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上海非俗工控自动化设备有限公司

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用SIEMENS 840D改造数控龙门加工中心 

该数控龙门加工中心由德国WALDRICH COBURG公司于1983年生产制造，机床为双龙门且可以单独控制操作，型号为20-10-600CNC。原机床共有X1轴、XA1轴(双龙门同步移动)、Y轴(滑板)、Z轴(滑枕)、W1轴、WA1轴(横梁同步移动)、S轴(主轴)、C轴(旋转工作台)、A轴(附件轴)9个轴，配有12个附件头。原控制系统采用SIEMENS 8MC数控控制系统，X轴使用旋转变压器做位置检测并配以机械同步传动杠来保证立柱移动的同步要求。其他控制轴采用感应同步器做位置检测元件，横梁移动采用直流电动机串联运行并配以机械同步传动杠来保持传动的同步，并在一侧设有交流微调电动机作为调整之用。机床传动全部采用模拟直流伺服系统控制。
机床技术规格和参数：
·       X 轴行程: 0--27000mm, 速度:5--10000mm/min；
·       Y 轴行程: 0--8000mm, 速度:5--6000mm/min；
·       Z 轴行程: 0--1000mm, 速度:5--3000mm/min；
·       W 轴行程:0--3900mm，速度:5-2000mm/min；
主轴具有定向功能,2个档位,一档转数为6～275r/min；二档转数为17～750 r/min 。
数控系统的改造
选用西门子840D数控系统改造原数控龙门铣床的SINUMERIK 8MC数控系统。新系统包括“10.4"彩色TFT(OP031)显示器、MMC103带硬盘。MMC软件版本为5.3版本,WINOOWS 95操作系统,“3.5"软驱，R232标准通讯口。NCU为572.3系统，软件版本为840D的5.3版本。PLC采用S7-300输入/输出模块，同时利用840数控系统的PROFIBUS接口加装13个S7-ET200BPLC模块(其中两块模拟输出模块)，建立4个远程控制分站。该接口数据传输速度为1.5Mbaudrate,远高于X122接口187.5Kbaudrate的传输速度,提高了数据传输速度。各分站之间采用西门子专用通讯电缆,与CPU进行数据通讯,这样即节省控制电缆使用数量,也降低了电气故障率。该机床还具有龙门轴功能及主-从功能(主要解决X1、XA1,W1、WA1同步运行)以及五轴联动功能,中文显示,标准的固定循环,具有840D标准的系统功能。
驱动系统及电动机的配置
选用了西门子611D数字伺服驱动系统及1FT6系列交流伺服电动机改造X1轴，XA1轴, Y轴，Z轴，W1轴，WA1轴,S轴，选用西门子611D数字模块进行控制。
PLC部分
选用西门子S7－300和S7-ET200B改造原S5-PLC。采用SIEMENS 840D标准机床控制面板及用户操作面板实现机床的一些辅助动作和功能。
机床标准功能设置
首先通过根据原机床标准功能，自行设计电气原理图，并组织现场安装调试进行PLC、NC联机调试。
通过选用HEIDENHAIN直线光栅尺(LB382C)更换原Y轴、Z轴、W1轴、WA1轴测量系统。用HEIDENHAIN的增量编码器(ROD485)更换原X轴位置编码器，主轴定向编码器。 X轴同步功能利用2台增量编码器(ROD485)。利用840D的龙门轴功能实现X1轴、XA1轴两台电动机的同步运行。W轴同步功能利用LB382C直线光栅尺(左右各安装一根直线光栅尺)。利用840D的龙门轴功能，实现W1轴、WA1轴2台电动机的同步运行，并在WA1侧设有微调电动机作为手动横梁水平调整之用。
主轴根据滑枕上安装的接近开关与附件铣头上安装的接近开关组合不同，通过PLC程序编制，可进行自动、手动安装附件铣头以及不同附件铣头不同功率限制，用以保护附件铣头不超功率进行工件切削。
机床数据配置
对于一台标准的数控龙门加工中心，根据机床实际工作需要作了以下机床数据配置。
·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S轴的NC参数配置；
·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S轴的驱动参数配置；
·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S轴的驱动；
·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1轴的螺距补偿。
通过PROFIBUS总线对机床上各个用户操作站进行硬件组态联机及设定。设顶用户报警信息及操作信息的编制和显示、附件头装卸的程序编制、840D控制系统标准功能的实现。
PLC控制程序的设计及联机调试
除了设计该机床正常工作所需各种功能的PLC程序外，针对于该数控龙门加工中心特殊功能，也作了以下PLC程序设计及调试。
利用两台增量编码器，X轴龙门轴同步功能的PLC程序设计及调试。利用两根LB382C直线光栅尺，W轴龙门轴同步功能的PLC程序设计及调试。W轴横梁自动、手动调平PLC程序设计及调试。主轴及附件铣头的功率限制的PLC程序设计及调试。
根据滑枕上安装的接近开关与附件铣头上安装的接近开关组合不同，各种附件铣头的自动识别及装卸的PLC程序设计及调试；刀具辅助铣头装卸故障时的手动紧急处理的PLC程序设计及调试；横梁前倾后倾的(扫刀装置)PLC程序设计及调试；对各个座标轴限位的PLC程序，各个坐标轴Reference程序设计及调试；根据机床要求的用户报警信息及操作信息的PLC程序设计及调试。
数控机床故障报警对机床操作者及维修技术人员，在操作和维修起很大作用，因此该机床故障报警划分级别设计为：机床紧急停止、相应及相关动作停止、报警提示延时后停止相应动作、报警提示。机床设计为自动检测主轴附件使用功率，在达到最大设定负荷时产生报警信息,超过最大设定负荷时停止相应进给动作。使用简单的中文语言对报警进行描述，并提供相关的故障诊断信息。为保护机床，报警后相应故障、诊断信息不经手动清除不得自动消除。上述信息在CNC显示器上进行中文显示设定。
机床安全保护、操作互锁的PLC程序设计及调试。包括主轴换档的PLC程序设计及调试；各个用户操作站手动功能的PLC程序设计及调试,数控系统面板及扩展机床面板调试；其他辅助功能的PLC程序设计及调试。
通过配置SIEMENS 840D数控系统，西门子611D数字伺服驱动系统及1FT6系列交流伺服电动机和选用西门子611D数字模块、S7-300 数字量输入输出模块、ET200B模块等硬件。利用西门子专用TOOLBOX软件，进行PLC程序设计以及840D数控系统NC机床数据正确配置，一次调试成功，达到了原机床设计功能，在很短时间内试车成功，投入生产使用。同时，也使我们了解了SIEMENS 840D数控系统优越性能，积累了数控机床设计和调试的经验。



