下载文档原格式
SIEMENS 840D SL系统在HAGEMATIC S201数控龙门铣改造中的应用摘要：以南车株机HAGEMATIC S201数控龙门铣为研究对象，对其进行改造。
在论述该机床存在的问题后，确定改造的总体技术方案，选择西门子840D SL 数控系统作为控制系统，并对设备进行系统设计，编制PLC程序，对机床各轴进行组态，参数设置，激光补偿，试加工后对该机床进行验收。
结果表明该机床的性能和精度超过改造前的精度，完全满足高精度、高效率、高可靠性的要求。
关键词：数控改造数控龙门铣840D SL数控系统一、引言HAGEMATIC S201数控龙门铣是奥地利HAGE机床厂90年代的产品，采用西门子840C数控系统，具有一个主轴、一个C轴、一个A轴、三个控制轴，具有较强的型材加工能力。
但由于该设备使用年限已久，电气、机械等方面都存在一定的老化和磨损，导致设备的故障率、停机率升高，严重威胁生产的质量和效率。
考虑到该机床的功能较齐全，主要功能部件完好。
对其采用技术改造，不仅设计风险小，节省大量投资且更能充分地体现企业的使用意愿。
本课题以此为研究背景，采用西门子840D SL数控系统对其进行改造。
二、改造技术方案[1，2]机床是由机、电、液三个部分组成，在设计总体方案时应从这三方面来考虑机床的各种功能和使用情况。
1.电气部分[3]1.1用840D sl系统替代原来的840C系统。
1.2用10.4寸液晶显示器和全键盘MCP操作面板。
1.3选择PCU50.3B-C+60G串口硬盘。
1.4驱动系统采用S120+1FK7伺服电机+1PH7电机代替原驱动系统。
1.5更新各轴外制编码器，增加四个SMC20模块。
1.6将各轴由开环改为半闭环控制。
1.7制作新的操作站。
2.机械部分对机械损坏的部分进行修复，损坏部件更新，并制作电机连接部分。
三、系统硬件设计1.数控系统选型根据该设备的电气控制和机械加工特点，考虑性价比、技术方面、操作方面的因素。
840D数控系统应用论文摘要：西门子840D数控系统是目前较为先进的控制系统，其程序设计简单，维护方便，尤其是自定义界面和循环程序的应用，使机床操作更加便捷智能。
在MPM-C13车床的应用也为改造大中型数控机床提供了宝贵的经验。
前言MPM-C13接箍车丝机是生产接箍工件的主要设备，由此设备构成的接箍线年创产值近亿元，采用840D与SINU-MERIK_611数字驱动系统和SIMATIC S7可编程控制器一起，构成全数字控制系统，大大提高了机床的效率，降低了机床的操作难度，也提高了加工的精度。
1 840D数控系统组成840D数控系统由数控及驱动单元（NCU），MMC，PLC模块三部分组成。
在集成系统时，总是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元NCU并排放在一起，并用设备总线相互连接。
1.1 NCU（Numerical Control Unit）数字控制部件根据硬件不同，NCU分为NCU561.2，NCU571.2 NCU572.2，NCU573.2（12轴），和NCU573.2（32轴）等若干种型号。
NCU单元中集成有SINUMERIK 840D数控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片。
1.2 MMC（Man Machine Communication）人机通讯人机通讯负责NC数据的输入和显示。
包括三部分： OP（Operation Panel），MMC，MCP。
1.2.1 OP 操作面板OP单元和MMC构成机床系统与操作者之间的交换界面。
建立的条件是SINUMERIK 840D数控系统应用的是MPI（Multiple Point Interface）总线技术。
