模拟伺服驱动老旧数控机床改造方法
摘 要：通过具体实例，从系统选型、电气接线、安装调试等方面，为配置模拟伺服驱动的老旧数控机床改造提供一种方法。
济南二机床集团有限公司1台使用法国数控系统的定梁龙门镗铣床配有4个伺服控制轴（x、y、z、刀库）和1个主轴，伺服控制轴均安装外部增量编码器，使用西门子611a模拟伺服驱动装置和1ft5伺服电机，主轴使用611a主轴驱动装置和1ph6主轴电机。目前数控系统元器件老化，故障率高，系统经常死机，严重制约生产，为此，决定对该机床进行改造。
一、改造方案
1.数控系统选择
机床西门子611a模拟伺服驱动装置、1ft5伺服电机、1ph6主轴电机性能和机械结构尚好，机械磨损较小。因此为节约成本，使改造周期zui短，充分利用现有资源，数控系统选择原则是：①满足控制轴数要求。②数控部分提供足够plc输入和输出点。③nc部分适合铣、削、镗，操作、编程、调试维护方便。④性价比高。⑤可提供-10v～+10v模拟量控制信号，控制611a驱动模块。⑥可使用外装编码器，实现伺服轴半闭环控制。
综合比较，选择基于profibus总线，紧凑一体化的sinu－merik802d数控系统。802d系统可控制4个进给轴和1个主轴，配置3个手轮和两块pp72/48输入输出模块，提供144个输入点和96个输出点。
改造技术难点是802d系统和611a模拟伺服驱动装置的结合，现选择adi4模拟驱动接口模块，该模块可控制4个带模拟设定值接口驱动装置，有4路输入用于ttl信号增量编码器。
2.电气连接
adi4接口模块线路设计简单，1个802d系统通过profibus总线连接2块adi4接口模块，分别控制进给轴和主轴，电气接线见图1。使用adi4模块的4路ttl信号输入连接增量编码器，可选择的方式有：①3个2500线和1个1024线编码器。②9000线、18000线、1024线、2500线编码器各1个。③3个2048线和1个1024线编码器。④9000线、18000线、1024线、2048线编码器各1个。本次改造选择方式①（作为选项功能，adi4模块可连接光栅尺，则4路ttl信号输入是：3x2500，1x9000；3x5000，1x18000；4x2500；4x5000）。
由于profibus总线传送输入输出信号，进行位置调节（速度给定和位置反馈信号），因此连接非常重要，应注意以下几点。
（1）pp72/48的总线地址由模块上地址开关s1设定。*块pp72/48的总线地址为“9”（出厂设定），若选配第二块pp72/48，总线地址应设定为“8”。
（2）总线设备（pp72/48和驱动器）在总线的排列顺序没有限制，但总线上不允许出现相同地址。
（3）profibus屏蔽网应与插头内部金属衬层保持良好接触，注意插头终端电阻开关位置。
二、安装调试
1.安装机床的初始化文件
硬件连接完成，调试前将*、二块adi4的profibus-dp地址分别设为16、15。为简化802d系统调试，802d系统工具盒提供机床的初始化文件。使用winpcin通信软件将初始化文件传入802d系统，进行系统初始化，步骤如下。
（1）从windows的“开始”中启动winpcin通信软件。
（2）选择winpcin中“二进制”通信方式，选择发送，winpcin出现选择发送文件窗口（图2）。
（3）找到config文件夹，选择需要的初始化文件。
（4）在802d系统输入制造商口令，进入通信画面，选择“二进制”方式以及和winpcin相同的波特率，然后选择“读入启动”。
（5）选择“open”，开始中文安装。802d屏幕提示“读启动数据？”，按软菜单键“确认”，传输继续进行。传输过程中，802d有若干次自动启动，时间大约4min。
初始化配置系统坐标和车床、铣床工艺参数，而且安装机床的加工工艺循环。如本次改造机床使用3个2500线和1个1024线ttl方波编码器，则使用winpcin将toolbox中的配置文件adi4.ini和1-adi4.wpc传输至802d系统。若profibus-dp通信电缆正常，传输文件成功后，adi4上pw诊断指示灯绿灯亮，exch绿灯亮，反之pw绿灯亮，rdy红灯亮。初始化完成，进行后续操作。
2.plc调试
