数字技术与应用
，应用研究，
大型卧式加工中心西门子数控系统的升级改造
車民
（镇江机电高职机电系江苏镇江212000）
摘要：针对大型归又加工中心的结构特点，介绍了利用西门子840D型数控系就的对机床进行改速的方案及实施过程。关键词；加工中心数控系就例服数动PI.C
中图分类号：TG659
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2010)11-0048-01
TheSiemensCNCTransformationoftheHorizontalMachineCenter aeeeaaeoe ilizing the SIFMENS 840D systen.
Key Words; Mackine eenter,CNC systemServo drive,PLC
2008年，某校实习工厂受赠一台80年代进口的如工中心。由于年代久远，几乎不能进行生产。我校受委托，对该机床进行维护，以便教学使用。
经考察，该机床为大型卧式加工中心，联动轴数为三轴，X，Y轴行程1000mm，Z轴行程800mm，并带有Φ800mm分度工作台，刀库容量30把，机裁手换刀。而且我们还发现，这台机床在原单位进行过一次西门子81 0M系统的改装，替代了关国原厂A900系统。
由于年代较长，现该机床多数电子元器件和电气设备已严重老化，NC电路板性能也不稳定，故障频繁。810M系统人机操作界面紫琐，不能视窗化操作。机床采用的是感应同步器的半闭环位置反馈控制。
经过论证，我们决定对机床数控系绕进行再次改造，其目的是要让机床可靠运行，数控系统要能处理数字信息，便于今后加装数字器件，系统还要兼容WINDOWS操作，要有全中文人机界面，便于学校教学，此外机床要能要进行一定的高精度加工。具体措施如下：
选用840D数控系统
西门子840D数控系统，是90年代后期的全数字化高度开放式数控系统。它采用SIE MENSNCU模块，具有高度模块化及规范化的结构。它可进行2D动态模拟显示与3D 立体图形模拟显示。最大控制轴数可达31 轴，可实现5轴联动。其结构简单，硬件故障率较低。该系统还可在WINDOWS环境下运行，可全中文显示，其系统功能强大，性能优越，使用方便
为能尽可能的兼容原有系统配件，降低改造难度，避免大的调试工作量。我们仍选择西门子CNC系统，采用840D系统来实现四轴控制，三轴联动，主轴、进给轴驱动，由8 40D系统配套的SIMODRIVE611D模块控制。电机选用1PH7系列和1FT6系列电机。
2机械部件基本保留
该加工中心总体刚性较好，机械部分由于实际切削加工时间并不长，丝杠和导轨磨损很小，仍能保持较高精度，减压，润滑系统一切正常，系统经清洗后能继续使用。整体机械性能良好，具有较高的利用价值，因此，除了对机械部件做除锈和清洁保养外，无需做大的更换和修复。
3电气改造调整
因大多电器元件已经老化，为便于数控系统的升级后调试可靠，我们重新设计电气
新编制。首先将在S7中进行硬件配置的组态送人系统中，然后进行PLC程序的编制。要注意重新定义分配1/O信号地址，参考原有
PLC程序，我们进行了进给轴参考点及行程
原理图，对原强电回路器件进行全部更新。
控制程序设计；紧急处理控制程序设计：主
因为该机床输人输出信号较多，故配置了P。
P72/48模块供使用。
速度环反馈改取电机上编码器信号。机床原来采用感应同步器作为置反馈元件的闭环控制方式。因原先供系统处理感应同步器信号的转换模块已经损坏，面我单位库存还留有光橱器件，为保证和提高机床改造后的定位精度，现将位置检测装盘一律改用光概尺，光慢尺作为位置检测元件与数字驱动模块611D相应位置接口构成全闭环控制系统，实现对数控机床精确定位控制。要注意所配光据编出信号要能和840D系统接收的信号匹配，否则要加装西门子公司的转换模块。
4进给和主轴驱动
由数控系统840D配套的611D模块作伺服驱动。根据改造后的功率要求选择电动机，伺服驱动主轴电动机采用1PH7167一2 NF03—0CA0电机，进给轴电动机采用1FT6 108—8AC71—4AB电机。
机床主轴驱动只是个度单元，作开环控制。主轴的准停由PLC控制.控制过程为：取消主轴使能、挂空挡，主轴减速至20r/ min以下、主轴定位.发出完成信号。主轴挂挡过程为；收到挂挡信号、取消使能，延时确认主轴停，齿轮掘摆挂挡，发出完成信号。
5刀库的控制
由PLC实现刀库的如下管理：刀库归零、手动、自动操作、刀座号自动记忆及其按最短路径决定刀具的运动方向和旋转的步数自动换刀时，系统发出换刀指令，乙轴退到换刀位置，然后启动主轴定位程序和刀库选刀程序，通过机械手自动换刀，Z轴重回加工位置并启动主轴。
6PLC程序设计
系统采用西门子内置PLC完成对机床限位开关，液压系统，冷却系统，主轴换刀、刀库管理，主轴和进给倍率以及操作面板等控制操作，机床原来的逻辑控制采用S5编程工具，而840D数控系统的逐辑控制已更新为S7-300逻辑控制器，因此PLC程序需要重
B万数字与应用Digital technologyand application 48
轴控制程序设计：交换工作台控制程序设计：随机刀库手动分步动作、自动控制程序设计：机床操作面板控制程序设计：用户报警信息及操作信息程序设计。要针对机床的结构特点，利用PLC程序编制的M功能代码，以零件子程序的形式对交换工作台、刀库进行控制。由于有原系统参考，所以工作进展比较顺利，
7系统调试
当所有的参数配置和PLC程序编辑完成以后，可以联机进行机床的整体调试。调试时，接通驱动系统电源，让各轴适当运行一下，观累各轴的运行状态，如果个别轴的运行状态不正常，在排除硬件故障等原因后，则需对其进行优化，对相关机床参数进行调整，直到该轴的运行达到最佳状态。
机床稳定运行后，经激光干涉仪对各轴进行测试补偿。之后试切标准试件，经三坐标测量机测量，其直线度，匹度、孔的定位精度大大超过原机床试件的加工精度，性能实现了质的飞跃，现该机床正在教学和生产中
发挥着重要作用。 8思考
此次改造主要目的是要让机床量快地运转起来，时间有限，改造后要求的加工中心能适应技能教学的新要求，附带有较高的加工精度，所以改造的经济性不是考虑的重点，面发挥840D系统在半闭环位置反馈的经济性的方案，或选用带有位置控制的PRO FIBUS-DP功能的840Di系统的升级方案，将
是下一次改造的实践内容。参考文献
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