1.2.2 MMCMMC实际上是一台计算机（PCU）。
目前有三种PCU模块PCU20、PCU50、PCU70。
一般最常用的有MMC102.2（对应于PCU20）及MMC103（对应于PCU50、PCU70），MMC103接口X3与OP031通过MPI总线连接，MMC103接口X4与MCP接口X20相连通过MPI多点通信协议与NCU 接口X101连接。
西门子840D数控系统维修技术与实例摘要：随着时代的变迁，数控机床在工业中的应用已经越来越广泛，数控系统也是不断的更新换代，数控机床的更新可以极大的提高机床的加工生产效率。
因此对老化的数控机床的改造也是非常普遍的现象。
本文结合生产实际，在提高零件的加工精度、节省硬件成本的要求下，充分开发机床现有的功能。
通过认真研究西门子840D CNC系统自身的模块化编程指令以及参数化编程指令等功能，使其在编制程序过程中得以充分应用，从而简化程序的编制，提高加工精度与效率，为零件的数控加工提供可靠、高效的保证。
同时介绍了840D数控系统在数控13米龙门铣床电气部分改造中的应用实例还对改造后所达到的效果进行了总结。
关键词：西门子840D系统编程；维修技术；应用实例引言：数控加工技术含量很高，涉及到多方面的内容，尤其是数控加工编程的高效化、高速切削的应用、数控工艺程序编制的规范化和标准化等方面表现更为突出。
数控加工高效化的发挥在很大程度上和企业本身的技术管理模型相关。
数控加工程序编制的规范化、标准化在一定程度上体现了企业自身数控加工技术应用水平，通过规范化来约束数控程序的多样化，提高刀具轨迹的质量，如在工艺文件中注明定位基准、对刀基准、坐标系、刀具参数与切削参数；对于程序的编制可从二维轮廓加工、三维曲面加工、固定循环、刀具补偿、刀具轨迹加工策略等多个方面进行规范化编程；在典型零件加工工艺经验的基础上，建立标准化、规范化的数控程序模板，可以大幅度提高编程质量和产品的加工效率。
1. 模块化编程1.1 设计理念模块化编程是基于SINUMERIK系统固定循环程序的概念，通过高级编程的手段，以定义为带有名称和参数表的用特殊用途的自定义固定循环的方式实现。
借助这些自定义循环程序可有效实现特定的加工过程，整合机匣类零件的通用切削方式，通过所提供的参数将循环匹配到具体的问题位置上。
学习过C语言的人都明白，假如我们赋予一些符号为变量，那么我们就可以灵活的使用它们。
SIEMENS 840D系统在内铣机床改造中的应用天润曲轴有限公司石青辉王洋原泉西门子工厂自动化工程有限公司朱永刚【摘要】介绍SIEMENS 840D系统改造机床的硬件配置、软件编程思路及改造曲轴内铣机床的主要特点和难点。
【关键词】840D系统、曲轴内铣机床、FMNC、PLC1、引言内铣机床是曲轴半精加工的主要设备。
我公司的一台曲轴内铣机床制于1984年，数控系统严重老化，故障率高，维修困难，系统备件价格昂贵并且不易购买。
为保证生产，我们采用SIEMENS 840D数控系统对其进行了改造，它的实施使这台已使用了将近20年的老设备重新焕发了青春。
2、机床结构机床的配置为：直线轴U、V、Z、W和旋转轴C。
其中V和Z轴为关联轴（即V轴安装在Z轴上），U和W轴为关联轴。
用来加工四缸曲轴的连杆颈。
机床带有一台上下料机械手（三轴），根据自动线及机床的状态在需要时进行自动上下料。
四缸曲轴图3、系统硬件构成系统的硬件配置如图所示。
机床840D系统采用NCU572.2,配MMC100.2。
驱动采用SIEMENS 611D驱动，电机采用SIEMENS 1FT6型电机，保留原有系统硬件配置图的HEIDENHAN LS704测量系统。
机械手保留原有的Itramat驱动器、电机及测量系统，以FM-NC控制。