一般信息
信号模块或 I/O 设备组件将控制器和过程连接在一起。控制单元通过相连的传感器记录当前过程状态，并对执行器发出相应的响应。
通过数字量模块和模拟量模块，可以准确便捷地输入/输出特定任务所需的数据。这些模块既可以直接在 CPU 中进行集中式处理，也可以通过 ET200MP I/O 系统进行分布式处理。
特性和客户收益
与S7-1500 CPU 类似，信号模块同样可以最大程度地提升生产力和生产效率。最优的系统性能可确保最短的响应时间。创新的操作机制可确保安装过程快速、可靠且无任何故障。
高度可扩展性
模块具有高度可扩展性，可根据客户需求量身定制，降低了成本的同时还提高了生产效率
模块可以具有不同的通道数量和功能
集成更多功能，实现紧凑设计，减少了变量的使用
U 型连接器，可自行连接背板总线
节省了安装空间，安装导轨上可安装更多组件
最优系统性能
最优系统性能，实现快速处理并最大程度确保控制质量
采用 PROFINET IRT 进行循环同步操作，最短循环时间降至 250 μs
数字量输入模块，具有 50 μs 的超短输入延时
模拟量模块，8 通道转换时间低至 125 μs
多功能模拟量输入模块，具有自动线性化特性，适用于温度测量和限值监测
PROFINET IO 统一进行高效诊断
增强了各种功能，通过 PROFINET IO 统一进行高效诊断
通道级诊断消息，支持快速故障修复
可读取电子识别码，快速识别所有组件
智能化的产品设计
智能化的产品设计，降低了机柜组装成本
所有模块都可以在 ET200MP I/O 系统中集中和分布使用
统一采用 40 针前连接器，适用于所有模块
同一引脚上的信号相同。即，电路图中宏指令创建后，即可无限次重复使用，从而避免了接线错误
集成短接片，简化了接线操作
可扩展的电缆存放机制，为使用厚绝缘层的导线节省了更多空间
预先设计的电缆定位槽可在进行电气连接之前实现直接预接线
采用机械式插头连接器编码模式，可防止插入错误和模块连接错误
印刷电路接线图，无需参考文档即可直接进行连接
坚固的设计确保设备无错运行
坚固的设计确保设备无错运行
集成电子屏蔽功能
保护：统一进行固件更新，确保模块始终使用最新版本
可以在安装状态下实现固件更新
西门子802D数控系统铣床及加工中心操作面板

   西门子802D系统是西门子公司在2002年，针对中国大陆市场发行的一款全简体中文的数控系统它以其友好的操作界面强大的数控加工功能在国内数控机床中占有了非常大的比重西门子802D系统是西门子840D系统的简化版，拥有大部分840D的数控功能，窗口式操作界面，极大的方便操作人员的使用，并拥有非常强大的维护、诊断功能。