A轴位置在换刀位置，C轴不在换刀位置程序跳转到LABEL21
N240IF（R940<
0）GOTOFLABEL22\\如A轴位置不在换刀位置程序跳转到LABEL22
N250LABEL21:
M174\\C轴旋转到换刀位置
N260GOTOFLABEL20\\程序跳转
N270LABEL22:
M173\\C轴旋转到0度
N280M11\\A轴松开
N290POS[A]=DC（0）\\A轴旋转到0度
N300M10\\A轴夹紧
N310M174\\C轴旋转到90度
N320LABEL20:
IF$A_IN[9]==0ORR915==0GOTOFLABEL12\\工作区无附件头程序跳转到LABEL12
N330IF（$A_IN[13]==1）AND（$A_IN[36]==1）GOTOFLABEL1\\横梁在低位且工作区附件头为保护盖板,程序跳转到LABEL1
N340IF（$A_IN[13]==1）AND（$A_IN[37]==1）GOTOFLABEL2\\横梁在低位且工作区附件头为加长主轴,程序跳转到LABEL2
N350IF（$A_IN[13]==1）AND（$A_IN[38]==1）GOTOFLABEL3\\横梁在低位且工作区附件头为RM40,程序跳转到LABEL3
N360IF（$A_IN[14]==1）AND（$A_IN[36]==1）GOTOFLABEL4\\横梁在高位且工作区附件头为保护盖板,程序跳转到LABEL4
N370IF（$A_IN[14]==1）AND（$A_IN[37]==1）GOTOFLABEL5\\横梁在高位且工作区附件头为加长主轴,程序跳转到LABEL5
N380IF（$A_IN[14]==1）AND（$A_IN[38]==1）GOTOFLABEL6\\横梁在高位且工作区附件头为RM40,程序跳转到LABEL6
N390SETAL（"
65009"
）\\横梁位置错误
N400LABEL1:
R920=R900R921=R901R922=R902\\变量计算
N410STOPRE\\进刀停止
N420GOTOFLABEL7\\程序跳转
N430LABEL2:
R920=R903R921=R904R922=R905\\变量计算
N440STOPRE\\进刀停止
N450GOTOFLABEL7\\程序跳转
N460LABEL3:
R920=R906R921=R907R922=R908\\变量计算
N470STOPRE\\进刀停止
N480GOTOFLABEL7\\程序跳转
N490LABEL4:
N500STOPRE\\进刀停止
N510GOTOFLABEL7\\程序跳转
N520LABEL5:
N530STOPRE\\进刀停止
N540GOTOFLABEL7\\程序跳转
N550LABEL6:
N560LABEL7:
STOPRE\\进刀停止
N570IF$A_IN[12]==1GOTOFLABEL9\\主轴有刀,程序跳转到LABEL9
N580G0G90SUPAD0Z0SPOS=R922M63\\主轴定位，刀库旋转到指令刀位，Z轴回零
N590M90\\取消Y轴行程限制
N600LABEL8:
M89\\刀库开门
N610IF$A_IN[15]==0GOTOBLABEL8\\确认刀库门开
N620G0G90SUPAD0Z0Y=R920
N630G0G90SUPAD0Z=R921+R917
N640GOTOFLABEL10
N650LABEL9:
STOPRE
N660CONTROL7\\调用刀具返回刀库程序
N670LABEL10:
N680COTROL8\\调用刀具拾起程序
N681IF（R942==R941）GOTOFII10\\如C轴不需回转时程序跳转到II10
N682M21\\C轴松开
N683G0G90SUPAD0C=R942\\C轴旋转到换刀前位置
N684M20\\C轴夹紧
N690II10:
N700IF（R966<
0）GOTOBII10\\确认标志已清除
N710MSG（"
N720GOTOFLABEL11\\程序跳转
N730LABEL12:
SETAL（"
65010"
）\\程序报警
N740M00\\程序停止
N750LABEL11:
M17\\子程序结束
2．R参数在编程中的应用
在Control10自动换刀宏程序中，涉及到许多变量计算，主要包括换刀前各轴位置记忆、横梁高低位记忆、附件头类型记忆、刀具数据记忆等，这些数据在更换刀具、更换附件、横梁移动完毕后经重新计算后才能保障连续加工作业的进行。
在宏程序中使用R参数编程可以简化变量计算，故宏程序中的R参数主要是在刀具交换、附件头交换及横梁位置控制时记忆和处理各轴的运行状态、标志位和位置值。
涉及使用的R参数定义如下：
R900/R903/R906工作区附件为保护盖板/RL40/RM40时，换刀时刻Y轴位置
R901/R904/R907工作区附件为保护盖板/RL40/RM40时，换刀时刻Z轴位置
R902/R905/R908工作区附件为保护盖板/RL40/RM40时，换刀时刻主轴位置
R910/R911/R912换附件时,Y轴/Z轴/主轴位置
R913横梁高位到低位距离
R916换刀时减速距离
R917换刀时刀具提升距离
R918/R919换附件时Z轴下降/上升减速距离
R940/R941A轴/C轴位置
3．接口信号的使用
840D系统的接口信号是非常繁杂的，正确合理使用接口信号进行编程是设备稳定工作的前提，下面只针对数控铣自动换刀编程中的接口信号进行简介。
3．1M功能定义
与自动换刀有关的宏程序有部分被定义为M功能，M功能在零件加工程序中可以直接编程使用。
连接M功能的接口信号为通道信号，因只使用了通道1，故M功能由DB21数据块DBB194开始的后续字节解码。
涉及数控铣自动换刀的M功能对应的接口信号及定义如下：
DEFINEM6ASCONTROL10（DB21.DBX194.6）
DEFINEM31ASCONTROL11（DB21.DBX197.7）
DEFINEM32ASCONTROL12（DB21.DBX198.0）
DEFINEM33ASCONTROL13（DB21.DBX198.1）
DEFINEM35ASCONTROL35（DB21.DBX198.3）
DEFINEM36ASCONTROL36（DB21.DBX198.4）
DEFINEM10ASCONTROL14（DB21.DBX195.2）
DEFINEM11ASCONTROL15（DB21.DBX195.3）
DEFINEM20ASCONTROL16（DB21.DBX196.4）
DEFINEM21ASCONTROL17（DB21.DBX196.5）
DEFINEM125ASCONTROL22（DB21.DBX194.6）?
DEFINEM126ASCONTROL23（DB21.DBX194.6）?
DEFINEM173ASCONTROL18（DB21.DBX194.6）?
DEFINEM174ASCONTROL19（DB21.DBX194.6）?
DEFINEM175ASCONTROL20（DB21.DBX194.6）?
DEFINEM176ASCONTROL21（DB21.DBX194.6）?
3．2宏变量定义
宏程序中的R参数主要是在刀具交换、附件头交换及横梁位置控制时记忆和处理各轴位置值，而机床动作的标志位有很大一部分是由宏变量来处理的，与自动换刀程序有关的宏变量定义如下:
$A_IN[10]==1（DB10.DBX123.1）主轴头松刀
$A_IN[1
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