FM-NC通过PROFIBUS总线与840D系统连接，并进行通讯。
通过PLC程序处理，机械手的操作与机床同步，轴的控制在机床操作面板进行。
4、系统软设计系统软件设计包括PLC程序设计和NC程序设计两部分。
4．1 PLC程序设计PLC程序设计采用模块化编程，将机床启动条件、PLC使能信号处理、轴控制、辅助功能、FMNC与840D的通讯处理、报警信息等系统及机床功能编制成不同的模块。
程序结构合理、层次清晰，方便阅读查找。
在编程中主要解决了下面几个难点问题。
4.1.1机床的Z轴和W轴之间没有限位开关，两轴之间防撞只能通过软件实现。
SINUMERIK 840D数控系统在改造数控仿形铣中自动换刀程序的设计项目简介神龙汽车有限公司为国内三大轿车生产基地之一，其生产线及检测线设备主要从欧洲进口，自动化程度非常高，各类SIMATIC自动化产品和软件得到大量使用。
公司95年从法国FO REST-LINE公司引进的一台龙门式3＋2轴数控仿形铣加工中心，用作汽车模具型面的加工及修改工作。
因机床的NUM760F数控系统严重老化，导致机床故障率高，模具加工精度差；同时由于数控系统内部功能的缺乏，导致某些特殊型面的模具加工无法完成，满足不了新车型模具加工的需求。
为此在2005年冲压工厂对该机床的数控系统进行了改型，经过系统选型和方案比较，笔者选用了SINUMERIK系列产品：840D数控系统和611D伺服驱动，并配以1PH7/1FT6/1FK6系列电机。
本文将对SINUMERIK 840数控系统在数控仿形铣床系统改造方面的应用作一些阐述和介绍。
数控仿形铣原数控系统介绍机床整体描述FOREST-LINE 3＋2轴数控仿形铣床为龙门式加工中心（见图1），工作台台面2m×4m，载重30t，X轴行程4500mm，Y轴行程3000mm，Z轴行程1200mm，W横梁轴行程64 0mm。
数控仿形铣加工中心配有刀具库和附件库，刀具库为旋转盘式，可容纳30把刀具；附件库有3个附件头，它们分别为：RM40多功能铣头、AL40加长铣头、护板铣头。
图1 数控铣加工中心工艺布置图数控仿形铣加工中心有1个主轴；7个数控轴：X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴、刀库轴、附件轴；一个PLC轴：W横梁轴。
其中X/Y/Z三轴可插补联动，若使用RM40多功能铣头则增加A轴和C轴，C轴由主轴电机驱动，且A轴和C轴均由鼠牙盘定位；W轴为横梁轴，不属于数控轴，由受控于数控系统PLC的一台LS变频器驱动，只有上下两个极限位置，属PLC轴。
由以上描述知3＋2轴数控仿形铣加工中心实际上指插补联动的X/Y/Z三轴加上能实现斜面加工的A/C两轴。
西门子840D数控系统在龙门镗铣床中的应用
一、引言当数控龙门镗铣床的位置环增益（Kv）因各种原因无法提高时，在高速加工、圆弧插补时，会产生一个较大的跟随误差和圆度误差，影响工件的加工精度。
在不增加位置环增益（Kv）的情况下，为减少加工误差,我们使用了西门子跟随误差补偿功能，又称前馈控制，提高机床加工精度。
本文主要讲述速度前馈控制。
二、工作原理西门子系统的跟随误差（Following Error）一般是指位置环的位置编程值和实际值之间的差值，它反映了机床动态跟随精度和静态定位精度。
跟随误差和位置环增益之间关系式如下：
E=V/Kv
式中： E –跟随误差
V –运动速度
Kv –位置环增益
由上式可见，当位置环增益（Kv）确定后，跟随误差与运动速度成正比，即速度越大误差越大。
数控龙门镗铣床由于受机床传动刚性、固有频率等因素的影响，其位置环增益（Kv）无法达到较高值，因此当高速加工时会产生较大的跟随误差，降低机床加工精度。
