【文章內(nèi)容簡介】 測試、步進(jìn)增量。5）操作信息。6）程序名。7）報警顯示行：在NC或PLC報警時顯示報警信息。8）工作窗口：工作窗口和NC顯示。9）返回鍵：軟鍵菜單中出現(xiàn)此符號時，表明存在上一級菜單，按下返回鍵后不存儲數(shù)據(jù)直接回到上一級。10）擴(kuò)展鍵：出現(xiàn)此符號表明同級菜單中存在其它菜單，按下擴(kuò)展鍵后可以選擇這些功能。11）軟鍵。12）垂直菜單：出現(xiàn)此符號時表明存在其它菜單功能，按下垂直菜單鍵后，這些菜單顯示在屏幕上，并可用光標(biāo)進(jìn)行選擇。13）進(jìn)給軸速度倍率：在此顯示當(dāng)前進(jìn)給軸的速度倍率。14）齒輪級：在此顯示當(dāng)前主軸的齒輪級。15）主軸速度倍率：在此顯示當(dāng)前主軸的速度倍率。 西門子802C數(shù)控系統(tǒng)的軟件功能數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)計算機(jī)存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動裝置的專用計算機(jī)系統(tǒng)。通過利用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機(jī)械設(shè)備動作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和開關(guān)量。CNC系統(tǒng)的核心是CNC裝置。由于使用了計算機(jī)，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與上位機(jī)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的等功能。數(shù)控系統(tǒng)的通過軟件功能來更好的彌補(bǔ)數(shù)控機(jī)床硬件所不能直接完成的控制。SINUMERIK 802C 系統(tǒng)主要的軟件功能可分為加工、參數(shù)、程序、通信和診斷五個操作區(qū)域，如圖26所示。在主菜單下可通過所對應(yīng)的軟件進(jìn)入各操作區(qū)域的子菜單、擴(kuò)展菜單，如圖27是SINUMERIK 802C系統(tǒng)的主菜單及其菜單樹。手動控制 執(zhí)行零件程序加工具零偏參數(shù)參數(shù)設(shè)定機(jī)參數(shù)程序編輯零件序程序輸出數(shù)據(jù)輸入與輸出序通信珍斷與務(wù)調(diào)試調(diào)用診斷診斷圖26 西門子 802C 系統(tǒng)軟件功能操作區(qū)域圖26 西門子 802C系統(tǒng)的主菜單及其菜單樹3 數(shù)控車床的硬件系統(tǒng)的選擇與連接 數(shù)控車床的硬件的選擇 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)伺服驅(qū)動器的選擇 伺服驅(qū)動器的工作原理及其對數(shù)控系統(tǒng)和電機(jī)的要求（1）伺服驅(qū)動器的工作原理伺服驅(qū)動器又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術(shù)的高端產(chǎn)品。目前主流的伺服驅(qū)動器均采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設(shè)計的驅(qū)動電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅(qū)動器的沖擊。功率驅(qū)動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動單元的整個過程可以簡單的說就是ACDCAC的過程。整流單元（ACDC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐?。?）伺服驅(qū)動器對伺服進(jìn)給系統(tǒng)的要求a) 調(diào)速范圍寬b) 定位精度高c) 有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性d) 快速響應(yīng)，無超調(diào),為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，因為數(shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進(jìn)給系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。e) 低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強(qiáng),一般來說，在短時間內(nèi)可以過載4～6倍而不損壞。f) 可靠性高,要求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應(yīng)能力和很強(qiáng)的抗干擾的能力。(3) 伺服驅(qū)動器對電機(jī)的要求a) 從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。b) 電機(jī)應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6倍而不損壞。c) 為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。d) 電機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟、制動和反轉(zhuǎn)。 伺服驅(qū)動器的選擇在本次設(shè)計中選用了SIMODRIVE 611U伺服驅(qū)動器（1）SIMODRIVE 611U伺服驅(qū)動器的概述611U是一種功能可以靈活配置的伺服驅(qū)動系統(tǒng)。用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用場合的要求，組合選擇不同的配置，形成各種不同的應(yīng)用系統(tǒng)。611U可以與SINUMERIK 802C base line 數(shù)控系統(tǒng)組合使用?？梢则?qū)動1FK7伺服電機(jī)和1PH7主軸電機(jī)。驅(qū)動器一般采用位置、速度和力矩三種控制方式，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)，是伺服系統(tǒng)必不可少的組件。（2）SIMODRIVE 611U 的組成611U 的各個模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。它主要由以下幾部分組成：電源模塊（6SN1145/6SN1146）。功率模塊（6SN1123）?？刂瓢迥K（6 SN118）。其他附件圖31 SIMODRIVE 611Ua）電源模塊外部強(qiáng)電供電系統(tǒng)經(jīng)過電源模塊連接到各個驅(qū)動單元，將主電源變換為直流母線上的直流電壓。另外，通過電源模塊上的設(shè)備總線提供功率模塊和控制板模塊所需要的各種電源（+/24V,+/15V,+5V等等）。 電源模塊可以分為非調(diào)節(jié)型電源模塊和調(diào)節(jié)型電源模塊。