使用programingtoolplc802编程软件进行plc调试。sinumerik802dtoolbox中有铣床标准plc程序，根据机床动作要求，修改标准plc程序，然后通过传输线下载至802d系统进行调试。
（1）使用“802d调试电缆”连接计算机和802d的com1。
（2）802d必须进入联机方式：系统→plc→step7连接→设定通讯参数→选择“连接开启”，联机界面见图3。
（3）启动plc编程工具，进入通信画面，设定通信参数，将编译无误的plc应用程序下载至802d。
（4）下载成功后，启动plc应用程序。
（5）可利用programingtoolplc802监控梯形图和内部地址状态，还可利用“交叉引用表”检查地址是否冲突。
3.plc报警文本
使用textmanager软件编辑plc报警文本，通过232口传入系统。系统提供64个plc用户报警，每个报警对应1个nck地址位，将该位“置1”可激活对应报警，“置0”则清除报警。
4.机床数据调试
根据机床特性，设置机床各轴减速比、各轴允许运动速度、各轴加减速参数、各轴回零参数、各轴正负软限位等参数。
5.参数备份
数据备份十分重要，机床基本调试完毕，即可进行参数备份。802d系统提供多种数据备份方法，如系统数据可在系统内部、pc卡或计算机硬盘备份。
三、改造效果
改造后的数控龙门镗铣床功能完善，操作简便，加工产品质量稳定可靠。目前仍有不少配置模拟伺服驱动装置的老旧数控机床，服役多年，数控系统电子元器件趋于老化，而机床模拟伺服驱动装置和机械部分尚可使用，上述实例为此类设备的改造提供了一种方法。
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一、改造方案
1.数控系统选择
机床西门子611a模拟伺服驱动装置、1ft5伺服电机、1ph6主轴电机性能和机械结构尚好，机械磨损较小。因此为节约成本，使改造周期zui短，充分利用现有资源，数控系统选择原则是：①满足控制轴数要求。②数控部分提供足够plc输入和输出点。③nc部分适合铣、削、镗，操作、编程、调试维护方便。④性价比高。⑤可提供-10v～+10v模拟量控制信号，控制611a驱动模块。⑥可使用外装编码器，实现伺服轴半闭环控制。
综合比较，选择基于profibus总线，紧凑一体化的sinu－merik802d数控系统。802d系统可控制4个进给轴和1个主轴，配置3个手轮和两块pp72/48输入输出模块，提供144个输入点和96个输出点。
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2.电气连接
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二、安装调试
1.安装机床的初始化文件
硬件连接完成，调试前将*、二块adi4的profibus-dp地址分别设为16、15。为简化802d系统调试，802d系统工具盒提供机床的初始化文件。使用winpcin通信软件将初始化文件传入802d系统，进行系统初始化，步骤如下。
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（2）选择winpcin中“二进制”通信方式，选择发送，winpcin出现选择发送文件窗口（图2）。
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3.plc报警文本
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4.机床数据调试
根据机床特性，设置机床各轴减速比、各轴允许运动速度、各轴加减速参数、各轴回零参数、各轴正负软限位等参数。
5.参数备份
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三、改造效果
改造后的数控龙门镗铣床功能完善，操作简便，加工产品质量稳定可靠。目前仍有不少配置模拟伺服驱动装置的老旧数控机床，服役多年，数控系统电子元器件趋于老化，而机床模拟伺服驱动装置和机械部分尚可使用，上述实例为此类设备的改造提供了一种方法。
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