在不增加位置环增益的情况下，为减小上述误差，西门子提供了跟随误差补偿功能（Fllowing error compensation）,又称前馈控制（Feedforward control），通过该功能可将跟随误差降到接近于零，达到提高位置环增益同样的效果。
西门子前馈控制有两种，一种是扭矩前馈控制，一种是速度前馈控制，大部份是采用速度前馈控制，本文主要阐述速度前馈的调试及优化。
其工作原理如图1:
图1 速度前馈控制
三、跟随误差补偿功能的生效方式：跟随误差补偿的生效方式，可以通过参数$MA_FFW_ACTIV ATION_MODE，设为总是有效或者通过程序指令选择有效，通常选择。
数控系统论文：基于西门子840Di系统的数控镗铣床改造与
应用
摘要：本文介绍了数控镗铣床技术改造中采用西门子840di数控系统和交流伺服驱动系统闭环控制两大系统后在其基本应用的过程中，重点阐述了改造前后的可行性分析、系统的选型设计以及过程中进行安装调试的详细程序和实现的途径。
该数控机床在技术改造与应用上能够取得成功其旨在基于plc控制软件的编程调试和机床参数的匹配调整技术的成熟。
关键词：数控系统伺服系统闭环控制
西门子数控整套系列中的高端产品——数控镗铣床西门子840di数控系统,建于开放式系统之上,具有非常强硬的网络功效和技能。
现代式数控系统的功能虽然堪称强大,但其在运行过程中由于程序较为繁琐,偶尔也会出现很多不同的问题,再加上使用厂家的维护及修理能力的高低不均,通常仅一些技术上或运行上的小问题就需要原产厂家花较长时间和较高费用进行维修；但新型式数控系列产品——西门子840di即可通过其强大的远程诊断的网络功能解决以上使用厂家通常认为很烦恼的问题。
1 机床改造的可行性分析和选型设计
该机床在性能价格上的较优选型与配置方案一方面基
于它在结构、性能、运行状态、现有加工精度以及特殊功能等上的要求，另一方面基于结合电缆长度、电机扭矩及额定转速、主轴功率、系统安装时占据的空间等，综合上述整套细节提出的。
此项目将西门子sinumerik 840di数控系统、s7—300可编程控制器、3套611 a交流驱动的伺服驱动系统、1ft5交流伺服电机配置起来的同时结合位置检测元件共同构成了全闭环控制系统。
卧式镗铣床在技术和运作上改进后有1个主轴和5个进给轴，同时生成了全新的pi c逻辑控制程序，实现了机床的三轴一体化互动，在此基础上也可进行三维的立体加工。
其主轴采用了调速系统中非常先进的英国欧陆590全数字直流调速系统，工作台b轴在附加圆光栅编码器之后由原先单纯的电器控制元件变成了数控轴，重新配制了电气控制柜。
1.1 西门子840di数控系统简介
2001年，西门子公司研发了适合于在不同空间、不同控制领域里满足各种需求的数控系统——sinumerik 840di数控系统。
84odi适宜于大多数机床的数控系统技术改造，发展潜力和应用前景十分深远。
84odi不仅具备高度的软、硬件开放性能，同时还具备以下各项显著的特点：①pcu50处理器上同时运行着cnc控制功能与hmi功能；②840di在配备适用于伺服驱动及i/o的profibus—dp现场总线，
windows nt运作系统、opc(用于过程控制的ole)应用接口和cnc控制软件的同时，还配有很多标准化的工业pc机接口；③具有清晰的中英文相互转换的运行界面，有异常强悍的自诊断功效和能力；同时用户可以使用840di的高级语言编程特色的用户友好编程界面，熟练的借以visual basic 等开发工具通过添加运行功能键任其自由的开发菜单和基本操作界面，设制富有个人爱好和特色的输入方式，从而达到工艺的加工要求。
1.2 西门子s7—300 pic逻辑控制器
profibus现场总线与pcu的连接成功的应用于卧式镗铣床pi c控制程序的开发本机床上，该开发本机床不仅通过profibus总线pic扩展单元et2oo和adi4与主机pcu50相互间进行信息替换，而且通过profibus—dp以实现i／0与驱动参数的整合与优化。
