隨著國(guó)內(nèi)制造業(yè)的深入需要，我們利用德國(guó)西門子數(shù)控公司設(shè)計(jì)的最經(jīng)濟(jì)SINUMERIK 801型數(shù)控系統(tǒng)配套國(guó)產(chǎn)DORNA型號(hào)伺服驅(qū)動(dòng)器和國(guó)產(chǎn)伺服電機(jī)，并依據(jù)用戶需求增配一套主軸運(yùn)行控制回路等接口，充分應(yīng)用801型數(shù)控系統(tǒng)固有標(biāo)準(zhǔn)化接口和循環(huán)程序等功能實(shí)現(xiàn)低端車床的數(shù)控化改造、升級(jí)、推廣應(yīng)用需求。

1 系統(tǒng)配套集成

　　SINUMERIK 801型系統(tǒng)是一種高性能、經(jīng)濟(jì)型、集成式數(shù)控系統(tǒng)，是西門子數(shù)控公司專門為中國(guó)低端車床市場(chǎng)開發(fā)的最經(jīng)濟(jì)型漢化數(shù)控系統(tǒng)。我們集成的整套數(shù)控系統(tǒng)配置包括1塊801型系統(tǒng)模塊(6FC55000BA000AA0型號(hào))、1～2個(gè)配套驅(qū)動(dòng)器(DORNA EPS系列)、1～2個(gè)配套伺服電機(jī)(伺服電機(jī)轉(zhuǎn)矩范圍0.64Nm～30Nm，轉(zhuǎn)速選擇1000RPM一3000RPM，功率0.2KW ～5.0KW)、16路輸入／16路輸出等開關(guān)量回路、系統(tǒng)配套電纜、系統(tǒng)資料、DC24V 5A型開關(guān)電源等散件； 依據(jù)需要增配對(duì)應(yīng)主軸電機(jī)控制的變頻器、主軸編碼器、RS232通訊轉(zhuǎn)接及通訊電纜、對(duì)刀手輪等；外界AC380V電源通過非熔絲斷路器、變壓器、 濾波器、 電抗器、磁力接觸器等回路濾波處理提供給伺服驅(qū)動(dòng)器和系統(tǒng)高質(zhì)量的AC電源；驅(qū)動(dòng)器功率小于0.8kW 時(shí)選用變壓器單相AC 220V供電，其余功率驅(qū)動(dòng)器需用變壓器三相AC 220V供電。將上述器件靈活組態(tài)成用戶需求的成套數(shù)控系統(tǒng)，通過系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的配套設(shè)置及與機(jī)床的配裝、聯(lián)調(diào)使上述產(chǎn)品形成完善的實(shí)用數(shù)控系統(tǒng)。

2 接口功能應(yīng)用

　　2.1 驅(qū)動(dòng)器控制原理

　　DORNA驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)控制方式分為位置控制和速度控制兩種。以采用脈沖輸入位置控制方式實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)控制為例說明：驅(qū)動(dòng)器接口801數(shù)控系統(tǒng)指令脈沖輸入給定信號(hào)和方向信號(hào)，將數(shù)控系統(tǒng)脈沖給定和電機(jī)回路反饋脈沖信號(hào)運(yùn)算比較決定位置偏差值，通過D／A轉(zhuǎn)換器將位置偏差放大轉(zhuǎn)換后輸出給速度控制單元和伺服電機(jī)執(zhí)行；光電編碼器作為位置檢測(cè)元件將電機(jī)運(yùn)行速度通過脈沖信號(hào)處理回路反饋到比較環(huán)節(jié)，構(gòu)成控制軸電機(jī)速度閉環(huán)伺服系統(tǒng)，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷實(shí)用；通過雙CPU分工實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、算法運(yùn)算、精度判斷、接口輸入及輸出信號(hào)、脈沖及模擬輸出通道監(jiān)控、RS232／RS485通訊等處理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，保證驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的實(shí)時(shí)連續(xù)性和電機(jī)的平穩(wěn)可靠運(yùn)行。

