隨著國內(nèi)制造業(yè)的深入需要，我們利用德國西門子數(shù)控公司設(shè)計的最經(jīng)濟SINUMERIK 801型數(shù)控系統(tǒng)配套國產(chǎn)DORNA型號伺服驅(qū)動器和國產(chǎn)伺服電機，并依據(jù)用戶需求增配一套主軸運行控制回路等接口，充分應(yīng)用801型數(shù)控系統(tǒng)固有標準化接口和循環(huán)程序等功能實現(xiàn)低端車床的數(shù)控化改造、升級、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)濟型、集成式數(shù)控系統(tǒng)，是西門子數(shù)控公司專門為中國低端車床市場開發(fā)的最經(jīng)濟型漢化數(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)、1～2個配套驅(qū)動器(DORNA EPS系列)、1～2個配套伺服電機(伺服電機轉(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)需要增配對應(yīng)主軸電機控制的變頻器、主軸編碼器、RS232通訊轉(zhuǎn)接及通訊電纜、對刀手輪等；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)動器和系統(tǒng)高質(zhì)量的AC電源；驅(qū)動器功率小于0.8kW 時選用變壓器單相AC 220V供電，其余功率驅(qū)動器需用變壓器三相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)置及與機床的配裝、聯(lián)調(diào)使上述產(chǎn)品形成完善的實用數(shù)控系統(tǒng)。

2 接口功能應(yīng)用

　　2.1 驅(qū)動器控制原理

　　DORNA驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機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現(xiàn)伺服電機控制為例說明：驅(qū)動器接口801數(shù)控系統(tǒng)指令脈沖輸入給定信號和方向信號，將數(shù)控系統(tǒng)脈沖給定和電機回路反饋脈沖信號運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執(zhí)行；光電編碼器作為位置檢測元件將電機運行速度通過脈沖信號處理回路反饋到比較環(huán)節(jié)，構(gòu)成控制軸電機速度閉環(huán)伺服系統(tǒng)，控制結(jié)構(gòu)簡捷實用；通過雙CPU分工實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、算法運算、精度判斷、接口輸入及輸出信號、脈沖及模擬輸出通道監(jiān)控、RS232／RS485通訊等處理實現(xiàn)數(shù)字化控制，保證驅(qū)動器信號的實時連續(xù)性和電機的平穩(wěn)可靠運行。

　　2.2 系統(tǒng)與驅(qū)動器接口

　　801型數(shù)控系統(tǒng)通過x4接口與DORNA伺服驅(qū)動器等連接回路電原理如圖3所示。X、 Z進給軸控制信號為數(shù)字脈沖信號、方向信號和使能信號 ； 主軸控制為模擬給定0-10V直流電壓、SE1及SE2輸出主軸使能信號啟動變頻器運行，系統(tǒng)輸出Q0.0／Q0.1接口正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)開關(guān)信號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)動器通過TB接口連接伺服電機驅(qū)動電纜，通過CN3接口連接伺服電機反饋編碼器信號電纜監(jiān)控電機速度，形成半閉環(huán)控制系統(tǒng) ；驅(qū)動器能有效自診斷伺服電機運行超限或驅(qū)動器自身故障等，并給出ALM報警信號串接于801型數(shù)控系統(tǒng)急停信號回路中，系統(tǒng)立即提示急停報警并停止所有軸進給，等待檢查、維修。驅(qū)動器、伺服電機殼可靠接大地。

　　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，系統(tǒng)內(nèi)置固化的PLC程序還附加了部分常用特殊信號接口功能備用，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個刀位控制車床刀架功能 。所有輸入和輸出信號都通過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，信號抗干擾能力強。每路開關(guān)量輸出能提供0.5A驅(qū)動電流、24VDC電平的開關(guān)信號；DORNA伺服驅(qū)動器I／O接口信號均通過光電耦合器隔離外接，增強驅(qū)動器CPU運行的安全性、可靠性和快速維護能力。

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計算機Windows XP等平臺支持，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)接口可實現(xiàn)系統(tǒng)與Pc機之間程序和系統(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)維護提供保證。

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

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

4 結(jié)束語

　　我們集成西門子801型系統(tǒng)配套國產(chǎn)DORNA驅(qū)動器和國產(chǎn)伺服電機構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)只是眾多驅(qū)動器產(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系統(tǒng)功能、驅(qū)動需求等的通用要求，已成功應(yīng)用到數(shù)十個機床用戶，為簡易車床裝配提供了國內(nèi)最經(jīng)濟實用的優(yōu)選品牌數(shù)控系統(tǒng)。