①s7—300的et200和adi4的硬件配置通过pcu50进行软件组织状态的定位，adi4一方面给出10v的模拟指令电压，一方面接收编码器或光栅尺通过修正放大后的tti信息。
②pic的编程过程可按以下5个步骤进行：a机床的电气控制原理的理论分析和结构特点的研究；b 掌握和透彻原机床液压控制功能；c对plc程序进行整合，建立新的构造框架图；d对软件和硬件接口控制程序进行编制，建立新的控制程序；e采用新替旧原则，对功能块程序
进行重新编制。
2 611 a交流驱动系统
611a交流驱动系统成熟的应用于卧式镗铣床伺服系统的机床进给轴上，伺服驱动系统以及位置控制系统的性能在很大程度上都影响着卧式镗铣床伺服系统数控机床的性能，例如机床的定位精度、跟踪精度、重复定位精度以及最高运行速度等各项决定性指标都赖于伺服驱动系统和位置控制系统的动态及静态特征。
位置反馈检测元件用于位置闭环控制系统，它旨在反馈控制原理工作，方便反馈信号与输人的指令作比较，使其相互间产生误差值，进一步凭借此误差值对伺服机构运转进行控制。
机床运动部件的坐标位置能够快捷而准确地追随指令运动是基于位置控制可准确无误地对其进行控制。
动态转矩可由以下方程得出：大功率晶体管作主回路驱动元件在西门子交流伺服系统上的应用要比原直流伺服系统可控硅的动态响应时间要快一节，我们可以看出，这些对轴定位精度都有不可估量的益处。
3 西门子840di数控系统的启动和调试
3.1 pcu50的hmi系统
软件的启动→pr0fibus—dp现场总线参数的配置→数控系统的启动→机床的参数设定界面的进入→“general”窗口的进入→“定义各轴名称”的参数(各轴的名称不可重
复)的设置→“channei specific”窗口的进入（此处参数有4种：①把几何轴进行分配使其到达指定通道；②命名几何轴；③设定某个机床轴通有效；④编制程序时所启用的轴。
）→“drive config”窗口的进入（在这里匹配驱动）→进入“machine data”，接着设置每一个轴(同样也包括主轴)的详细参数，例如最高速度、转速极限、定位误差等。
上述过程即为数控系统启动时的详细程序。
3.2 数控系统
按照卧式镗铣床的数控与电气设计图纸进行调节和试验，同时完成数控系统的硬件连接，并通过profibus—dp
现场总线和sinumerik 840di数控系统将安装有simatic
s7—300编程软件的计算机连接起来，接着对系统采用通电的方式进行调试。
数控系统将收集各种机床数据、pi c机床支配程序、报警文本等的信息，机床控制面板的运作、急停控制、进给伺服和主轴上电的前后以及使能控制等都为操作机床的最基本的功能。
根据不同的功能及调试的具体情况设置每一个轴的详细参数时，可对几千个数控系统的参数进行修正。
脉冲当量在位置控制中匹配参数检测为1 m，设置前馈控制功能等，差补循环期定为2 ms。
在不振荡的前提下，减小跟随误差以提高定位精度的方法是尽可能的增大位置
环和速度环的比例增益系数，以及增加伺服系统的刚度。
4 总结
实践证明，改造后的卧式镗铣床在一段时间内的运行过程中，卧式镗铣床数控所采用的sinumerik 840di数控系统在实际工作中所产生的效益是显而易见的，特别是用数控分度功能的数控转台替代普通转台的改转型，改造后的卧式镗铣床由1个主轴和5个进给轴联合组成，思想新颖，技术脱俗，顺利的达到了改造之前的预期目标。
工厂在卧式镗铣床技术改造成功的基础上，赢得了前所未有的经济效益。
参考文献：
[1]黄敏高.pr0fibus总线在西门子840di数控系统中的应用[j].金属加工：冷加工，2008(19)：24—25．。