非調(diào)節(jié)型電源模塊（UI模塊）：輸出功率較低，最大功率為10KW，其內(nèi)部含有一個整流電抗器和脈沖電阻器。調(diào)節(jié)型電源模塊（再生反饋模塊）?？梢詫⒅绷鬟B接線圈產(chǎn)生的多余能量重新輸入，比如講制動產(chǎn)生的能量重新輸入電網(wǎng)系統(tǒng)。這樣可以優(yōu)先電柜的冷卻效果，降低能量消耗，允許各個驅(qū)動軸在恒定直流連接電壓下工作。圖32 電源模塊b）功率模塊在單軸功率模塊和雙軸功率模塊之分。功率模塊根據(jù)電流安培數(shù)分級，相應(yīng)的必須具有不同的冷卻方式。圖33 功率模塊 c) 控制板模塊圖34 控制板模塊 d) 其他附件脈沖電阻模塊：脈沖電阻模塊可以實現(xiàn)直流母線的快速放點，將直流母線連接線路的能量轉(zhuǎn)換為熱量損失。當(dāng)最大功率大于200W時，建議使用隔熱板以阻止熱量從上面的模塊傳出來。外部脈沖電阻器：外部脈沖電阻器可以講熱量損耗轉(zhuǎn)移到電柜以外。28KW的非調(diào)節(jié)型電源模塊需要安裝外部脈沖電阻器。過電壓限制模塊：在接通感應(yīng)負(fù)載或變壓器時，可能會產(chǎn)生過壓。這時需要電壓限制模塊。對于功率為10KW或10KW以上的功率模塊，過電壓限制模塊可以出入到X181接口。脈沖電阻模塊 外部脈沖電阻器過電壓限制模塊 （3）SIMODRIVE 611U的功能SIMODRIVE 611U與SINUMERIK 802C base line 一起使用的場合SIMODRIVE 611U 主要具有以下的功能： a）控制板： 雙軸 Resolver （旋轉(zhuǎn)變壓器）控制板（6SN1118—0NK00—0AA）。 單軸 Resolver （旋轉(zhuǎn)變壓器）控制板（6SN1118—0NK00—0AA）； b）系統(tǒng)軟件（固件）： n—set 設(shè)定值 c）運行方式： 閉環(huán)速度控制方式 d）存儲器模塊： 固件（系統(tǒng)軟件）； 用戶數(shù)據(jù)（參數(shù)）； e）顯示和控制面板： 能夠顯示參數(shù)狀態(tài)，設(shè)定參數(shù)； f）調(diào)試工具： “SimoCom U” g）通訊： 通過串行接口RS23使用SimoCom U 進(jìn)行通訊； h）接口： 每個驅(qū)動器2個模擬量輸出接口（+/— 10V）； 角度編碼器接口（WSG接口）； 每個驅(qū)動器4個數(shù)字輸入接口、4個數(shù)字輸出接口（可以自由設(shè)定參數(shù)）； 2個測試管腳（0—5V）； 安全啟動禁止（AS1/AS2）。 i）按鍵和LED燈； 上電復(fù)位按鍵/故障紅燈LED。 j）編碼器： RESOLVER旋轉(zhuǎn)變壓器，極對數(shù)1和4； k）611U各個部件的功能： 電源模塊（NE模塊）： 連接到外部3向電網(wǎng)； 產(chǎn)生直流母線電壓； 驅(qū)動設(shè)備總線； 設(shè)備總線： 提供控制板的各種電壓和使能信號； 直流母線： 功率模塊從直流母線中獲取控制電機(jī)的電源； 功率模塊： 在SIMODRIVER 611U系統(tǒng)中作為單軸或雙軸控制板使用；存儲模塊： 集成在控制板上，可以更換；并具有FEPROM用于儲存固件和用戶數(shù)據(jù)； 電機(jī)： 連接到功率模塊上； 編碼器： 電機(jī)中角度編碼器，測量實際位置； 調(diào)試工具：SimoCom U 數(shù)一種調(diào)試工具，用于設(shè)決定參數(shù)、調(diào)試和測試控制板，它是在 Windows， 95/98/NT2000/XP 下運行的軟件使用該工具，可以使用下列功能：對“SIMODRIVE 611U 通用”模塊參數(shù)化各軸快速；設(shè)定最佳化；下載的系統(tǒng)專用軟件；串接機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)啟動；診斷（如測量功能）； 數(shù)控車床主軸系統(tǒng)變頻器的選擇 變頻器的工作原理和特點（1）變頻器的工作原理變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機(jī)的變速運行的設(shè)備。如圖41所示，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。圖35 變頻器內(nèi)置電路a）整流器：它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動的直流電壓；b）中間電路，有以下三種作用：使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用；通過開關(guān)電源為各個控制線路供電；可以配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能；c）逆變器：將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓；d）控制電路：它將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是：輸出驅(qū)動電路、操作控制電路。主要功能是：利用信號來開關(guān)逆變器的半導(dǎo)體器件；提供操作變頻器的各種控制信號；監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài)，提供保護(hù)功能；（2）變頻器的特點ａ）功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。ｂ）軟啟動節(jié)能電機(jī)硬啟動對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費用。 變頻器的選擇在本次設(shè)計中選用了西門子MM420變頻器（1）MICROMASTER 420變頻器的概述MICROMASTER 420 是用于控制三相交流電動機(jī)速度的變 頻器系列。本系列有多種型號，額定功率范圍從120W到200kW(恒定轉(zhuǎn)矩(CT)控制方式)，或者可達(dá)250 kW(可變轉(zhuǎn) 矩(VT)控制方式，供用戶選用。MM40變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度 調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機(jī)運行的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機(jī)提供了良好的保護(hù)。MICROMASTER 420 具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡單的電動機(jī)控制 系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動裝置。由于MICROMASTER 420 具有全面而完善的控制功 能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級的電動機(jī)控制系統(tǒng)。MICROMASTER 420 既可用于單獨驅(qū)動系統(tǒng)，也可集成到‘自動化系統(tǒng)’中。（2）MICROMASTER 420變頻器的特征 a）主要特性易于安裝，參數(shù)設(shè)置和調(diào)試；易于調(diào)試； 牢固的EM