　　2.2 系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器接口

　　801型數(shù)控系統(tǒng)通過x4接口與DORNA伺服驅(qū)動(dòng)器等連接回路電原理如圖3所示。X、 Z進(jìn)給軸控制信號(hào)為數(shù)字脈沖信號(hào)、方向信號(hào)和使能信號(hào) ； 主軸控制為模擬給定0-10V直流電壓、SE1及SE2輸出主軸使能信號(hào)啟動(dòng)變頻器運(yùn)行，系統(tǒng)輸出Q0.0／Q0.1接口正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)開關(guān)信號(hào)通過繼電器隔離送至變頻器方向接口控制主軸方向選擇；伺服驅(qū)動(dòng)器通過TB接口連接伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電纜，通過CN3接口連接伺服電機(jī)反饋編碼器信號(hào)電纜監(jiān)控電機(jī)速度，形成半閉環(huán)控制系統(tǒng) ；驅(qū)動(dòng)器能有效自診斷伺服電機(jī)運(yùn)行超限或驅(qū)動(dòng)器自身故障等，并給出ALM報(bào)警信號(hào)串接于801型數(shù)控系統(tǒng)急停信號(hào)回路中，系統(tǒng)立即提示急停報(bào)警并停止所有軸進(jìn)給，等待檢查、維修。驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)殼可靠接大地。

　　2.3 開關(guān)量接口

　　801型數(shù)控系統(tǒng)配置固定的開關(guān)量接口信號(hào)，系統(tǒng)內(nèi)置固化的PLC程序還附加了部分常用特殊信號(hào)接口功能備用，如模擬主軸換檔、卡盤夾緊／松開、外部鍵接口等。 通過XIO1接口可配套48個(gè)刀位控制車床刀架功能 。所有輸入和輸出信號(hào)都通過PLC及系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)濾波處理，與外界接口均通過中問繼電器隔離再連接，信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)。每路開關(guān)量輸出能提供0.5A驅(qū)動(dòng)電流、24VDC電平的開關(guān)信號(hào)；DORNA伺服驅(qū)動(dòng)器I／O接口信號(hào)均通過光電耦合器隔離外接，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器CPU運(yùn)行的安全性、可靠性和快速維護(hù)能力。

3 其他配套功能

　　整套數(shù)控系統(tǒng)只需要一組24VDC、5A型西門子公司的直流開關(guān)電源，采用隔離變壓器為該開關(guān)電源濾波供電AC 220V確保數(shù)控系統(tǒng)電源的質(zhì)量。

　　有PC計(jì)算機(jī)Windows XP等平臺(tái)支持，安裝801型數(shù)控系統(tǒng)提供的Winpcin通訊文件，通過通訊電纜與系統(tǒng)接口可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與Pc機(jī)之間程序和系統(tǒng)內(nèi)容的雙向傳輸，為用戶在線加工提供回路，為系統(tǒng)批量調(diào)試和系統(tǒng)維護(hù)提供保證。

　　801型數(shù)控系統(tǒng)使用簡(jiǎn)體中文操作菜單，全數(shù)字控制鍵盤，系統(tǒng)內(nèi)存128KB的零件程序存儲(chǔ)區(qū)，編程標(biāo)準(zhǔn)DIN66025，系統(tǒng)配置有常用的加工沉孔、螺紋等標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)程序；系統(tǒng)軟件具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺紋加工、刀尖半徑補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償、零點(diǎn)偏置等功能；手動(dòng)、自動(dòng)、MDA等6種基本工作方式的功能方便用戶對(duì)系統(tǒng)的有效操作和管理。

　　DORNA系列驅(qū)動(dòng)器參數(shù)通過5個(gè)LED數(shù)碼管和4個(gè)按鍵MOD(模式選擇／取消)、(字符移位)、09循環(huán)增加)、SET(確認(rèn))組合完成驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警等顯示 。

4 結(jié)束語

　　我們集成西門子801型系統(tǒng)配套國(guó)產(chǎn)DORNA驅(qū)動(dòng)器和國(guó)產(chǎn)伺服電機(jī)構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)只是眾多驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品接口801型系統(tǒng)的一種品牌產(chǎn)品。該品牌產(chǎn)品能滿足車床用戶對(duì)系統(tǒng)功能、驅(qū)動(dòng)需求等的通用要求，已成功應(yīng)用到數(shù)十個(gè)機(jī)床用戶，為簡(jiǎn)易車床裝配提供了國(guó)內(nèi)最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)選品牌數(shù)控系統(tǒng)。